[摘 要]伴隨著自動化控制技術在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應用，轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化技術在各大鋼鐵企業(yè)的迅速實施，不僅節(jié)省了人力物力，而且使煉鋼更高效、精度控制更準確。本文分析了我國轉(zhuǎn)爐煉鋼相關的自動化控制技術，并對其功能與應用價值進行了探討。

[關鍵詞]冶金轉(zhuǎn)爐煉鋼,自動化控制技術,功能及應用價值

中圖分類號：TF345 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）13-0064-01

冶金轉(zhuǎn)爐煉鋼過程是一個復雜的多相物理化學反應過程，環(huán)境惡劣、過程復雜，期間難以準確地進行連續(xù)不斷的測量，因而無法采用常規(guī)過程控制的方法對其進行控制。但僅憑人工經(jīng)驗控制煉鋼終點又難以保證鋼材產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、操作穩(wěn)定和低能耗，因此，必須對煉鋼生產(chǎn)進行精準的自動化控制，以提高鋼鐵質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率，節(jié)省能源，降低成本。

一、冶金轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化控制技術

轉(zhuǎn)爐煉鋼主要是指以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，靠鐵水的熱量以及廢鋼、鐵合金在高溫下發(fā)生化學反應產(chǎn)生的熱量相結(jié)合，在轉(zhuǎn)爐中完成煉鋼的過程。轉(zhuǎn)爐煉鋼技術在計算機信息技術、網(wǎng)絡技術、工業(yè)控制技術以及工業(yè)控制網(wǎng)絡為基礎發(fā)展起來的，控制變量繁雜且要求精度很高，是煉鋼過程中最重要的一個環(huán)節(jié)。以下是針對轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化控制技術中幾個關鍵技術的分析。

1.冶金轉(zhuǎn)爐煉鋼檢測技術

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼已經(jīng)很難適應現(xiàn)代社會的生產(chǎn)要求， 尤其是隨著檢測技術，計算機技術和自動化技術的飛速發(fā)展， 轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動化技術也隨之改進。目前，用于轉(zhuǎn)爐煉鋼檢測技術主要分為廢氣分析檢測技術和副槍監(jiān)測技術兩部分。在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，它們主要通過檢測儀表對熔鋼溫度、液面高度、熔鋼成分等參數(shù)的記錄，并進行及時分析，為煉鋼過程中的溫度控制、添加原料等提供有利的數(shù)據(jù)支持。具體檢測技術包括：

（1）轉(zhuǎn)爐煉鋼副槍檢測技術

轉(zhuǎn)爐煉鋼副槍自動化的使用是現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)先進性的標志和發(fā)展趨勢。國際上大部分鋼鐵企業(yè)在轉(zhuǎn)爐上都配有副槍。副槍檢測方法不但可以保持對鋼水較高的碳含量和溫度的控制，同時減少了石灰、鐵合金等原料的消耗，無需鋼水的補吹，且爐襯浸蝕明顯降低，實現(xiàn)了完全的自動化，大大提高了轉(zhuǎn)爐煉鋼的產(chǎn)量。

（2）轉(zhuǎn)爐煉鋼廢氣分析檢測技術

轉(zhuǎn)爐煉鋼技術在煉鋼過程中主要產(chǎn)生的廢氣有一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氫氣、氧氣等。轉(zhuǎn)爐煉鋼廢氣檢測主要使用爐氣定碳法和副槍技術相結(jié)合，以副槍測定為主，結(jié)合廢氣分析計算脫碳速度，通過煉鋼過程中排除的廢氣成分和流量，為計算轉(zhuǎn)爐內(nèi)瞬時鋼液殘留碳的含量提供信息，從而確定轉(zhuǎn)爐中的含碳量。此外，轉(zhuǎn)爐氣副槍法的實施，不僅使轉(zhuǎn)爐內(nèi)含碳量的測量精度大大提高，而且為自動化檢測技術提供了有利的數(shù)據(jù)，避免了傳統(tǒng)人工工作模式，提高了工作效率和產(chǎn)出鋼的質(zhì)量。

2.冶金轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化技術

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化技術主要包括控制技術、人工智能技術以及對煉鋼模型的研究。它們主要是指轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中以計算機技術為媒介對檢測技術所顯示煉鋼生產(chǎn)過程中轉(zhuǎn)爐內(nèi)原料不足、廢氣過多、溫度不準等原因進行自動化調(diào)整。

（1）轉(zhuǎn)爐煉鋼的控制技術模型

轉(zhuǎn)爐煉鋼的控制技術包括動態(tài)控制模型和反饋計算模型，主要是根據(jù)控制系統(tǒng)對吹煉終點和含碳量的檢測數(shù)據(jù)進行控制的。動態(tài)控制模型主要是對煉鋼過程中氧氣的需求量和冷卻劑量進行檢測，并根據(jù)所測得含碳量、溫度以及氧氣量的數(shù)值計算出鋼水實際溫度以及鋼水的實際含碳量，方便鋼水溫度和含碳量的調(diào)整,反饋計算模型主要是針對動態(tài)模型所測量數(shù)據(jù)進行重新計算，按誤差大小調(diào)整規(guī)劃，補充轉(zhuǎn)爐內(nèi)的原料所需。

