新钢公司第二炼钢厂 许才盛

摘 要:现阶段，我国虽大力发展工业，但转炉炼钢的技术一直尚未得到优化与完善，大产量下的钢铁质量较低，且制作的工艺成本较高，与我国倡导的绿色节能的高质量发展理念相背离，无法将我国炼钢工业推向更高的舞台与市场。基于此，我国炼钢企业不断加大对炼钢技术的科研投入，试验并投入使用生产处符合国际市场规定的高质量、低成本、低耗能的钢铁产品。本文主要就转炉炼钢的自动化控制技术展开分析论述，希望能给相关企业带来进一步的帮助与优化。

关键词:转炉炼钢;自动化控制;应用技术;工艺系统

在钢铁生产加工过程中应用自动化控制技术，有利于显著提高炼钢质量，加快推动我国的钢铁工业生产改革进程，由此节约炼钢过程中所耗费的资源能源，促成我国的生态绿色环保。现如今，经济社会迅猛发展，推动着高新科技深入研究、更新换代，并通过一定程度地研究试验，成功应用于钢铁工业生产方面，有效提升着钢铁的生产效率。除此之外，自动化控制技术的应用有赖于数学模式下的各类炼钢系统，通过计算机的计算、编程功能来调整参数，避免人为的失误与物力的损耗，逐步走上炼钢现代化、自动化的道路。

一、转炉炼钢的自动化控制技术简析

链路炼钢自动化控制技术主要可分为两大类，其中包括转炉炼钢工艺以及自动化控制技术。转炉炼钢主要是使用铁水、废钢、铁合金等原材料，在转炉中利用铁液的物理散热以及铁液组分间的化学反应来生成热量，并实现炼钢行为的一项炼钢工艺。转炉炼钢工艺是我国相对传统的炼钢工艺之一，生产过程变量多、生产条件较恶劣、易受外界环境影响等都是转炉炼钢工艺的弊端，导致最终的钢铁质量不尽如人意。而自动化控制技术，能够在炼钢控制的技术上，加之现代化信息技术，准确及时地监测出炼钢行为中的变量，并加以调节控制。因为自动化控制技术涉及到计算机领域，可以有效地降低人工成本，提高生产容错率，因此是当前炼钢企业的不二之选。有效提高了整个社会的炼钢效率与参数控制有效率。

二、在转炉炼钢工艺中应用自动化技术的实际意义

（一）有效降低生产耗能、提高炼钢效率

现如今，我国再三强调循环、绿色、节能、降耗的环保理念，不断推动各行各业朝着去产能、降耗能方向发展。基于此，作为高耗能、高产能的行业代表——钢铁领域，更加要注重降低生产能耗，推动炼钢过程朝绿色节能方向发展。在转炉炼钢生产中应用自动化技术能有效降低能耗，减轻废钢等试错率，降低资源的浪费几率与环境的污染状况。自动化控制技术不仅是钢铁企业高质量、低耗能的发展目标，更是有效提升自家企业综合实力的技术支持，能够帮助自家企业能够在竞争激烈的国内市场与国际市场上拼杀出一席之地。

（二）有效增强了钢铁的稳定性与锻造质量

转炉炼钢工艺加上自动化控制技术，能够最大程度地降低原材料炼钢的废弃率，这也是转炉炼钢自动化控制技术的优势所在。提高材料利用率、降低生产成本、提升钢铁成品的使用性能与质量是钢铁企业所追求的。因此，钢铁企业现阶段正不断引入并使用自动化控制技术，在降低生产成本的同时达到绿色环保的社会效益要求。以此同时，由于自动化技术依赖的是能够精准监测并实时调节的计算机信息技术，还能够在一定程度的结合与飞跃。有效缩短炼钢周期，提高命中率与材料使用率，降低对外污染上增强钢铁材料的稳定性能与成品质量，进一步推动转炉炼钢工艺在质量与性能双方的质。

三、转炉炼钢自动化控制中的主要应用技术

（一）转炉炼钢的检测技术

1、废气检测

在现代化的转炉炼钢生产过程中，自动化控制中心采用的废弃检测方式主要是炉定碳法。检测的气体主要来自转炉中的炼钢废气，该气体具有一定的毒性，会对周边环境造成破坏，危害到周边生态，需要提前做好检测，经过稀释等一系列处理达标后才能排放。检测过程中，需要提前计算好处理废气所需的脱氮、脱碳参数，并加以明确转炉设备内是否还存在大浓度碳元素。通过自动化控制技术能够实时将检测信息，包括钢水的碳含量、钢水的主要成分对外显示。

2、副枪检测

在钢材生产的过程中，检测是必不可少的环节，主要是依靠相关仪表设备来检测溶钢成分、液面高度、溶钢温度等炼钢过程的对应参数，并做好及时地观察与记录，为之后炼钢过程中应添加、控制的环节提供参数信息支持。转炉炼钢过程中会产生大量氢气、一氧化碳、氮气等废气，除了炉定碳法之外还可以通过副枪检测技术来分析废气，测定其脱碳速度。并明确废气的主要成分与排放流量，进而计算出转炉内的含碳量。副枪技术与炉定碳法相比，检测含碳量的精确性更好，数据支撑力度更大，能够有效提高钢材成品的质量与制作效率。

