自動化煉鋼過程控制技術的研究與應用

王全巍

（河鋼宣鋼公司，河北 張家口 075100）

在煉鋼過程中展開自動化控制，不僅是現代化工業技術開發以及技術探究的具體表現形式，同時也是我國整體工業水平向著高品質及高效率方向發展的關鍵所在。由此可見，如何在煉鋼過程中有效融入自動化控制技術、明確主要技術操控要點、分析應用效果，成為了當前工業生產技術研究的重點。因此，我國的鋼鐵工業必須要提高對于自動化煉鋼過程控制技術的重視程度，深入探究相應的理論知識，保證在煉鋼過程中能夠得到更加科學、合理的控制，從而進一步提升煉鋼效率以及煉鋼質量。

1 自動化煉鋼過程控制技術的基本概述

自動化主要就是指機械系統、機械設備在無人控制或是少量工作人員控制的前提下所展開的生產工作，同時也屬于一種具有較高安全性及工作效率的技術策略。自動化技術主要采用計算機程序來展開對數據信息的調控工作，因此，自動化技術的具體實施包括了數據信息處理、操縱控制、目標評估以及自動化檢測等多個方面。而將自動化技術合理引入到煉鋼過程控制環境當中，就可以根據鋼鐵生產所涉及到的各個特定環節，實現鋼鐵生產數據信息的自動化操作以及自動化傳輸。關于煉鋼過程中自動化技術的應用，在本質上屬于一種科學技術融入到社會發展需求之中的具體體現，站在我國當前鋼鐵工業的角度上來看，積極探索自動化煉鋼過程控制技術，不僅能夠在最大程度上解決傳統煉鋼過程中存在的各種問題，還可以穩步提升煉鋼的控制效率。所以，自動化技術的實際應用過程，也可進一步理解為國內鋼鐵工業生產技術提升的關鍵階段[1]。

2 自動化煉鋼過程控制系統的設計研究

2.1 自動化煉鋼過程控制的困難性

由于自動化煉鋼具有十分顯著的綜合性以及復雜性的特點，這就使其在控制方面有著相對較高的難度。首先為供氧操作，在自動化煉鋼中，如果槍位相對較高，很容易在吹煉的前期階段中就出現爐渣噴散的問題，嚴重時甚至還會產生安全事故，而如果槍位較低，在中期階段爐渣就會返干，進一步引發沾槍以及金屬噴濺等問題；其次是造渣操作，在有限時間內，如果輔原料填入以及槍位并沒有展開科學合理的調節控制，很容易出現脫磷效果不佳以及返干等情況，這也進一步突出了槍位高低控制以及輔原料添加控制工作的重要性；最后是終點控制，由于煉鋼過程中脫碳熱量的提升速度相對較快，相應的終點分析時間僅僅只有10 s左右，這就很容易出現較大的終點偏差問題；此外，原材料變化、鍋爐狀態以及檢驗儀器所產生的偏差，也都會引發返干以及噴散等較為嚴重的問題，進一步加大終點控制的困難性[2]。

2.2 自動化煉鋼的控制程序

首先，在正式煉鋼之前，應當充分結合具體的鋼鐵成分與生產目標，以及高爐鐵水分與出鋼溫度等指標，以此為基礎來啟動一次預算模型，而在模型計算的過程中，應當得出與冶煉要求保持一致的廢鋼類型、廢鋼重量以及鐵水量，并在結合鋼包容積狀況以及目標鋼種的前提下來啟動二次預算模型，以保證脫硫操作能夠符合標準。其次，在料裝階段，要根據主要的廢鋼類型、廢鋼體積以及鐵水量等多方面因素來啟動相應的噴吹計算模型，并在這一模型當中準確計算出該次鋼鐵冶煉的副原料質量、副槍測溫實踐、吹氧方式以及氧氣流量，從而得出最終的液面高度。最后，在吹氧量為整體的90%左右的前提下，則要展開對爐氣的持續性研究，并在實施模型之中對鋼水的w（C）進行持續的檢驗；除此之外，還要利用副槍來測試鋼水的實際溫度，并充分利用所剩余的錘煉時間來對測試結果展開科學合理的調節，而在出鋼的前期階段中，如果w（C）與具體的鋼水溫度達到了相應的標準，就代表能夠正常出鋼，如果w（C）與鋼水溫度無法達到出鋼標準，就應當補吹模型。

