转炉炼钢的自动化控制技术分析

李涛

摘要：近年来工业科技水平不断提升，自动化控制技术对工业生产产生了不可替代的推动作用。在钢铁行业，转炉炼钢自动化控制技术也得到了广泛应用，在大量节省人力和物力的同時有效提高了钢铁的产量和质量。本文对转炉炼钢以及自动化控制技术进行分析。

关键词：转炉炼钢；自动化；控制技术

引言

近年来，国际上的钢铁行业发展十分迅猛，不仅钢铁质量高、强度大，并且在炼钢过程中所消耗的能源也相对较少，成本大幅度降低。这对我国的钢铁生产行业产生了非常大的压力。在这样的形势下，我国很多钢铁生产企业都难以立足。所以，我国的钢铁生产必须要提升技术优势，加快钢铁生产技术改造，提升炼钢技术，在炼钢过程中应用自动化控制技术，大幅度提升钢铁的产量和质量，让我国在国际钢铁市场上占据有利的竞争地位。

一、转炉炼钢的自动化控制技术

转炉炼钢自动化控制技术是随着互联网和计算机技术以工业控制为基础发展出来的新的控制技术。在传统的炼钢过程中，通常要用铁水、废钢和铁合金为原材料进行炼钢。废钢和铁合金在铁水的高温作用下，能够产生化学反应，并在转炉中完成融合，以此达到炼钢的目的[1]。转炉炼钢的自动化控制技术就是根据不同钢铁的种类和铁水温度，在进行转炉炼钢之前，通过计算机技术对氧枪的吹链高度、熔剂的使用量、吹氧量以及底吹量进行计算，并且在吹炼之后对钢水成分和温度等参数进行检测，同时将这些数据通过计算机模拟后及时调整，以此来实现炼钢自动化，提升炼钢效率。

二、转炉炼钢自动化控制技术的优势

（一）提高生产效率，降低能源消耗

钢铁生产产业是一个高耗能的产业，近年来，随着环保理念不断深入人心，各行各业更加重视如何在生产中去产能，降低能源消耗，特别是对于钢铁产业来说，在保证钢铁质量的情况下减少能源消耗更具有重大的意义[2]。而在炼钢时应用转炉炼钢自动化控制技术主要目标之一就是降低能源消耗、减少资源浪费和环境的污染并且有效提升钢铁生产效率将钢铁行业当前的高能耗低生产模式转化为低能耗高生产模式。也只有实现了这个目标，钢铁企业才能在当前的国际市场中占有一席之地，取得一定的竞争力。

（二）增加炼钢稳定性，提高产品质量

成品钢的质量是占据市场的有力保证，而钢的质量是否合格，主要取决于炼钢的过程。在传统的炼钢过程中，由于不能对炼钢的各项数据进行及时的监测和把握，在炼钢过程中很容易出现炼废或者钢的质量不合格的情况，这在浪费资源的同时还影响了生产效率。而自动化控制技术则能够有效提升中点控制的命中效率，根据动态控制转炉连续分析系统和副枪测温系统所得到的分析数据，可以大大增加气体和温度到达终点的概率，从而实现重点命中效率的提升。此外，自动控制系统能够在气体补吹的过程中降低补吹气体的含氧量，减少钢水的氧化，提升钢水的纯度，实现成品钢质量的提升。并且转炉炼钢自动化控制系统在调整中点命中和补吹的过程中，能够加快调整速度，这也使炼钢的时间大大缩减，同时提高了钢水温度，保证了钢铁稳定性[3]。

三、炼钢转炉自动化控制系统的功能

（一）铁水和废钢质量控制

在进行转炉炼刚的过程中，需要用到天车吊钩对装有废钢的材料槽进行称重测量，同时还要对铁水路港进行称重。这些都与要通过自动化控制技术才能完成。其主要的原理是通过多个压式重量传感器对废钢和铁水的重量进行采集，通过补偿线盒显示和记录相关数据，便于之后分析。

