赵 峰
（本溪钢铁集团公司炼钢厂，辽宁 本溪 117000）
摘 要：转炉炼钢是钢铁生产过程中至关重要的一种生产技术，文章先对转炉炼钢的自动化控制技术及其工艺流程进行了分析，而后对转炉炼钢自动化控制存在的问题与措施进行分析，旨在提升国内钢铁企业钢材生产质量，推动钢铁行业更好发展。
关键词：钢铁；转炉炼钢；自动化控制；工艺流程
现如今，工业生产技术方面的革新速度不断加快，自动化技术的运用也越来越广泛。自动化技术的运用推动了我国炼钢技术的发展和创新，进一步提高了钢铁生产效益，并为生态环境做出了巨大贡献。在新时期，钢铁自动化技术获得快速发展，钢铁企业要想适应时代发展，就需要提高自身生产效率与生产水平。因此，钢铁企业需要针对自动化控制技术的研究投入更多资金，在生产当中有效利用计算机技术，减少人工粗放式生产，最大化减少物理消耗，促使钢铁生产实现自动化与现代化。
1 转炉炼钢自动化控制技术分析
1.1 基本原理
转炉炼钢技术自动化控制技术包括了计算机信息网络技术、工业控制技术以及检测技术。以往炼钢是以铁水、铁合金及废铁为主要原料。在高温作用下形成化学反应并结合，制造成钢材。转炉炼钢自动化控制技术是基于计算机对以上原料数据加以分析，从而计算出将要制造的钢种，所需的溶剂加入量、氧枪吹入高度、底吹量、吹氧量等数据，之后在吹炼后期对出钢水温度与成分进行再一次检测，得到数据后通过各系统设的配合，采用自动化控制技术来炼钢，确保达到预期目标，获得高质量、高品质的钢材。
1.2 基本操作内容
转炉炼钢自动化控制内容首要工作是对炼铁厂提供的铁水加以预处理，之后再对经过预处理后的铁水进行冶炼加工，最后加工成钢材。此过程中包括了对铁水氧化、去除杂质，确保铁水成分的纯净。之后添加特定量的石灰形成氧化性的炉渣，加热到一定温度之后添加进氧化剂与合金原料生成钢材料。在采用自动化控制技术中，需要计算机与控制设备的相互配合，严格把控操作进度与流程，在出钢时需要注意做好挡渣工作，这将对钢材质量与品质具有直接影响。
2 转炉炼钢自动化控制技术分类
近年来，我国钢铁产量始终稳居全球第一，据数据显示，我国 2020 年总共产出钢铁 10.65 亿 t，占全球钢铁产量的 57.1%，是排在第二的印度与第三的日本的十几倍。2019 年，我国生产粗钢数量高达 9.96 亿 t，占全球生产总量的 53.31%，这足以体现我国钢铁行业发展的重大改变。而随着社会不断发展，各种先进技术在各领域获得了广泛运用，下面主要分析了转炉炼钢自动化控制技术分类。
2.1 转炉炼钢检测技术
转炉炼钢检测技术其实就是检测转炉炼钢的过程。转炉内装置了许多仪器仪表，可以收集熔钢过程中的温度、成分、转炉内的熔钢信息。工人记载下仪器仪表各项参数，以检测技术对转炉仪器数据进行实时分析，让转炉炼钢实现自动化控制具备了一定的数据支持。作为转炉炼钢实现自动化控制的基础，仪器仪表检测着自动化炼钢全过程，可以避免转炉炼钢自动化控制过程存在问题和不足。
2.2 自动化控制技术
