轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制研究

劉吉勇

摘要：轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化煉鋼工藝技術(shù)是當(dāng)今世界的先進(jìn)技術(shù)，它是隨著轉(zhuǎn)爐的大型化、現(xiàn)代化的發(fā)展而發(fā)展的。轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制具有突出的優(yōu)越性，能夠縮短出鋼和冶煉時(shí)間，精確地控制動(dòng)態(tài)吹氧量，提高冶煉效率，顯著提高生產(chǎn)能力。本文簡單分析了轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制及其要點(diǎn)，并探討了相關(guān)故障處理措施。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)；電氣自動(dòng)化控制；要點(diǎn)；故障

引言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提升，國際鋼鐵行業(yè)發(fā)展迅猛，不僅生產(chǎn)的鋼材質(zhì)量高，而且在煉鋼過程中能源消耗低，這對(duì)我國鋼鐵企業(yè)造成了巨大壓力，使我國鋼材行業(yè)在國際鋼材市場間的競爭中很難有一席立足之地。因此，我國鋼鐵企業(yè)必須盡快加強(qiáng)煉鋼技術(shù)的改造，通過自動(dòng)化控制技術(shù)在轉(zhuǎn)爐煉鋼中的應(yīng)用，提高鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)能力和鋼材質(zhì)量，確保我國鋼鐵企業(yè)在國際鋼鐵行業(yè)中的有利競爭地位。隨著科技水平的不斷提高，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在轉(zhuǎn)爐煉鋼中得到了廣泛的應(yīng)用，不僅節(jié)省了人力物力，而且使煉鋼更高效、精度控制更準(zhǔn)確，明顯提高了煉鋼質(zhì)量。

1轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制分析

1.1基本原理

轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制綜合了計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼過程是以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，依靠鐵水的熱量以及廢鋼、鐵合金在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量相結(jié)合，在轉(zhuǎn)爐中完成煉鋼的過程，而轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)電氣自動(dòng)化控制根據(jù)鋼種以及鐵水的重量和溫度，在轉(zhuǎn)爐兌鐵前，由二級(jí)計(jì)算機(jī)分析出整個(gè)過程的氧槍吹煉高度、熔劑加入量、吹氧量、底吹量等靜態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)在吹煉后期檢測(cè)鋼水成分和溫度等參數(shù)，再通過二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析出動(dòng)態(tài)模型調(diào)整數(shù)據(jù)，同時(shí)，借助各類電氣自動(dòng)化設(shè)備和儀表，實(shí)現(xiàn)煉鋼的自動(dòng)化控制，保證達(dá)到最終目標(biāo)。

