炼钢厂转炉系统自动化控制研究

吴坪

摘要：基于现代科学技术的发展，针对转炉运行采用自动化控制的方法十分普遍，可有效解决人工控制出现的钢水终点温度与含碳量命中率较低、精度差等问题。通过完善转炉系统的自动化控制技术，有利于进一步提高生产质量和效率。鉴于此，本文主要阐述炼钢厂的基础自动化系统，分析转炉工艺和系统功能，并探究转炉系统自动化的工艺流程。旨在为相关炼钢厂的稳定运行提供借鉴和参考。

关键词：炼钢厂;转炉系统;自动化控制

引言

目前阶段转炉炼钢生产基本实现采用自动控制系统，极大的满足了氧气转炉的冶炼生产以及信息管理，具有较好的应用价值。而随着科学技术的不断发展，对转炉系统的自动化控制进行完善优化是十分必要的，为此相关技术人员需结合实际情况和需求，充分把握炼钢厂转炉系统自动化工艺，尽可能提高生产效果和效益。

一、基础自动化系统

（一）控制系统结构

对于炼钢厂转炉系统的控制系统结构，一般是由PLC和CPU组成，对远程站采用先进的现场总线产品，引进数据通讯网络和工业型光纤交换机，形成比较完善的 高速光纤环网，借助以太环网有效控制PLC以及工业双铰电缆。同时对于各个远程操作向、操作台和投料变频器等，均是借助局域网连接到PLC主站，采用工业计算机监控生产过程[1]。

（二）控制系统的特点

在当前炼钢厂转炉自动化控制系统中，其具有较为明显的特点。比如针对电气、仪表以及计算机系统等，均使用网络连接方式，构建EIC三电一体化形式。同时对电气和仪表采用相同控制设备，保证编程和控制统一，并处于相同网络上，有利于提高通讯便捷性，减少通讯硬件接口，有效分担控制功能。而且系统内的电气和仪表使用同一个操作站，有效简化操作过程，进一步提高生产稳定性。此外，远程操作站中的现场操作箱以及操作台等大多使用工业现场总线产品，极大的减少了设计工作量和电缆施工量。基于以太网连接可提高对系统的维护方便性和可靠性。

（三）网络通讯

炼钢厂的网络通讯一般是以工业型光纤交换机作为核心，构成高速光纤环网。通过利用灵活的构网方式，可在控制柜或者分散现场操作箱内进行操作，以此满足各种功能的特殊要求。而且采用无风扇散热方式，有利于进行冗余供电，提高运行可靠等级，并采用模块化结构支持运行。一般是利用一个交换机以及多个通讯介质模块，按照适应要求选择合理的设备，从而避免出现资金浪费等情况。

（四）系统控制方式

转炉系统控制方式，主要是依托PLC系统，按照转炉和公用系统分离原则，保证在有转炉出现检修或故障的情况下，不影响转炉正常运转。对于单体设备的基本运转可分为手动和自动两种形式。并选择中央和现场两个操作场所。在系统运转过程中，可分为计算机、自动以及手动等方式，固定操作场所为中央，实时控制氧气流量、氧枪高度等标准。同时在手动状态下，可按照人工设定数据对转炉生产进行控制。

二、炼钢厂转炉的工藝和系统功能

（一）转炉炼钢的工艺

炼钢厂转炉生产工艺则是利用胶带机将所需配料从低位料仓转移到转炉炉顶料仓。在生产过程中则是将转炉本体作为整个系统的核心部分，并有效开展转炉吹氧炼钢，当达到1700℃时，从炉后钢包会流出一部分钢水，向转炉内部进行吹氮。通过溅渣护炉措施向炉前进行出渣。再将钢水倒入钢包中，加入适当的合金，以此调节钢水成分。将转炉烟气从除尘系统排出，这一环节即是利用高压风机从转炉烟罩内抽风、采用二次除尘系统借助高压风机以抽出转炉倒入钢水过程的烟气[2]。

（二）转炉系统功能

通常情况下，转炉系统可对生产全过程进行监视，并实时控制和管理工作。因此其可对生产过程中的数据实施定位、检测等功能，可有效获取生产环节的实时参数，以便于更好的了解转炉运行性能。对于典型的转炉自动化控制系统来说，其是由过程控制计算机、微型计算机、各种自动检测仪和电子称量装置等组成。还有一部分辅助系统还划分为供氧系统、原料系统以及煤气回收系统，基本是由计算机测控系统进行检测。

三、炼钢厂转炉系统自动化的工艺和效果

（一）炼钢厂转炉系统自动化的工艺流程

1.供氧系统

供氧系统是转炉生产的前端，负责控制吹氧量和氧枪位置，保证氧枪与钢水液面的距离符合标准要求。同时可对转炉内的氧气压力、流量以及耗氧量、氧气纯度等进行测量，采用氧流量闭环控制方式。并能够对氧枪冷却水温度以及压力、流量等参数进行监控，如需调整可借助电子逻辑或者微型机等实施调节。

2.主、副原料系统

该系统是确保投入生产的主原料和副原料的称量准确，主要控制设备为电子称，可对废水、废钢以及钢水和铁合金等实施自动化的去皮称重。也可按照料位的实际情况检测料仓信号，基于人工与计算机的设定，控制副原料的配比，利用微型机县里控制，自动投入既定量的副原料。

3.副枪系统

为保障转炉吹炼过程中对钢水温度以及含碳量进行合理检测，可运用副枪系统，其是由测温定碳与测液面复合探头、电子逻辑线路以及微型机等组成的顺利控制系统。正常情况下该系统的运作流程则是自动选择适当的探头，检查接通情况无误后，自动下枪且插入到钢水内。此时其可快速移动到变速点，到达测试点后准确停车，其精度在10mm以内，完成测温和取样，最后通过计算机显示信号结果。

4.煤气回收系统

该系统的构成有各种变送器和分析仪、微型机等，工作过程则是现在废气管道中获得差压信号，在将其转化为标准电信号，实施对煤气流量的测量。同时使用红外线分析仪以及磁氧分析仪等，对一氧化碳和氧气含量进行检测。再利用PLC控制系统开展煤气回收。

5.成分分析系统

该系统主要是借助氧化锆定氧探头，对钢水中的溶氧量实施检测，并使用直读光谱仪等对铁水与钢水的成分进行分析。然后利用专用的工业计算机对处理后的分析值进行打印，将其传送到过程控制计算机，以便于开展调节操作。

（二）炼钢厂转炉系统自动化的效果分析

通过对炼钢厂转炉系统自动化控制进行完善和优化，可取得相对较好的效果。比如在基础自动化实施革新和改造，引进声纳检测，能够严格按照声纳曲线来对氧枪抢位以及氧气流量等进行控制调节，有助于避免出现喷溅和返干等情况。同时对工艺及其系统功能进行重点把握，可提高生产管理效率，优化生产调度以及数据库管理等。而且对转炉生产工艺流程实施优化和改进，能够理顺自动化控制程序，采用集约化管理方法，将各系统功能和操作界面进行整合，进一步提高生产效率。

结束语

综上所述，针对炼钢厂转炉系统自动化控制的研究，应当坚持以满足转炉冶炼生产和管理需求为原则，积极运用信息控制技术，降低人为劳动和不合理干预，从而提高整体自动化水平，从而创造更高的经济效益。

参考文献

[1]熊伟.转炉自动化控制系统的优化及改造研究[J].冶金与材料，2020，40（1）：44-45.

[2]倪志国.转炉全智能炼钢控制系统研究及应用[J].山西冶金，2019，42（3）：125-126.