自动化控制技术是基于信息化技术形成的，借助计算机网络准确与便利的优势，提高了效率，可以及时发现转炉炼钢当中存在的问题，同时进行智能控制，大幅度提高了钢材质量。转炉炼钢自动化控制技术包括两种：动态控制模型与反馈计算模型。由于两种技术有不同作用，所以转炉炼钢当中所检测的内容也不一样。动态控制模型更多的是对转炉炼钢当中氧气与冷却剂含量进行监测，看含量符合要求与否，同时及时调整转炉炼钢当中的含碳量与温度。而反馈计算模型主要是监测动态控制模型，假如动态控制模型监测出现问题，或者数据出现问题，反馈计算模型就会及时加以调整，尽可能减小误差或者防止出现误差。动态控制模型与反馈计算模型相互配合，达到自动化控制技术要求。采用自动化控制技术，一定程度上节约了人力资源成本，防止出现原料浪费情况，并提高了控制当中的准确性，充分体现出现代化与信息化发展的优势。
2.3 废气分析检测技术
现如今转炉炼钢自动化控制技术中，重点采用了炉定碳法这种废气检测技术，检测企业主要是转炉设备中的转炉废气，其具有较强毒性，严重危害到环境，所以需要加以检测处理。检测过程中，要在对废气进行计算处理时进行脱氮与脱碳处理，从而明确转炉内有没有大量的碳含量。钢水的碳含量与自动化检测钢水成分可以通过这些监测信息实时体现。
2.4 炉气定碳和副枪结合
炉气定碳和副枪相结合一样可以用于废气计算，重点对转炉炼钢过程中脱碳的速度进行计算，以此掌握转炉炼钢自动化状态。根据以副枪为主的技术，炉气定碳法具有次要作用，计算转炉中残留碳的具体含量，以明确转炉中的含碳量。炉气定碳与副枪结合的技术有助于提高计算的正确性与速率，从而提高转炉含碳量，为自动化控制生产提供相应的数据支持，促使转炉炼钢自动化控制更加有效。
2.5 数学模型技术
炉内自动化控制的静态控制与动态实时控制都是基于数学分析，特别是依照所建立的数学模型的分析与计算过程，以此明确炉内在化学平衡方程中化学反应的细微变化。数学模型计算能够了解到炉内的氧气含量变化与氧枪温度变化情况，从而决定技术人员进行估算锤炼程序操作，结合副枪反馈的信息数据参数加以分析调整，保证炉内自动化控制顺利推进。
2.6 人工智能化
伴随着人工智能技术快速的推广普及，许多大型工厂设备中都开始扩大人工智能的使用范围。转炉炼钢自动化控制设备中使用人工智能，可以大幅度提高设备整体的自动化效率，减少因人为操作失误的情况。大范围使用人工智能技术，转炉炼钢自动化控制技术可以促使效率与质量实现双提升，产量与成本实现双控制，有助于推进钢铁企业进一步发展。
2.7 图像处理判定技术
图像处理判定技术与光谱光学判定技术相差无几，是一种非接触测量技术。此技术主要是实时监测转炉炉口火焰变化情况，从而收集有用的潜在信息。收集信息主要是通过分析纹理、提取特征、颜色模型转换等方式实现，信息和炼钢过程及火焰图案相关，再收集到潜在信息之后进行系统建模，以此预测判断终点。
2.8 智能终点控制技术
神经网络与专家系统是此项技术的代表，此项技术主要关注转炉炼钢过程中的各项依据，重点优化控制炼钢过程，并转变了以往追求炼钢过程深层规律的工作方法。所以这一技术在具体工作中获得大面积推广，国内许多钢铁企业在转炉炼钢自动化控制中采用了神经网络技术，但日本与韩国处于相对领先地位。总的来说，这几项技术都主要对输入、输出量进行考察，在一定程度上减少了随机误差，确保精度可以符合要求，具有极为显著的优势。
3 转炉炼钢自动化控制技术工艺流程分析
3.1 供氧系统
供氧系统可以控制氧枪位置和供氧量，根据计算模型收集数据并进行动态控制。氧枪的位置是能够随意变动，同时结合反馈数据调整特定位置的供氧量，从而起到减少含氧量，提高钢铁纯度的作用。这一系统可以实施收集数据，通过联结设定的程序，有效改进吹氧量，合理把控和钢液液面间的差距。
3.2 原料系统