（二）电气控制系统

电气控制系统的主要作用是保证自动化控制系统在使用过程中的安全性和稳定性，电气控制系统实际上就是自动控制系统中的应急处理系统，炼钢过程温度较高，很容易产生各种安全问题。所以，为了保证自动控制系统的安全性和可靠性，电气控制系统与自动控制系统是相对独立的。自动化转炉炼钢通常有六个盛放散装料的料仓，散装料质量的测料主要是通过料仓底部的压式称重传感器实现的，压式质量传感器所得到的数据可以通过仪表进行显示。

（三）转炉炼钢系统的检测仪表

炼钢过程中，最为重要的就是各种材料的实时信息，包括材料质量、温度，这些数据决定了成品钢的质量，所以检测仪表是转炉炼钢自动化系统的重要组成部分。转炉炼钢系统的仪表通常是通过计算机画面进行显示，通过网络服务器，可以从各个仪表中获取到废钢、铁水等原料的使用数据，并且监测画面还可以从各种传感器中接收到数据，如氧气含量、氮气含量、冷却水的水压、流量等。操作人员根据这些数据可以及时对各种条件进行调整，保证钢铁的质量。

四、转炉炼钢自动化控制系统中的关键性技术

（一）转炉炼钢检测技术

转炉炼钢检测技术可以划分为两个部分，分别是废气分析检测技术和副枪检测技术。在转炉炼钢的过程中，转炉炼钢检测技术的作用就是对熔炉温度、液面温度、熔钢成分等数据进行精确地记录，同时根据这些数据对炼钢铁过程中的温度和所要添加的原料等进行分析，保证钢的成分符合标准。而转炉炼钢检测技术的前提就是仪表和传感器，通过仪表和传感器收集的数据，才能实现转炉炼钢的自动化[4]。

（二）废气分析检测技术

在转炉炼钢的过程中，各种元素的比例十分重要，其中最终重要的就是碳的比例。在炼钢过程中，会产生很多种气体，如一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气、氧气等。传统的测量方法是通过炼钢产生的气体，来确定炉内的数据参数，但是这种方法会受到多种因素的影响，得到的结果不够准确，在当前已经不再适用。当前所采用的检测方法，是将炉气定碳法和副枪技术相结合的新的检测方法。其中以副枪测定为主要技术，同时计算废气的脱碳速度，使用排除法确定转炉中的碳含量。使用此方法碳含量的测量精度能够得到有效提升，为自动化控制奠定基础。

五、自动化控制技术

控制系统的主要功能就是计算出吹炼终点所需要的含碳量，以及熔钢的温度，通常自动化控制系统分为两个模块，一个是动态控制模型，另一个是反馈计算模型。其中动态控制模型能够计算出吹炼所需要的氧气含量和冷却剂量，同时能够根据采集到的各项数据计算出吹炼终点的碳含量和熔钢温度。而反馈计算模型能够计算出整个过程中的误差，能够对各个环节及时进行调整。

结论

转炉炼钢自动化控制技术将科技转化为生产力，通过转炉炼钢和自动化控制系统，能够有效降低能源消耗，提升产品质量，符合当前我国工业生产“去产能，提质量”的目标，有力推动了我国钢铁产业的发展，所以转炉炼钢自动化控制技术需要大力发展。

参考文献

[1]祝义. 自动化炼钢过程控制技术的研究与应用[J]. 自动化应用，2018，（2）.

[2]王振. 转炉炼钢的新型自动化电气控制探讨[J]. 自动化应用，2018，（2）.

[3]林楠. 转炉炼钢自动化控制技术[J]. 设备管理与维修，2018，（8）.

[4]任鹏. 自动化炼钢过程控制技术的研究与应用[J]. 环球市场，2018，（12）.

（作者单位：陕钢集团汉中钢铁有限责任公司）