分析自控系統(tǒng)在鋼鐵冶煉中的應(yīng)用

【摘?要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高爐自動(dòng)化煉鋼技術(shù)也隨之發(fā)展，應(yīng)用不斷廣泛，在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中取得了較好的效果。本文將通過調(diào)查研究，總結(jié)高爐自動(dòng)化煉鋼的特點(diǎn)和優(yōu)勢，為之后的不斷發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】高爐自動(dòng)化煉鋼;優(yōu)勢;自控系統(tǒng)

隨著科學(xué)和技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，在煉鋼過程當(dāng)中由傳統(tǒng)方式向自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變。通過自動(dòng)化的方式，能夠指導(dǎo)煉鋼的操作過程，對相關(guān)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，總結(jié)數(shù)據(jù)。自動(dòng)化技術(shù)主要通過計(jì)算機(jī)二級系統(tǒng)完成。二級系統(tǒng)能夠?qū)ο嚓P(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)定，將所需數(shù)據(jù)傳送到自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，再由自動(dòng)化系統(tǒng)完成煉鋼過程。在自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中，制作模型至關(guān)重要，需要根據(jù)所需顏料進(jìn)行計(jì)算，并上傳數(shù)據(jù)[1]。

一、高爐煉鐵自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在煉鐵的過程當(dāng)中，主要過程是將所用材料，包括礦石、燃料、溶劑，裝入爐頂，同時(shí)使用鼓風(fēng)機(jī)，將冷風(fēng)處理為熱風(fēng)吹入封口，此時(shí)焦炭發(fā)生燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體向上運(yùn)動(dòng)。而使用的材料將從上向下進(jìn)行交換過程，最后生成生鐵，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生爐渣。產(chǎn)生的爐渣主要通過排渣口排出。在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中包含不同控制方式，有高爐本體控制、給料和配料控制、熱風(fēng)爐控制，同時(shí)還有除塵功能。在煉鐵操作的過程當(dāng)中，應(yīng)該注意以下事項(xiàng)：首先必須正確使用材料，并按規(guī)定配比進(jìn)行煉鐵，保障相關(guān)材料在下降過程中均勻運(yùn)動(dòng)，保持熱氣流的穩(wěn)定。在高爐煉鐵自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，主要包含控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等。在煉鐵的過程中，必須有效對煉鐵過程進(jìn)行監(jiān)督和檢測。對所用設(shè)備的要求較高，保障自動(dòng)化水平。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，要求其能夠快速的采集所需數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)存在問題，并及時(shí)反饋。要求反饋數(shù)據(jù)具有較高的精準(zhǔn)度和速率[2]。

二、高爐自動(dòng)化煉鐵的優(yōu)勢

（一）可靠性

在進(jìn)行生產(chǎn)的過程當(dāng)中，要求相關(guān)企業(yè)位于十分重要的位置，首先他必須能夠提供合格的鐵水，同時(shí)還必須能夠提供加熱爐中所需要的煤氣。同時(shí)在煉鐵的過程當(dāng)中，必須保障儀器的安全可靠性，否則一旦工程停止則會(huì)造成巨大損失。因此，通過高爐自動(dòng)化煉鐵的引入，能夠保障整個(gè)生產(chǎn)過程的安全性與可靠性，保障設(shè)備的應(yīng)用能夠符合要求，對于突發(fā)事件的處理也能夠更好的解決，在整體上提高了產(chǎn)業(yè)的安全性，防止造成損失。在系統(tǒng)中同時(shí)還增添了安全設(shè)備，在整體上對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。

（二）實(shí)用性

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)不斷被人們接受和需求，在煉鐵的過程當(dāng)中，通過使用自動(dòng)化技術(shù)，能夠大大提高產(chǎn)業(yè)的實(shí)用性。同時(shí)，該系統(tǒng)能夠做到手動(dòng)與自動(dòng)的自由切換，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和P L C技術(shù)，組成在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠采集所需要的數(shù)據(jù)，包括溫度、風(fēng)度風(fēng)壓、材料數(shù)據(jù)等。當(dāng)從自動(dòng)化切換到手動(dòng)模式中，所需的材料數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)的處理能夠反饋到測量儀表上，減少了人工分析的誤差，結(jié)合各方面數(shù)據(jù)更好地進(jìn)行工程。同時(shí)通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)建立起聯(lián)系，為工作人員提供方向。通過自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，除了能進(jìn)行基礎(chǔ)的操作，同時(shí)還增加了非線性變參數(shù)的功能，能夠使設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)和智能控制。通過引入計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠更好地計(jì)算處理數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的可靠性與準(zhǔn)確性，有利于高爐煉鐵的自動(dòng)化。

