自动化炼钢技术的应用与研究

李学科

摘要：随着社会的发展，我国的自动化技术的发展也有了很大的创新。在当前钢铁生产实践过程中，为能够使生产效率及生产水平得以提升，越来越多的现代化技术得以应用，而自动化炼钢就是比较重要的一种。在自动化炼钢过程中，对其进行合理控制属于重要内容及任务，而为能够实现更好过程控制，需要对相关控制技术进行合理应用，从而保证自动化炼钢更好进行，使钢铁生产取得更加理想的效果，促使钢铁生产行业得以更好发展，为社会上提供更多钢铁资源。

关键词：自动化炼钢技术;应用;研究

引言

目前我国钢铁行业发展迅速，作为国家重要的原材料工业之一，承载着道路桥梁、机械设施等重工业建设，是国民经济发展的重要支柱。改革开放以来，我国的炼钢技术取得了重大成就，同时融合了新型电子信息技术发展，自动化炼钢技术开始逐渐普及，本文从当前自动化炼钢技术入手，对其应用范围及拓展延伸进行研究，完善工艺技术流程，提高炼钢行业生产效率。

1 自动化炼钢控制存在的困难性

对于转炉炼钢而言，其过程控制表现出综合性及复杂性特点，在实际控制过程中的难度比较大。首先，在供氧操作方面，在实际操作中枪位比较高则很容易导致在吹炼前期出现炉渣喷溅情况，甚至会导致有危险事故发生。其次，在造渣操作方面，若在十几分钟时间内，枪位未能够正确调节高度，则很容易造成返干情况出现，并且脱磷效果比较差。在实际操作过程中，对原料添加速度进行控制，以及枪位高低控制属于十分重要的一项内容及任务。第三，终点控制，由于在脱碳过程中热量升高速度比较快，并且终点分析时间仅仅为10s偏差，很容易导致有较大偏差情况出现。除此之外，转炉原材料变化、检验仪表以及炉内状态偏差等因素均容易导致有喷散以及返干等相关问题存在，从而导致在对终点进行控制方面增加困难。因此，在对转炉计算机进行控制方面应当注意以下几点：其一，实行远程预报，应当与当前实际情况及生产钢种实际需求，对相关吹炼方式进行正确选择，对于吹炼时间以及原料量应当进行准确把握，保证基本能够命中目标。其二，对于吹炼终点准确命中，通过对炉内状况进行监测，对计算偏差实时校正，从而对吹炼终点精准预报。其三，容错性，对原有条件变化所出现偏差及随机偏差进行校正，从而使运算速度以及分析速度得以提升。其四，快速反应，应当在有限时间中实行检测，对炉内状况进行较好分析，科学合理制定相关预报方案。其五，系统安全性及稳定性，应当使大空间数据库以及人机界面要求得到较好满足。

2 转炉炼钢技术工艺

自动化炼钢主要包括铁水预处理自动化、转炉炼钢自动化、控制系统基础自动化等，以转炉炼钢技术工艺为主，从初期铁水预处理开始，作为炼钢使用的铁水要有合适的温度方便冶炼，经过脱硫扒渣工艺处理，将废钢、铁合金以及由石灰、白云石等原料为主的造渣材料准备齐全。经过具体供氧制度，考虑合适的供氧压力及供养强度，保证喷孔处的氧流速度为超音速即可，在枪位选择上从多角度入手，寻找最大冲力力度时的巨大冲击面积的最好的出枪位置，在造渣时以石灰容量作为参考，所需的酸碱中和度适当，不同的钢铁材料也可适用不同的造渣方法，在加入石灰时考虑氧化性及流动性，并以计算机自动添加的方法减小误差，结合自动化技术完成造渣。造渣完成后进行原料出钢，把握液相线温度和出钢温度，出鋼后进行温度降低操作，以加入冷却剂为主，不同炼钢时期的冷却剂使用情况也不同，前期以废钢作为冷却剂在铁水预处理时一起加入转炉，后期以矿石为主，有效确定出钢温度。最后考虑出钢合金化，在碳钢温度上以数据化信息技术精准控制，并同时结合脱氧技术，合理安排脱氧和合金化时间和步骤，自动化技术的使用也避免了人为控制带来的误差，最后对出钢进行清洁处理。

