邯宝炼钢转炉自动化控制技术

李景唐

摘要：2018年以来，国际钢铁行业发展迅猛，不仅生产的钢材质量高，而且在炼钢过程中能源消耗低，这对我国钢铁企业造成了巨大压力，使我国钢材行业在国际钢材市场间的竞争中很难有一席立足之地。因此，我国钢铁企业必须尽快加强炼钢技术的改造，通过自动化控制技术在转炉炼钢中的应用，提高钢铁企业的生产能力和钢材质量，确保我国钢铁企业在国际钢铁行业中的有利竞争地位。本文就此展开了论述。

关键词：转炉炼钢；自动化；控制技术

1转炉炼钢自动化控制技术概论

传统炼钢原料为铁水、废钢、钛合金等主要原料，结合铁水产生的热量和废钢、铁合金高温环境下的化学反应所产生的热量，在转炉内主要依靠人为控制的炼钢过程。随着计算机网络技术和工业控制技术的发展，在这两项技术的基础上，转炉炼钢自动化控制技术逐渐发展起来。相对于传统转炉炼钢技术来说，这种方式更多地以钢铁种类、铁水重量、钢水成分及温度为基础，通过二级计算机计算出氧枪吹炼高度、合金加入量、熔剂加入量、吹氧量、底吹量，并进行数据分析，再根据炼钢专家模型动态调整数据，从而实现炼钢的自动化控制，保证达到最终目标。

2转炉炼钢自动化控制的优势

最多见的自动化转炉炼钢系统关键是二级计算机控制体系，就是一级基础性智能控制模块和二级过程的智能控制模块，其中一级基础性智能控制模块关键涵盖了氧枪智能控制体系、底吹控制体系、转炉智能化仪表系统、副枪智能控制体系、除尘智能控制体系等，二级过程性智能控制模块关键包含数据收集系统、补吹校正运算系统、报表打印系统等。这种转炉炼钢智能化控制体系可将过程中的参数集中显示与管理，并创建强可视性的界面，显示的内容有模拟的工艺程序、趋势曲线等，在减轻繁重工作的同时，还让人直观地认识工艺与设备的运营状态。通过实际运用汇总得出，运用转炉炼钢智能化控制技术拥有绝对的技术优势，其体现出的优点主要表现为：一是超过一半的转炉不需要后吹，直接将终点温度和碳的命中率提升至90%；二是不再需要较长的冶炼周期，炼钢速度也加快了；三是降低了30%喷溅率和3.5kg/t的石灰消耗率，同时使得铁率上升了0.5%左右；四是对炼钢工经验的依赖性大幅缩减，有助于标准化、规范化管理水平的提升，显著减少能耗，增加经济利润。

3转炉炼钢过程自动化控制功能及关键技术分析

3.1转炉炼钢自动化控制系统的功能

第一，实现废钢、铁水质量的称量控制。由转炉炼钢工作环境恶劣，废钢、铁水的称重必须由天车主钩吊装废钢料槽和铁水包进行装料，装料过程主要通过多个压式重量传感器读出废钢或者铁水的重量，由补偿接线盒显示重量数据，同时能够通过无线通讯技术将称重数据传输至地面电脑，并及时进行记录分析。第二，对电气控制的指示。在转炉炼钢过程中考虑到有些电气操作是应急处理操作，关系到自动化系统的安全性和可靠性，因此电气控制指示必须独立构成。如自动化转炉炼钢共有六个散装料料仓，在散料质量测量中，主要通过料仓四角处的压式称重传感器通过监测画面在仪表器中显示。第三，转炉炼钢系统对仪表监视的控制。计算机的监测画面是仪表部分的网络服务器，通过传感器从仪表中读取监测废钢、铁水等原料的使用数据；同时，监测画面还能实时的显示氧气、氮气以及冷却水的压力和流量，给操作人员提供有利的数据，供其对氮气、氧气、冷却水进行调整。