（三）先進(jìn)性

在生產(chǎn)過程當(dāng)中，引入自動(dòng)化技術(shù)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的智能性，可以根據(jù)自動(dòng)化水平和智能化水平確定生產(chǎn)的問題，以便及時(shí)改正。在實(shí)際的生產(chǎn)過程當(dāng)中，由于可能會(huì)出現(xiàn)不同問題，通過引入智能化技術(shù)，能夠提高機(jī)器的適應(yīng)程度、組織功能，容錯(cuò)性。相對于傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，不再使用單純的人工計(jì)算，而是通過先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，提高數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，從而判斷出最合適的生產(chǎn)方案。通過相關(guān)系統(tǒng)對工作數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，能夠在一定程度上幫助工作人員進(jìn)行生產(chǎn)，規(guī)劃生產(chǎn)方向。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，相對于傳統(tǒng)的手動(dòng)操作來說，自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)?shù)的離散程度大幅降低，向最佳點(diǎn)靠攏，進(jìn)一步提高整個(gè)生產(chǎn)的精確度和準(zhǔn)確性。通過引入自動(dòng)化系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，為操作者提供了更多的生產(chǎn)方向，提高了整個(gè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性。

三、自動(dòng)化煉鐵的模型

（一）靜態(tài)模型

1、一次計(jì)算 （FCC）

一次計(jì)算涉及到的數(shù)據(jù)有溫度、重量、材料的成分，通過使用熱平衡的原理，進(jìn)行一次計(jì)算。通過一次計(jì)算能夠更好地符合煉鋼的溫度，在計(jì)算過程中需要確定最低堿度，再根據(jù)確定數(shù)據(jù)進(jìn)行堿度計(jì)算，若計(jì)算結(jié)果能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，則可根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定需要的原料和氧氣含量。若沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)將會(huì)給操作者反饋及時(shí)進(jìn)行修改。

2、二次計(jì)算 （SCC）

在進(jìn)行脫硫操作后，進(jìn)行二次計(jì)算，主要包括鐵水的成分和溫度以及重要，同時(shí)鋼鐵水進(jìn)入二次系統(tǒng)后，吹氧量發(fā)生變化，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要與一次計(jì)算進(jìn)行區(qū)分，二次計(jì)算主要確定的是鐵水在進(jìn)行脫硫過程后爐內(nèi)的鐵水溫度和重量，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行二次計(jì)算，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

3、液位測量

使用副槍在專用的測量液位探頭對甜水的含量進(jìn)行檢測，當(dāng)測量探頭接觸到鐵水時(shí)，產(chǎn)生電流，記錄測試的數(shù)據(jù)即可。

4、氧氣量模型氧氣用量模型的計(jì)算

首先確定生產(chǎn)過程中所需要的吹氧量，主要依據(jù)是鐵水的化學(xué)成分，之后計(jì)算礦石中的含氧量，通過得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行改正，符合生產(chǎn)的要求。

5、合金計(jì)算模型 （ALL）

合金計(jì)算模型的影響指標(biāo)是點(diǎn)鋼水的成分，以及在生產(chǎn)過程中使用的合金量。相關(guān)工作人員必須將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到二次系統(tǒng)當(dāng)中，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，形成合金模型，模型的使用必須按照鋼水的成分和合金的價(jià)格進(jìn)行計(jì)算。

（二）動(dòng)態(tài)計(jì)算模型 （IBC/COR）

當(dāng)系統(tǒng)檢測到吹氧量超過70%是，則會(huì)有副槍對鋼水的溫度以及含量進(jìn)行檢測，同時(shí)將檢測到的數(shù)據(jù)反饋給二級系統(tǒng)，并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。在計(jì)算過程中主要需要數(shù)據(jù)有：吹氧量、碳含量和溫度、冷卻劑的使用量。

（三）自學(xué)習(xí)模型 （FBC）

自學(xué)習(xí)模型必須根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況和相關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整。具體如下：

首先，模型的調(diào)整的主要指標(biāo)：轉(zhuǎn)爐爐襯的侵蝕、相關(guān)儀器的磨損程度、及時(shí)更換氧槍、氧氣的利用程度、生產(chǎn)的損失、分配系數(shù)

其次，模型參數(shù)調(diào)整。在實(shí)際的生產(chǎn)過程當(dāng)中，必須符合生產(chǎn)要求，并根據(jù)需求不斷進(jìn)行分析和完善。需要關(guān)注的數(shù)據(jù)指標(biāo)有：氧氣的利用程度、氧化鎂的含量、溫度、所用原料的用量。

結(jié)語

綜上所述，隨著自動(dòng)化的不斷發(fā)展，在煉鐵的過程當(dāng)中也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，不斷促進(jìn)了行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳玲. PLC在球團(tuán)生產(chǎn)自控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電子世界， 2017（16）：180-180.

[2]趙哲. 高爐冶煉過程爐況監(jiān)控及趨勢預(yù)估[D]. 2015.

作者簡介：

張媛鈺（1977-）女，工作單位，南京鋼鐵集團(tuán)，江蘇南通人，本科，2000.7，南京化工大學(xué)， 工程師。

（作者單位：南京鋼鐵股份有限公司）