转炉炼钢技术的电气自动化控制研究

刘吉勇

摘要：转炉自动化炼钢工艺技术是当今世界的先进技术，它是随着转炉的大型化、现代化的发展而发展的。转炉炼钢技术的电气自动化控制具有突出的优越性，能够缩短出钢和冶炼时间，精确地控制动态吹氧量，提高冶炼效率，显著提高生产能力。本文简单分析了转炉炼钢技术的电气自动化控制及其要点，并探讨了相关故障处理措施。

关键词：转炉炼钢技术；电气自动化控制；要点；故障

引言

随着经济全球化的发展和科学技术水平的提升，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。随着科技水平的不断提高，电气自动化控制技术在转炉炼钢中得到了广泛的应用，不仅节省了人力物力，而且使炼钢更高效、精度控制更准确，明显提高了炼钢质量。

1转炉炼钢技术的电气自动化控制分析

1.1基本原理

转炉炼钢技术的电气自动化控制综合了计算机信息网络技术、工业控制技术，传统的转炉炼钢过程是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，依靠铁水的热量以及废钢、铁合金在高温下发生化学反应产生的热量相结合，在转炉中完成炼钢的过程，而转炉炼钢技术电气自动化控制根据钢种以及铁水的重量和温度，在转炉兑铁前，由二级计算机分析出整个过程的氧枪吹炼高度、熔剂加入量、吹氧量、底吹量等静态数据，同时在吹炼后期检测钢水成分和温度等参数，再通过二级计算机系统分析出动态模型调整数据，同时，借助各类电气自动化设备和仪表，实现炼钢的自动化控制，保证达到最终目标。

1.2控制流程

转炉炼钢技术的电气自动化控制包括以下几个方面：第一，转炉炼钢预处理过程，当现场的控制人员将转炉炼钢的吹炼模式选择完成之后，用自动化控制系统将炼钢的原料（生铁、废钢料以及其他添加金属）进行称重，利用控制系统自身带的电子称对于设定好的料方进行配料选取，选择之后将配好的原料投入到炼钢炉内；第二，转炉添加开始，当控制系统进入转炉添加开始控制后，自动化控制系统会通过控制风机来实现鼓如炼钢炉内的高压纯净的氧气体，为炼钢炉内的反应提供基础，通过自动化设备向炼钢炉内投入废钢料以及铁水，添加完成现场的操作人员在控制系统的控制板上点击相关按钮，控制系统进入到下一个控制环节；第三，钢铁吹炼开始，那么整个控制系统将会处于预吹炼准备阶段，当现场的操作人员确认高压氧气是否正常后，执行正式吹炼；第四，点火，当氧枪到达指定高度并且氧气阀己经扫开后，操作人员按下“点火”按钮启动氧量时钟，此时进入到炼钢阶段，系统通过自动调节炉体内部的氧气含量，进入到动态炼钢进程；第五，吹炼结束，当氧量时钟达到控制系统的要求时，系统会自动提起氧气喷枪，当其到达预定位置的时候，吹炼结束；第六，出钢阶段，当转炉开始出钢，并且检测器检测到转炉己转至出钢位时，控制系统中生成“出钢开始”信号，在出钢结束，转炉转同零位后，控制系统生成“出钢结束”信号，出钢结束后，现场的操作人员将转炉工作模式从吹炼方式调整为维护方式，根据实际情况实现手动或者自动溅渣护炉，在自动模式下由控制系统自动完成下枪、开氮气、提枪、关氮气以及紧急提枪等控制。

2转炉炼钢技术的电气自动化控制要点

2.1炼钢区控制

炼钢区主要的控制内容有以下几个：第一，铁水预处理自动控制，高炉炉前铁水脱硅、喷吹法与搅拌法铁水单脱硫自动控制等；第二，转炉自动控制，洪氧系统炉体倾动、底吹系统、炉口微差压、副原料输运与材料投放系统、燃气回收系统等自动控制；第三，电弧炉自动控制，废铁废钢、散装材料、配料、喷碳粉、电弧炉本体（氧气燃烧帮助熔铁熔钢、吹氧枪、炉内压、控制电极等自动控制、冷却水流量、压为、热度与温差的监控，锅炉、断网断水自动保护擎、排烟与除尘系统等；第四，炉外精炼自动控制，控制AOD炉和相对湿度真空处理装置、LF钢包精炼炉真空的控制、运用CAS—OB法密封吹氧微调装置的控制、真空钢包喷粉脱硫控制等。