（2）轉(zhuǎn)爐煉鋼中人工智能技術的應用

人工智能技術是基于計算機科學技術通過模擬、延伸和擴展人的智能方法的一門新的技術。轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中人工智能主要是針對煉鋼過程中需要人為處理的工作，通過計算機科學技術模擬進行，從而減少勞動力，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)智能化的進程。

（3）轉(zhuǎn)爐煉鋼中的模型研究

在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，無論是人工智能技術還是控制技術都是以模型為基礎的。目前，所使用的人工智能技術主要是以計算機科學技術為基礎，以人為模型進行模擬工作,而控制技術中動態(tài)控制模型，也是根據(jù)熱平衡原理和化學反應為基礎的。所以模型研究在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中必不可少，不但可以提高鋼材質(zhì)量和生產(chǎn)效率，同時可以針對鋼鐵企業(yè)存在問題科學、合理的進行解決規(guī)劃。

二、冶金轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化控制系統(tǒng)的功能及應用價值

自動化系統(tǒng)在轉(zhuǎn)爐煉鋼的應用中主要可以對廢鋼、鐵水的質(zhì)量進行稱量、對電氣控制進行指示以及對儀表監(jiān)視控制作用等。以下是對轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化系統(tǒng)功能的簡要分析。

1.冶金轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化控制系統(tǒng)的功能

（1）轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化系統(tǒng)對廢鋼、鐵水質(zhì)量的稱量

由轉(zhuǎn)爐煉鋼工作環(huán)境惡劣，廢鋼、鐵水的稱重必須由天車主鉤吊裝廢鋼料槽和鐵水爐缸進行裝料。裝料過程主要通過多個壓式重量傳感器讀出廢鋼或者鐵水的重量，并由補償接線盒顯示重量數(shù)據(jù)，并及時進行記錄。

（2）轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化系統(tǒng)對電氣控制的指示

在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中考慮到有些電氣操作是應急處理操作，關系到自動化系統(tǒng)的安全性和可靠性，因此，電氣控制指示必須獨立構成。自動化轉(zhuǎn)爐煉鋼共有六個散裝料料倉，主要是鐵礦石、白云石、白石灰以及鐵皮球料倉。在散料質(zhì)量測量中，主要通過料倉四角處的壓式稱重傳感器通過監(jiān)測畫面在儀表器中顯示。

（3）轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)對儀表監(jiān)視的控制

在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，儀表監(jiān)視控制部分是通過計算機技術，利用網(wǎng)絡服務器和主機相連，監(jiān)測儀表PLC的工作。計算機主機和從機相互合作，一旦有異常情況發(fā)生，做到主從機可相互代替工作的目的。這樣可確保系統(tǒng)能夠有一個相對完整的數(shù)據(jù)庫，增加了系統(tǒng)的可靠性，便于系統(tǒng)的維護工作。

計算機的監(jiān)測畫面是儀表部分的網(wǎng)絡服務器，通過適配器從儀表中讀取監(jiān)測廢鋼、鐵水等原料的使用數(shù)據(jù),同時，監(jiān)測畫面還能實時的顯示氧氣、氮氣以及冷卻水的壓力和流量，給操作人員提供有利的數(shù)據(jù)，供其對氮氣、氧氣、冷卻水進行調(diào)整,同時，對鋼水溫度的監(jiān)控中，采用熱電偶探頭深入轉(zhuǎn)爐內(nèi)取出鋼水的溫度，并利用監(jiān)控系統(tǒng)從儀表器中顯示。

2.冶金轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化控制技術的應用價值

我國轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化控制技術的目標是：在提高鋼鐵的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的前提下，最大限度的降低成本、節(jié)約能源、科學環(huán)保，使我國鋼鐵市場在國際鋼鐵市場競爭中利于不敗之地。在自動化控制技術的前提下提高煉鋼的終點命中率、改善鋼水質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和提高能源利用率，從而提高鋼鐵的生產(chǎn)效率和鋼材質(zhì)量。

自動化轉(zhuǎn)爐煉鋼技術采用動態(tài)控制轉(zhuǎn)爐氣體連續(xù)分析系統(tǒng)和副槍測溫系統(tǒng)相互結(jié)合，增加了轉(zhuǎn)爐氣體和溫度達到終點的幾率，從而大幅度的提高終點控制命中效率。為了提高鋼水質(zhì)量，在氣體補吹過程中應盡量減少氧氣含量，避免鋼水氧化，提高鋼的純度。通過提高終點命中率和降低補吹率，從而縮短了冶煉時間，增加了鋼液溫度和成分的穩(wěn)定性，為連續(xù)鑄鋼創(chuàng)造了條件,同時，在自動化轉(zhuǎn)爐煉鋼技術的支持下，取消了一次性副槍確定氧含量及定碳頭的能源消耗，降低鋼中的含氧量，減少了爐渣中鐵合金的含量，從而提高了原料的利用率，降低了煉鋼生產(chǎn)成本。

總之，面對國際鋼材市場近年來對鋼材產(chǎn)品質(zhì)量越來越高的要求，我國鋼鐵企業(yè)必須盡快改革冶金轉(zhuǎn)爐煉鋼技術，大力發(fā)展轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化控制技術，從而提高生產(chǎn)效率，在加強鋼產(chǎn)質(zhì)量的同時，降低能源消耗，與國際鋼鐵行業(yè)接軌，促進我國鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

參考文獻

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