此系统能够实现对铁水、废钢、铁合金等原材料进行称量，采用专业性的设备来改动配比，同时完成铁水去皮称重工作。当完成称量之后，基于此程序对配料进行动态化配比，把控原材料配比，直到实现最佳配比。因为原材料来源广泛，要通过减少能耗的数据模型，来把控铁液的物理热及其组分间化学反应。
3.3 副枪系统
由于自动化程度不断提升，钢铁生产行业中广泛采用了副枪系统。副枪系统自动化程度比较高，能够较好检测钢液中的碳含量与钢液的温度，同时和相应的标准进行比较。副枪系统能够采用副枪探头，把探头伸入钢液中，收集即时数据，并把数据结果传输到计算机中，从而为构建数据模型提供一定的数据支撑。
3.4 废气测量系统
炼钢时会形成一定量的废气，通常情况下，废气主要由二氧化碳和一氧化碳构成。为了有效控制废气含量，应该在转炉内装置废气成分监测系统，以此有效监测废气浓度，从而准确评判转炉内钢液碳含量的浓度，同时基于此，结合副枪系统收集的数据来有效监控转炉中的各项生产指标，进而全方位提高钢铁生产质量。
4 转炉炼钢自动化控制技术中常见问题与对策
4.1 开闸跳闸问题
开闸跳闸通常和变频器相关。要想解决这一问题，要求人员检测变频器是否出现问题，一旦存在合闸接触不良问题，就应该重视变频器的检查。工作人员还应该对操作位置偏差加以计算，同时控制输出参数，通常是把参数控制在零，以此实现合闸操作。开闸跳闸问题检测不仅要求工作人员具备丰富的专业知识，可以快速查找到出现问题的仪器，还需要实施专业化方式，防止应出现故障而对整个生产线带来不良影响。
4.2 信号传输问题
自动化控制系统运转要有稳定的信号传输作支撑，系统通信断开或信号被干预，都会使执行机构误动作或不动作，也可能使显示单元误显示或不显示，从而造成无法预测的后果。如屏幕显示失误或显示的数据明显不正常，可判断成系统通信故障。对此，应先检查相关的信号指示灯，之后查看网络通信线路接触情况是否良好或中断，交换机接口有没有弹片断开等问题。
4.3 摇炉异常问题
摇炉控制需要依靠电气系统辅助，通电正常并且电气系统稳定运行的状态下，假如摇炉出现异常问题或不能摇炉，就需要检测氧枪部位与润滑温度正常与否。一旦摇炉不正常或者自动化控制系统出现问题，转炉中的高温钢液就会致使转炉受损，一旦钢液溢出还会造成生产事故。当出现以上问题时，需要立即实施应对策略，实施强制执行模式来强行控制转炉。此模式是由专门的线路把主控台连接摇炉，操作台安装对应的按钮，从而不会因自动化系统与其他线路影响，确保操作的稳定性。
4.4 氧枪上提问题
出现这一问题一般是因为制冷剂流量不正常变化导致的，如果制冷剂流量要比标准数值低，就致使氧枪上提。另外，氧枪升降与位置变动更多是电力系统进行，所以如果出现氧枪不能提枪和自动提枪情况，在排除生产工艺与控制系统因素影响之后，就应该考虑是否氧枪的电气系统出现问题。
5 结 语
综上，面对当前国家实行的标准，炼钢产业存在较多的困难，转炉炼钢产业环境较为恶劣，同时操作过程相对复杂，对技术的精密度具有较高要求。只有依靠先进的科技，推进转炉炼钢实现自动化控制技术，才能缓解炼钢产业面临的困境。通过达到以上要求，来确保生产出高品质的钢材产品，为炼钢企业带来更高的效益。可以说这一技术对钢铁企业起到了重要的推进作用，进一步优化了工业产业生产结构，相信这种人工智能科技将在今后获得更加广泛的运用。
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