2.2散装配料测控

将冶金用矿石、焦炭粉、石灰粉、帮助钢铁熔化和修补锅炉时所使用的粉状及颗粒装的原料称作为散装料，这些散装料使用电气控制技术来管理，根据冶炼时炉内所需的原料与重量来进行输料，根据所选计划通过给料机将原料运输给称量斗，并对这些原料的种类、重量及给料进行实时监控，供给原料的速度在原料重量小于原本设定的90%时加快，在达到90%时速度减慢，当达到原设定值的100%时停下给料。对下料进行控制，当称量斗将所需物料配好之后，位于称量斗下方的给料机就会将配料放至胶带运输机上运送进炉内，可以一次配比多种原料，大大缩短了配料所需时间。

2.3自动检测技术

转炉炼钢自动检测技术主要分为废气分析检测技术和副枪监测技术两部分。在转炉炼钢过程中，它们主要通过检测仪表对熔钢温度、液面高度、熔钢成分等参数的记录，并进行及时分析，为炼钢过程中的温度控制、添加原料等提供有利的数据支持，这其中检测仪表是自动化炼钢检测技术的前提，以此为基础，电气自动化控制才能得到有效的实施。转炉炼钢废气检测主要使用炉气定碳法和副枪技术相结合，以副枪测定为主，结合废气分析计算脱碳速度，通过炼钢过程中排除的废气成分和流量，为计算转炉内瞬时钢液残留碳的含量提供信息，从而确定转炉中的含碳量，使转炉内含碳量的测量精度大大提高。

3转炉炼钢技术的电气自动化控制故障处理

3.1氧枪故障处理

为保证氧枪正常运转，一旦发生动提枪与无法提枪等问题。在进行氧枪下降工作的过程中，必须到现场查看，确保转炉本身处在垂直状态后，开启主操作台上的紧急停止按钮，让氧枪点击处在抱闸锁死状态，并以最快斜率下降，恢复到原位。然后在仪表控制程序中，设定冷却水下限参数，一旦冷却水低于设定值，即可发出警告，并采取相应措施进行处理，避免氧枪紧急上升。但需要注意的是，操作人员在启动操纵台强制按钮时，禁止让氧枪紧急下降，以免氧枪速度控制不当，引发其他系统故障。

3.2跳闸与合闸处理

对于转炉使用中出现的跳闸与合闸问题，操作人员必须根据操作流程，到现场查看转炉工作时的变频器数量是否充足，然后对变频器数量的操作位置进行查看，确定是否出现偏差，并仔细观看变频器操作中的主令控制的输出值，如果输出值全部归零后，方可进行合闸操作，提升转炉运行效率。例如在转炉炼钢过程中，因控制一台转炉总共需要4台倾动变频器进行控制，完成倾动转速控制的力度，如果转炉进行运转时无法自动跳闸，这时操作人员需仔细检查全部倾动变频器，确保至少有3台正常运转。

結束语

总而言之，随着国际钢铁行业快速发展，在竞争激烈的市场下，钢铁企业面临着新的挑战，而自动化控制技术因其自身优势，已经被广泛应用到钢铁企业生产中，将电气自动化控制技术应用到转炉炼钢中，能够有效提升钢铁企业生产质量，增强市场竞争力。

参考文献：

[1]赵海峰.转炉自动化炼钢技术应用新进展[J].四川冶金，2015，37（06）：65-69.

[2]魏翔.转炉炼钢中的自动化常见问题分析及应对措施[J].科技创新导报，2014，11（26）：59.

[3]林传桥.转炉炼钢技术的自动化控制研究[J].企业家天地（理论版），2011，（06）：246-247.