萬延林（江蘇省鑌鑫鋼鐵集團,江蘇　贛榆　222100）

針對轉爐煉鋼自動化的研究

萬延林
（江蘇省鑌鑫鋼鐵集團,江蘇贛榆222100）

摘要：隨著我國經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，我國社會生產(chǎn)對于鋼鐵的需求量和質量要求也日益增大，過往傳統(tǒng)的煉鋼技術一定程度上不能滿足實際的需要。本文通過系統(tǒng)的調查研究，概述轉爐煉鋼自動化技術以及其應用的意義，并系統(tǒng)分析了其系統(tǒng)的關鍵技術和總體設計方案，為我國的轉爐煉鋼自動化提供了科學的依據(jù)

關鍵詞：轉爐煉鋼；自動化；應用意義

1　前言

隨著計算機技術、電氣自動化技術現(xiàn)在已經(jīng)普遍應用于各行各業(yè)，鋼鐵行業(yè)自然也不例外。鋼鐵作為我國經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，其自動化對于行業(yè)的發(fā)展具有重大的意義。而轉爐煉鋼又是我國主要煉鋼的模式，這就要求我們主動尋求變革，實現(xiàn)突破，淘汰舊的工藝和設備，努力提高轉爐煉鋼自動化的水平，提高煉鋼的產(chǎn)量與質量，為我國經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展提供保障。

2　轉爐煉鋼自動化概述

通常來講，轉爐煉鋼自動化技術是根據(jù)鋼種以及鐵水的重量和溫度，在轉爐兌鐵前，由二級計算機分析出整個過程的氧槍吹煉高度、熔劑加入量、吹氧量、底吹量等靜態(tài)數(shù)據(jù)。同時在吹煉后期，檢測鋼水成分和溫度等參數(shù)，再通過二級計算機系統(tǒng)分析出動態(tài)模型調整數(shù)據(jù)，保證達到最終目標，從而實現(xiàn)煉鋼的自動化控制。這項技術主要包含計算機、自動控制、數(shù)學模型、冶鐵機理、人工智能等多種技術，其系統(tǒng)相對較為復雜。由于轉爐煉鋼多元、高溫下的特殊工藝包含著很多難以確定的影響因子，使連續(xù)準確的在線檢測過程中的各種參數(shù)很難實現(xiàn)，因此，自動化技術多采用數(shù)學模型，通過對模型的控制，實現(xiàn)自動化轉爐煉鋼。

3　轉爐煉鋼技術應用的重大意義

運用自動化與信息化新技術改變傳統(tǒng)制造業(yè)的設計觀念。可以看出，應用轉爐煉鋼自動化技術有著重大的現(xiàn)實意義。到目前為止其顯現(xiàn)出來的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在，一是能使國內平均的轉爐后吹率降低50%左右，同時可使轉爐終點溫度和碳的命中率從60%提高至90%；二是縮短冶煉周期20%的時間，提高了煉鋼效率；三是能使噴濺率、石灰的消耗率分別降低30%和3kg/t，從而提高了鐵的得率約0.49%左右；四是減少對于煉鋼工經(jīng)驗的依賴，有利于標準化和管理水平的提高，降低能耗，增大經(jīng)濟效益。

4　轉爐煉鋼過程自動控制關鍵技術

4.1檢測技術

檢測儀表是煉鋼檢測技術自動化的前提。只有通過科學合理的設置檢查儀表，才能及時準確的獲得諸如熔鋼溫度、液面高度等控制過程所需要各類參數(shù)，以此為基礎，我們的自動化手段才能得到有效的實施。

（1）副槍檢測技術。該技術是通過一定的副槍設備來實現(xiàn)檢測的目的。目前我國鞍鋼等大型鋼鐵公司都采用了此項技術，而且獲得了很好的實際效果。

（2）廢氣分析檢測技術。傳統(tǒng)的方法是爐氣定碳法，它是通過廢棄成分來反映爐內的指標參數(shù)。這種方法受制于各方面的原因，其準確性相對較低，誤差較大，已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在的需求。而將副槍技術同該技術結合在一起，以副槍檢測為主，進行檢測，能夠極大的提高檢測的準確度，為過程控制提供更準確的信息。

4.2自動化技術

（1）數(shù)學模型。轉爐煉鋼的動、靜態(tài)控制都是以數(shù)學模型為基礎的。現(xiàn)在比較常見的動態(tài)控制，是在化學平衡和熱平衡的基礎上，通過建立靜態(tài)的數(shù)學模型，計算得到起始的氧流量、氧槍高度等參數(shù)，再于吹煉操作中，利用副槍檢測的信息來調整控制參數(shù)，最終實現(xiàn)自動化的過程控制。

（2）控制技術?？刂葡到y(tǒng)的主要功能是估算出吹煉終點的含碳量以及熔鋼溫度，一般動態(tài)控制模型和反饋計算模型兩個模塊。動態(tài)控制模型能夠分析出需要的氧氣量和冷卻劑量，并根據(jù)過程中檢測的各項數(shù)據(jù)，估算出吹煉終點的含碳量以及熔鋼溫度。反饋計算模型能分析出動態(tài)控制模型中的估算誤差，并實施適度的調整。

5　常見的自動化轉爐煉鋼系統(tǒng)的總體設計方案

如圖所示，常見的自動化轉爐煉鋼系統(tǒng)主要是二級計算機控制系統(tǒng)，即一級基礎性自動控制模塊和二級過程性自動控制模塊，并且留有與生產(chǎn)管理層面的接口。其中一級基礎性自動控制模塊主要包括氧槍自動控制系統(tǒng)、底吹控制系統(tǒng)、轉爐自動化儀表系統(tǒng)、副槍自動控制系統(tǒng)、除塵自動控制系統(tǒng)等。二級過程性自動控制模塊主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、補吹校正計算系統(tǒng)、報表打印系統(tǒng)等。這種自動化轉爐煉鋼的控制系統(tǒng)可以將過程中的參數(shù)集中顯示和管理，并能提供可視性很強的界面，顯示包括工藝流程模擬、趨勢曲線等情況，能夠在簡化工作的同時，讓人對工藝以及設備的運行狀態(tài)有更加直觀的了解。

6　總結

鋼鐵可以說是我國經(jīng)濟發(fā)展的一個重要因素，因此，我們必須采取必要的方法努力提高我國鋼鐵行業(yè)的整體水平，而轉爐煉鋼自動化就是一個非常有效的手段。充分認識到轉爐煉鋼自動化的重大意義，結合自身的實際情況，選擇合適的自動化升級方案，努力提高轉爐煉鋼的自動化水平將為我國的鋼鐵行業(yè)繼續(xù)高速發(fā)展提供動力。

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