1.2控制流程

轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制包括以下幾個(gè)方面：第一，轉(zhuǎn)爐煉鋼預(yù)處理過程，當(dāng)現(xiàn)場的控制人員將轉(zhuǎn)爐煉鋼的吹煉模式選擇完成之后，用自動(dòng)化控制系統(tǒng)將煉鋼的原料（生鐵、廢鋼料以及其他添加金屬）進(jìn)行稱重，利用控制系統(tǒng)自身帶的電子稱對(duì)于設(shè)定好的料方進(jìn)行配料選取，選擇之后將配好的原料投入到煉鋼爐內(nèi)；第二，轉(zhuǎn)爐添加開始，當(dāng)控制系統(tǒng)進(jìn)入轉(zhuǎn)爐添加開始控制后，自動(dòng)化控制系統(tǒng)會(huì)通過控制風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)鼓如煉鋼爐內(nèi)的高壓純凈的氧氣體，為煉鋼爐內(nèi)的反應(yīng)提供基礎(chǔ)，通過自動(dòng)化設(shè)備向煉鋼爐內(nèi)投入廢鋼料以及鐵水，添加完成現(xiàn)場的操作人員在控制系統(tǒng)的控制板上點(diǎn)擊相關(guān)按鈕，控制系統(tǒng)進(jìn)入到下一個(gè)控制環(huán)節(jié)；第三，鋼鐵吹煉開始，那么整個(gè)控制系統(tǒng)將會(huì)處于預(yù)吹煉準(zhǔn)備階段，當(dāng)現(xiàn)場的操作人員確認(rèn)高壓氧氣是否正常后，執(zhí)行正式吹煉；第四，點(diǎn)火，當(dāng)氧槍到達(dá)指定高度并且氧氣閥己經(jīng)掃開后，操作人員按下“點(diǎn)火”按鈕啟動(dòng)氧量時(shí)鐘，此時(shí)進(jìn)入到煉鋼階段，系統(tǒng)通過自動(dòng)調(diào)節(jié)爐體內(nèi)部的氧氣含量，進(jìn)入到動(dòng)態(tài)煉鋼進(jìn)程；第五，吹煉結(jié)束，當(dāng)氧量時(shí)鐘達(dá)到控制系統(tǒng)的要求時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提起氧氣噴槍，當(dāng)其到達(dá)預(yù)定位置的時(shí)候，吹煉結(jié)束；第六，出鋼階段，當(dāng)轉(zhuǎn)爐開始出鋼，并且檢測(cè)器檢測(cè)到轉(zhuǎn)爐己轉(zhuǎn)至出鋼位時(shí)，控制系統(tǒng)中生成“出鋼開始”信號(hào)，在出鋼結(jié)束，轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)同零位后，控制系統(tǒng)生成“出鋼結(jié)束”信號(hào)，出鋼結(jié)束后，現(xiàn)場的操作人員將轉(zhuǎn)爐工作模式從吹煉方式調(diào)整為維護(hù)方式，根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或者自動(dòng)濺渣護(hù)爐，在自動(dòng)模式下由控制系統(tǒng)自動(dòng)完成下槍、開氮?dú)?、提槍、關(guān)氮?dú)庖约熬o急提槍等控制。

2轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制要點(diǎn)

2.1煉鋼區(qū)控制

煉鋼區(qū)主要的控制內(nèi)容有以下幾個(gè)：第一，鐵水預(yù)處理自動(dòng)控制，高爐爐前鐵水脫硅、噴吹法與攪拌法鐵水單脫硫自動(dòng)控制等；第二，轉(zhuǎn)爐自動(dòng)控制，洪氧系統(tǒng)爐體傾動(dòng)、底吹系統(tǒng)、爐口微差壓、副原料輸運(yùn)與材料投放系統(tǒng)、燃?xì)饣厥障到y(tǒng)等自動(dòng)控制；第三，電弧爐自動(dòng)控制，廢鐵廢鋼、散裝材料、配料、噴碳粉、電弧爐本體（氧氣燃燒幫助熔鐵熔鋼、吹氧槍、爐內(nèi)壓、控制電極等自動(dòng)控制、冷卻水流量、壓為、熱度與溫差的監(jiān)控，鍋爐、斷網(wǎng)斷水自動(dòng)保護(hù)擎、排煙與除塵系統(tǒng)等；第四，爐外精煉自動(dòng)控制，控制AOD爐和相對(duì)濕度真空處理裝置、LF鋼包精煉爐真空的控制、運(yùn)用CAS—OB法密封吹氧微調(diào)裝置的控制、真空鋼包噴粉脫硫控制等。

2.2散裝配料測(cè)控

將冶金用礦石、焦炭粉、石灰粉、幫助鋼鐵熔化和修補(bǔ)鍋爐時(shí)所使用的粉狀及顆粒裝的原料稱作為散裝料，這些散裝料使用電氣控制技術(shù)來管理，根據(jù)冶煉時(shí)爐內(nèi)所需的原料與重量來進(jìn)行輸料，根據(jù)所選計(jì)劃通過給料機(jī)將原料運(yùn)輸給稱量斗，并對(duì)這些原料的種類、重量及給料進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，供給原料的速度在原料重量小于原本設(shè)定的90%時(shí)加快，在達(dá)到90%時(shí)速度減慢，當(dāng)達(dá)到原設(shè)定值的100%時(shí)停下給料。對(duì)下料進(jìn)行控制，當(dāng)稱量斗將所需物料配好之后，位于稱量斗下方的給料機(jī)就會(huì)將配料放至膠帶運(yùn)輸機(jī)上運(yùn)送進(jìn)爐內(nèi)，可以一次配比多種原料，大大縮短了配料所需時(shí)間。