3.2转炉炼钢自动化控制系统关键技术

（1）转炉炼钢检测技术。转炉炼钢自动化控制系统中的检测技术主要是监测转炉炼钢的过程。转炉炼钢中安装了大量的仪器仪表及各类传感器，收集炼钢时的温度、成分以及转炉内的炼钢夜面，生产人员记录好仪器仪表的参数，检测技术中实时分析了转炉炼钢中的监测数据，为转炉炼钢的自动化控制过程提供了有效的数据支持，仪器仪表及传感器技术是转炉炼钢自动化的基础支持，能够有效控制自动化炼钢的过程，预防转炉炼钢自动化出现故障或缺陷。（2）废气分析检测技术。废气分析检测技术用于监督转炉炼钢自动化控制过程中产生的废气。转炉炼钢期间会产生大量的废气，如氮气、二氧化碳、一氧化碳等，废气可以反馈出转炉炼钢内部工艺的指标及运行状况，现阶段很多转炉炼钢自动化控制过程中已经取消了废气分析检测技术，部分工艺中仍旧使用，可根据转炉炼钢的实际情况确定是否选择此项技术。（3）副枪技术的应用。副枪是转炉计算机动态控制最主要的设备，是当前转炉炼钢采用的主要手段。转炉炼钢工艺水平的进步和自动化程度的进步，很大程度上得益于与成熟科学的冶炼模型相配套的副枪技术。副枪技术完成测温、测温定碳、测温定氧、测钢水液面四大功能完成温度及成分测定，使钢水准确命中终点目标。并且副枪的升降、探头的装卸、数据的传送以及探头仓的的装料皆可通过计算机管理做到机械化、自动化。副枪技术提高了脱碳计算的准确性和速率，为自动化控制生产提供了标准的数据参考，维护转炉炼钢自动化的高效性。

3.3转炉炼钢自动化技术

（1）控制技术。控制系统实现吹炼终点含碳量、熔钢温度的估算功能，是利用动态控制模型、反馈计算模型进行控制的，前者对所需氧气数量及冷却剂龄进行分析，并通过炼钢过程各项检测数据，进行吹炼终点含碳量、熔钢温度进行计算，后者具有分析前者误差和实现调整的功能。（2）数学模型。转炉炼钢的控制不管动态控制或者是静态控制，这个控制过程由数学模型进行实现。动态控制系统在实施过程中，利用化学平衡和热平衡作为基础，通过这项基础对静态的数学模型进行设计、建设，并通过计算得到起始的氧流量、氧枪高度，并经过吹炼操作，利用副枪检测的信息来调整控制参数，从而实现自动化控制过程。（3）人工智能技术。转炉炼钢自动化控制技术在实施过程中逐渐实现以人工智能代替劳动力的模式。在计算机科学的发展基础上，逐渐演变出人工智能技术，这项技术能够将人工操作转化为人工机械代替的方式，实现降低人工成本，提高生产力和产品质量，实现钢铁企业的人工智能化过程。

4结束语

转炉炼钢自动化控制是钢铁事业发展的必然趋势，以便提高转炉炼钢的生产质量，同时降低钢铁生产中的能耗，推进钢铁事业的自动化发展。自动化控制决定了转炉炼钢的操作状态，改善炼钢的状态，确保钢铁企业能够得到有效的发展。自动化控制在转炉炼钢中起到改造的作用，積极引入了模糊控制、智能控制技术，优化转炉炼钢的生产工艺，同时提高钢铁生产的工作效率及水平。

参考文献：

[1]樊利智，张觉灵，曹喜军，胡建利，习娜娜.转炉炼钢自动化控制技术及其系统综述[J].山西冶金，2017，40（6）：54-55，115.

[2]焦鹏飞.转炉炼钢的自动化控制技术研究[J].山东工业技术，2017（22）：33.

[3]刘明路.转炉炼钢自动化控制技术探究及常见问题分析[J].河北企业，2016（12）：240-241.

（作者单位：河钢邯钢邯宝炼钢厂）