轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)探討

李信

【摘要】當(dāng)前我國的鋼材市場的競爭日益激烈，各大生產(chǎn)企業(yè)面臨著更大發(fā)挑戰(zhàn)，社會(huì)發(fā)展對于鋼材產(chǎn)品質(zhì)量的要求逐漸提高。那么該如何在市場環(huán)境中站穩(wěn)腳跟，同時(shí)進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)成為當(dāng)前的重要課題。本文通過對轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的自動(dòng)化控制技術(shù)的深入研究，具體分析了其實(shí)行的意義，其后闡述了煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用情況，以供參考。

【關(guān)鍵詞】 轉(zhuǎn)爐煉鋼；自動(dòng)化控制；應(yīng)用價(jià)值

當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域中普及，與之相應(yīng)的冶金模型應(yīng)運(yùn)而生，其主要是依托計(jì)算機(jī)所建立的數(shù)學(xué)模型，通過模型計(jì)算可以得到相應(yīng)的參數(shù)，把握煉鋼轉(zhuǎn)爐的實(shí)時(shí)反應(yīng)狀態(tài)，大大提高了煉鋼生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。本文就自動(dòng)化控制技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了深入探究。

一、轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)概述

當(dāng)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷推陳出新，工業(yè)控制技術(shù)呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)受到了社會(huì)各界的高度重視。傳統(tǒng)的煉鋼技術(shù)多以鐵水、廢鋼、鈦合金為原料，利用鐵水中產(chǎn)生的熱量和廢鋼，再結(jié)合鐵合金高溫環(huán)境下的化學(xué)反應(yīng)熱量來煉鋼。與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)相比，自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)數(shù)據(jù)分體，并基于溫度、鋼鐵種類和鐵水重量及溫度，利用計(jì)算機(jī)計(jì)算得出相關(guān)數(shù)據(jù)，在通過動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制煉鋼的目的。

（二）轉(zhuǎn)爐煉鋼應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的意義

1、提高生產(chǎn)效率，降低能耗

當(dāng)前我國大力提倡再循環(huán)、低能耗的發(fā)展理念，各行各業(yè)已經(jīng)意識(shí)到了去產(chǎn)能、降耗能的重要作用。鋼鐵行業(yè)具有高消耗的特點(diǎn)，也因此更加注重能耗節(jié)約，轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效減少資源浪費(fèi)，同時(shí)改善環(huán)境污染狀況，并在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，幫助鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、低能耗的發(fā)展目標(biāo)。另外，實(shí)行自動(dòng)化技術(shù)，能很大程度的提高終點(diǎn)命中率。對鋼水質(zhì)量有了更嚴(yán)苛要求的今天，相關(guān)技術(shù)人員必須用更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對待轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化煉鋼過程。

2、保證煉鋼穩(wěn)定性，提高質(zhì)量

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的使用，能夠在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，進(jìn)一步提高煉鋼的質(zhì)量和生產(chǎn)量，利用較為成熟的技術(shù)方法，也可以節(jié)約生產(chǎn)能耗，對環(huán)境維護(hù)具有重要意義。提高終點(diǎn)命中率和原料利用率是自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的具體體現(xiàn)，不僅能夠優(yōu)化生產(chǎn)質(zhì)量，還能夠提煉煉鋼原料中的雜質(zhì)，既縮短了冶煉周期，也提高了鋼液溫度和成分的穩(wěn)定性，為連續(xù)鑄鋼奠定基礎(chǔ)。在自動(dòng)化轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的支持下，有效減少了冶煉過程中的能源消耗，保證了鋼水成分的穩(wěn)定，原料的利用率也得到了相應(yīng)的提升。

二、轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制主要技術(shù)

就目前的情況來看，自動(dòng)化煉鋼技術(shù)日益完善，我國的鋼鐵生產(chǎn)能力不斷提升，其精度也更加貼近要求。新形勢下的工業(yè)技術(shù)、檢測技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)之間聯(lián)系緊密，各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用減輕了工作人員的任務(wù)量，有助于生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提高。以下詳細(xì)闡述了轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制主要技術(shù)，具體如下：

（一）轉(zhuǎn)爐煉鋼檢測自動(dòng)化技術(shù)

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化檢測技術(shù)主要針對兩方面進(jìn)行檢測，

一是廢氣分析技術(shù)，廢氣分析檢測技術(shù)利用了為爐氣定碳法，檢測對象主要是轉(zhuǎn)爐廢氣，測定參數(shù)包括CO、CO2、O2、N2、H2等，檢測人員要計(jì)算煉鋼過程中排出的廢氣中的脫碳速度，以此來確定轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼水殘留的實(shí)時(shí)碳含量，這些信息能夠?yàn)樽詣?dòng)化檢測提供確切的數(shù)據(jù)，為確定鋼水成分做出好良好參照。

二是副槍檢測技術(shù)。副槍檢測技術(shù)內(nèi)容包括鋼水溫度監(jiān)測、轉(zhuǎn)爐內(nèi)部成分及其液面高度，通過檢測儀顯示記錄各項(xiàng)參數(shù)，再由檢測人員利用軟件進(jìn)數(shù)據(jù)分析處理，從而得到更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為煉鋼生產(chǎn)提供技術(shù)支持。副槍技術(shù)的使用，是轉(zhuǎn)爐煉鋼先進(jìn)性的發(fā)展標(biāo)志，通過副槍檢測可以有效提高生產(chǎn)量，同時(shí)降低爐襯的浸蝕，讓噸鋼成本降的更低。