3 自動化煉鋼過程控制技術的具體應用措施

3.1 位置控制

從自動化煉鋼的實際情況來看，位置控制的主要作用就在于保證所用的氧槍能夠更加準確的到達相應的吹煉位置當中，有效保障自動化煉鋼的整體質量，進一步提升生產效果。然而，在實際的氧槍位置控制中，由于氧槍的升降速度得到了提升，導致位置準確性方面的控制相對困難，而在氧槍速度逐步降低的情況下，才可以提升氧槍位置的準確性，但同時會降低具體的生產效果。因此，為了更好地解決這一關鍵性問題，應當按照自動化煉鋼生產過程中的具體技術要求，并利用電氣特點以及氧槍機械來解決速度與準確性無法統一的矛盾。首先，應當對氧槍的等候位置展開科學合理的設計，在氧槍的非吹煉工作過程當中，等候點位置作為一種安全的等待位置，這就要在保證不會影響其他工藝的前提下，選擇與吹煉位置距離相對較近的點位；其次，應當適當提升所用氧槍的升降速度，以保證實現更加精準的位置控制，并將其詳細劃分為兩個主要區域，分別為減速區以及恒速區，其中的減速區主要指槍位設定位置與槍位具體位置的相關區間，在這一區間當中，通過有效結合設計位置偏差與氧槍位置，得出平滑的氧槍速度控制參數，而恒速區，則是指槍位具體參數與設計參數差距在2 m以上的區域，在恒速區當中，可以更好的控制氧槍速度的參數，穩步提升氧槍的運行速度，進而保證自動化煉鋼過程能夠更好的開展[3]。

3.2 安全控制

在自動化煉鋼的實際過程中，為了保證所用氧槍能夠安全穩定地展開工作，就應當在具體的行程范圍內設計好與之對應的保護方式，例如機械控制、程序控制以及電氣控制等。利用位置編碼對氧槍位置進行確定，在樣本的搜集過程中，由于氧槍工作具體時間為20 ms，這就需要將氧槍位置偏差控制在1 cm之內，并根據氧槍的具體位置來展開相應的邏輯分析，在最大程度上保證氧槍高速、穩定的運轉。首先，在氧槍的超速控制方面，根據公式來對氧槍的速度展開詳細運算，如果運算結果高于標準參數，就應當設置輸出報警，在這一階段中，相應的操作人員要及時調整好設備參數；其次，要對編碼器的斷線丟碼展開控制，在自動化煉鋼過程中，如果編碼器出現問題或是短路情況，就很容易造成槍位失真的問題，進而引發錯誤控制，因此，這就需要對檢測碼所產生的變化展開深入的邏輯分析，發出對應的警報；最后，在編碼器的釣點控制上，要根據編碼器的動態控制情況進行檢測，在根本上實現動槍關聯以及輸出報警的目的。除此之外，編碼器當中涉及到的機械連接設備控制問題，要利用氧槍以及編碼器來對鋼繩滾筒進行科學合理的牽引，通過機械來實現兩者間的連接。通常情況下，如果出現了連接脫落的問題，就會導致實際槍位與檢測槍位出現偏差，從而喪失安全連接的主要作用，因此要對連接脫落問題展開分析并輸出報警。同時，還應當在搖爐與動槍之間建立穩定連接，以此來避免各種問題出現。另外，在自動化煉鋼的實際操作過程中，為了防止鋼繩事故以及墜槍事故發生，要充分利用應力傳感器來對張力進行測試，如果所得張力參數與標準參數不吻合，就會發出警報，而通過動爐封閉以及動槍封閉的方式，可以有效避免相應安全事故的發生[4]。

4 結語

自動化煉鋼過程控制技術的分析及應用，其在本質上屬于數字化技術及自動化技術在現代化工業生產中的技術歸納與科學運用。因此，這就需要進一步提升對于自動化煉鋼的重視程度，同時，在自動化煉鋼中，也要進一步意識到控制技術的作用以及意義，利用自動化煉鋼過程控制技術來穩步提升生產效果，降低所用的生產成本。除此之外，還要在實際自動化生產之中采用不同方式對其進行控制，以在最大程度上保證自動化煉鋼能夠取得更加優質的效果，為我國鋼鐵工業的發展起到良好的促進作用。