2.3自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)主要分為廢氣分析檢測(cè)技術(shù)和副槍監(jiān)測(cè)技術(shù)兩部分。在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，它們主要通過檢測(cè)儀表對(duì)熔鋼溫度、液面高度、熔鋼成分等參數(shù)的記錄，并進(jìn)行及時(shí)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，這其中檢測(cè)儀表是自動(dòng)化煉鋼檢測(cè)技術(shù)的前提，以此為基礎(chǔ)，電氣自動(dòng)化控制才能得到有效的實(shí)施。轉(zhuǎn)爐煉鋼廢氣檢測(cè)主要使用爐氣定碳法和副槍技術(shù)相結(jié)合，以副槍測(cè)定為主，結(jié)合廢氣分析計(jì)算脫碳速度，通過煉鋼過程中排除的廢氣成分和流量，為計(jì)算轉(zhuǎn)爐內(nèi)瞬時(shí)鋼液殘留碳的含量提供信息，從而確定轉(zhuǎn)爐中的含碳量，使轉(zhuǎn)爐內(nèi)含碳量的測(cè)量精度大大提高。

3轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制故障處理

3.1氧槍故障處理

為保證氧槍正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦發(fā)生動(dòng)提槍與無法提槍等問題。在進(jìn)行氧槍下降工作的過程中，必須到現(xiàn)場查看，確保轉(zhuǎn)爐本身處在垂直狀態(tài)后，開啟主操作臺(tái)上的緊急停止按鈕，讓氧槍點(diǎn)擊處在抱閘鎖死狀態(tài)，并以最快斜率下降，恢復(fù)到原位。然后在儀表控制程序中，設(shè)定冷卻水下限參數(shù)，一旦冷卻水低于設(shè)定值，即可發(fā)出警告，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理，避免氧槍緊急上升。但需要注意的是，操作人員在啟動(dòng)操縱臺(tái)強(qiáng)制按鈕時(shí)，禁止讓氧槍緊急下降，以免氧槍速度控制不當(dāng)，引發(fā)其他系統(tǒng)故障。

3.2跳閘與合閘處理

對(duì)于轉(zhuǎn)爐使用中出現(xiàn)的跳閘與合閘問題，操作人員必須根據(jù)操作流程，到現(xiàn)場查看轉(zhuǎn)爐工作時(shí)的變頻器數(shù)量是否充足，然后對(duì)變頻器數(shù)量的操作位置進(jìn)行查看，確定是否出現(xiàn)偏差，并仔細(xì)觀看變頻器操作中的主令控制的輸出值，如果輸出值全部歸零后，方可進(jìn)行合閘操作，提升轉(zhuǎn)爐運(yùn)行效率。例如在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，因控制一臺(tái)轉(zhuǎn)爐總共需要4臺(tái)傾動(dòng)變頻器進(jìn)行控制，完成傾動(dòng)轉(zhuǎn)速控制的力度，如果轉(zhuǎn)爐進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無法自動(dòng)跳閘，這時(shí)操作人員需仔細(xì)檢查全部傾動(dòng)變頻器，確保至少有3臺(tái)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

結(jié)束語

總而言之，隨著國際鋼鐵行業(yè)快速發(fā)展，在競爭激烈的市場下，鋼鐵企業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)，而自動(dòng)化控制技術(shù)因其自身優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中，將電氣自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用到轉(zhuǎn)爐煉鋼中，能夠有效提升鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，增強(qiáng)市場競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙海峰.轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化煉鋼技術(shù)應(yīng)用新進(jìn)展[J].四川冶金，2015，37（06）：65-69.

[2]魏翔.轉(zhuǎn)爐煉鋼中的自動(dòng)化常見問題分析及應(yīng)對(duì)措施[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2014，11（26）：59.

[3]林傳橋.轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的自動(dòng)化控制研究[J].企業(yè)家天地（理論版），2011，（06）：246-247.