（二）轉(zhuǎn)爐煉鋼過程自動(dòng)化控制技術(shù)

轉(zhuǎn)爐煉鋼過程自動(dòng)化控制技術(shù)的涉及范圍較廣，簡單來分包括控制模型，控制設(shè)備，

一、控制模型。轉(zhuǎn)爐煉鋼的控制模型主要分為兩種，一種是動(dòng)態(tài)控制模型，另一種是反饋計(jì)算模型，兩種模式都是根據(jù)系統(tǒng)的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行控制的，但由于所使用的技術(shù)不同，因此在檢測內(nèi)容方面也存在差異。其中動(dòng)態(tài)控制模型的監(jiān)測對象為氧氣和合金投入量，技術(shù)人員要根據(jù)檢測結(jié)果來調(diào)整轉(zhuǎn)爐內(nèi)的含碳量和鋼液溫度。而反饋計(jì)算模型實(shí)則是一個(gè)復(fù)檢的過程，針對動(dòng)態(tài)控制模型計(jì)算中產(chǎn)生的誤差加以調(diào)整。兩種模型的綜合利用，提高了轉(zhuǎn)爐冶煉的效果。降低了鋼水成分出格的概率，提高了成分的命中率。

二、控制設(shè)備，現(xiàn)場設(shè)備的控制，全部由計(jì)算機(jī)中央集中控制，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)化輔助系統(tǒng)通過對預(yù)先儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的鋼水模型比對，提取數(shù)據(jù)庫中的符合的模型參數(shù)，根據(jù)不同鋼種的具體要求，實(shí)現(xiàn)針對性的冶煉流程，在過程中提示技術(shù)人員執(zhí)行不同的生產(chǎn)工序和操作方法，杜絕有危害及不和成分的操作，并在全過程實(shí)時(shí)跟蹤記錄操作數(shù)據(jù)，實(shí)施監(jiān)督。并利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對檢測出的問題進(jìn)行智能化調(diào)整，提高生產(chǎn)效率，降低工人工作負(fù)荷。

隨著網(wǎng)絡(luò)化，智能化時(shí)代已經(jīng)來臨，為了更好的解決轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過程中存在的問題，企業(yè)已建立起一套自己的人工智能化技術(shù)模型，在實(shí)際煉鋼中逐步投入生產(chǎn)使用，真正做到“一鍵煉鋼”。減少人力和物力投入的同時(shí)，提高生產(chǎn)效率。推動(dòng)鋼鐵生產(chǎn)朝著智慧制造的方向發(fā)展。

三、轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的重點(diǎn)及優(yōu)勢

（一）重點(diǎn)

1、控制技術(shù)

控制系統(tǒng)利用動(dòng)態(tài)控制模型、反饋計(jì)算模型，估算吹煉重點(diǎn)含碳量和鋼水溫度，前者的控制主要針對所需氧氣數(shù)量和合金投入量，并通過數(shù)據(jù)監(jiān)測來計(jì)算相關(guān)數(shù)值；而后者主要用于分析和調(diào)整前者出現(xiàn)的誤差。

2、數(shù)學(xué)模型

轉(zhuǎn)爐煉鋼的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)控制，都要借助數(shù)學(xué)模型計(jì)算。其中動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)以熱平衡和化學(xué)平衡為基礎(chǔ)而實(shí)施，其后根據(jù)這項(xiàng)基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)靜態(tài)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得出起始的氧流量和氧槍高度，最后技術(shù)人員執(zhí)行吹煉操作，結(jié)合副槍檢測信息進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，確保自動(dòng)化控制過程的順利開展。

3、人工智能技術(shù)

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的大范圍應(yīng)用，取代了人工勞動(dòng)模式，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的持續(xù)發(fā)展，人工智能技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其實(shí)現(xiàn)了操作技術(shù)的轉(zhuǎn)化，不僅能夠降低人工成本，自動(dòng)化技術(shù)還可以提高生產(chǎn)力和產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)鋼鐵企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

（二）優(yōu)勢

實(shí)踐證明，轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)有著較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在以下四方面：其一，有效降低了國內(nèi)平均的轉(zhuǎn)爐后吹率，同時(shí)提高了轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度，碳的命中率高達(dá)90%；其二，冶煉周期縮短，煉鋼效率進(jìn)一步提高；其三，顯著降低噴濺率、石灰的消耗率，得鐵率提升幅度約為0.5%；其四，轉(zhuǎn)變煉鋼模式，促使操作過程朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的智慧制造方向發(fā)展，提高煉鋼企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

四、結(jié)語

綜上所述，自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，快速提高了轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化水平，各大企業(yè)遵循“高質(zhì)、高效、節(jié)能、環(huán)?！钡陌l(fā)展理念，推動(dòng)生產(chǎn)流程朝著智能化方向轉(zhuǎn)變，可見自動(dòng)化控制技術(shù)對于我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展具有積極意義。自動(dòng)化是煉鋼產(chǎn)業(yè)的必然發(fā)展趨勢，企業(yè)可采取合理手段來降低能耗、提高產(chǎn)能，為自身創(chuàng)造更大的收益。在今后的發(fā)展過程中，企業(yè)還要積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，不斷提高我國鋼產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)水平。

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