3 关键工艺设备控制与应用

3.1氧枪控制系统

转炉氧枪在炼钢生产中具有重要作用，需要氧枪持续升降与位置确定，氧枪定位精准的控制能够确保冶炼质量。氧枪控制包含安全控制与位置控制。

3.1.1安全控制

想要确保氧枪稳定工作，需要在其行程范围中设计相关的保护方法，例如电气、机械、程序控制等。经过绝对位置编码进行枪位检验，样品搜集时间在20ms，偏差在±1cm。针对氧枪位置展开逻辑分析，确保氧枪稳定运行。第一，氧枪超速控制参照公式：枪速=检测码偏差数×转换系统/检测时间。如果结果高于标准参数进行输出报警，操作人员需要进行设备参数调节。第二，编码器断线丢码控制。在编码器发生问题或短路后，容易导致抢位失真而出现错误控制。对此，进行检测码变化逻辑分析，发出警报。第三，编码器掉电控制。经过检测码动态控制，输出报警和动枪关联。第四，编码器机械连接设备问题控制。编码器和氧枪牵引钢绳滚筒经过机械连接，当连接发生脱落，将导致检测枪位和实际枪位偏差，造成安全连接失去作用。针对这一问题，进行程序分析输出报警。同时，与动枪、摇炉连锁，能够有效防止问题出现。想要避免钢绳事故或是坠枪问题，可以通过应力传感器展开张力测试。如果张力参数高出限定范围或低于范围，发出警报。通过封闭动枪与动炉，避免事故出现。

3.1.2位置控制

位置控制的直接作用是让氧枪可以精准到达吹炼位置，确保炼钢质量，提升生产效果。但是，氧枪位置控制精准性与迅速性相互矛盾。因为想要提升氧枪升降速度，就会难以控制位置准确性;减慢氧枪升降速度能够提升氧枪位置精准性，但将降低生产效果。针对这一问题，可以结合转炉炼钢具体生产技术要求，利用氧枪机械与电气特点缓解矛盾问题。第一，设计氧枪等候点位置。等候点是氧枪非吹炼过程中的安全等待位置，其位置在确保不影响其他工艺时距离吹炼位置最近的点。第二，提升氧枪升降速度，确保位置控制精准效果。氧枪升降分为减速区与恒速区。其中，减速区是在枪位具体位置和设定位置的某一参数内的区间。在其区间中，氧枪根据设定的减速控制曲线控制，也就是结合氧枪位置和设计位置偏差的缩减，平滑地得出持续减小的氧枪速度控制参数。结合实际工艺状态与调试状态，减速区最高参数设定在2m。枪位具体参数和设计参数高于2m，即为恒速区。恒速区得出最大氧枪速度控制参数，提升氧枪运行速度。

3.2仪表监督控制

第一，双机热备利用。仪表监视控制选择2台热备用的网络服务器，主机连接网络通知仪表PLC运行。若出现主机故障，辅机要在短时间中接替主机工作，实时控制且储存原有数据信息。如果主机重新启动，辅机自动进行主机中的数据信息备份，监督控制。第二，画面监督控制。工艺子图控制计算机作为仪表重要组成部分，能连接通信适配器在仪表PLC内读取系统中的模拟量参数。

结语

随着我国科学技术的不断发展，自动化控制技术在我国钢铁冶炼行业当中的应用越来越普遍，为了能够提升钢铁冶炼质量，必须要跟随智能化设备仪器创新转变，提升钢铁冶炼自动化水平，大力发展转炉炼钢自动化控制技术。目前转炉炼钢自动化控制技术是炼钢产业的主要发展方向，能够帮助炼钢企业提升钢铁产量，降低成本消耗，帮助降低钢铁冶炼成本，提升生产效率。

参考文献：

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（作者单位：宣化钢铁集团有限责任公司）