（二）转炉炼钢的控制技术

1、自动化控制

转炉炼钢中应用自动化控制技术主要体现在控制系统的安装应用上。转炉上的控制系统自带吹炼含碳量、熔钢温度等参数的估算性能。主要是通过动态控制模型、反馈计算模型这两种常见的控制模型来实现控制的。其中，动态控制模型是利用计算机的信息收集功能来建立信息分析的模型，具备一定的实时性与动态性，检测精准度较高。主要检测分析炉内的所需氧气以及冷却剂。检测内容更偏向检测氧气与合金的占比变化，需要工作人员介入，并依靠仪表检测出的过程数据，进行吹炼终点含碳量、熔钢温度的终计算。反馈计算模型主要是起到分析上述过程误差并进行相应调节的作用。该模型建立在检测结果的二次检测上，通过重复的检测来实现误差缩小的目的。

2、人工智能控制

在人工智能技术不断发展应用的如今，转炉炼钢工艺也得到了人工智能的帮助，并在实际生产中逐渐代替了人力劳动，将人工作业转化为人工机械的模式。是有效降低人力成本，减少人为失误，提高炼钢效率与质量，提高社会生产力的主要措施。

四、转炉设备中的自动化炼钢系统

（一）转炉炼钢中的数学模型系统

数学模型控制系统的主要功能是针对转炉设备炼钢过程中产生的氧气、冷却剂、辅料等的消耗变量的计算分析。数学模型，顾名思义是建立在炼钢过程中的各种物理现象、化学反应以及质量守恒定律上发生作用的系统。比如，该系统可以根据炼钢反应时的废渣样品的温度、重量、成分以及钢液所占比例等，分析计算出钢液中的各重点元素含量，为后期分辨钢液的质量是否达标做准备。以此同时，还能依据钢液的成分，反推出炼钢过程中应加入到转炉内的铁水量与辅料量。

（二）转炉炼钢过程中的监测系统

监测系统的有效使用，依靠的是人工的及时上报与处理。过程监测设备主要通过监控显示屏、控制柜、自动报警器等装置来完成一系列监测、运行、上报行为的。其中，显示屏显示仪表数值，工作人员通过控制柜发出指令，对部分超标数据发出警报。

（三）转炉炼钢中的

PLC控制系统转炉的自动化控制系统中的核心便是PLC控制技术，对应的装置是可编程逻辑控制系统。该系统属于从微处理器演变而来的新型工业控制系统，在现代化工业生产中得到了较为广泛的应用。其中，PLC控制器属于可编程的处理器，可用于存储内部控制程序、编程运算逻辑、制定顺序或定时、计数等工作。PLC控制系统在运作时，常常会按照提前编程好的内部程序来制定指令，通过模拟信号或数字信号的形式来将指令运送至压力泵、电阀门等地，控制执行单位根据一定的指令完成操作，进而实现一系列的自动化控制行为。在转炉炼钢中，吹炼、供氧、副枪、配料等工艺流程都可以通过PLC控制系统来完成行为。

（四）转炉炼钢中的计算机调节系统

计算机调节控制的意义在于对炼钢数学模型的各类参数设计与实际调整；利用计算机的编程功能对PLC控制系统进行编辑；对各类传感器、监测仪表上检测到的温度、质量、时间、压力等工艺参数信息进行收集与存储，并提供调取与调阅的功能以便进行参数变化监控；成为PLC程序与执行单元间的传输桥梁，将操作信息与执行完成度反馈到计算机显示屏上。

五、转炉炼钢中自动化控制的实际工艺流程及其作用

（一）转炉炼钢自动化的供氧控制

供氧系统在转炉炼钢自动化工艺中起到控制氧枪位置、调节氧枪供氧量等作用，是结合数学模型控制系统进行参数收集、动态控制等行为操作的系统。氧枪位置可根据监测仪表反馈的参数进行自由移动，对特定的待供氧部位进行喷射。或调整氧枪供氧量达到降低炉内含氧量、提高钢材纯度的目的。供氧系统的实时收集功能，可配合相应程序来控制其与钢液液面的距离。

（二）转炉炼钢自动化的原料供应

原料控制系统是负责铁水与其他辅料称重的自动化系统。其中包含了专业的称重设备，对铁水进行自动化地称重，应提前做好去皮称重设定，完成对铁水的标准规范称重。称重结束后，需配合计算机控制系统的计算功能，根据其提供的配比量进行上料控制，自动化地完成称重、上料、配比等系列动作，最终达成原料配比科学精准的效果。是有效提升钢材冶炼质量的重要组成部分。

（三）转炉炼钢中自动化控制的实际作用

1、精确检测废钢、铁水等的质量

废钢、铁水等工业生产废料会对人体造成危害，如遇操作不当更有可能威胁生命。因此，对于该类物质进行自动化称重更为智能且高效，操作相对安全精准。转炉炼钢的工作条件相对恶劣，称重时需要控制吊车对装有铁水的炉缸、废钢槽进行装料，并利用多种压力重量传感器来检测其去皮重量，通过PLC控制系统传输回显示器显示、记录，存储入计算机系统内。

2、执行对电气系统的控制

自动化控制技术的应用，依赖的是完备的电气控制系统以及持续的电能供应。为实现其自动化控制的安全性与稳定性，炼钢车间一般会配备起到应急处理的预备电气控制系统。而该部分的系统控制需要独立成型，以满足应急需求。一般分布在转炉炼钢车间的六个散料仓内，利用料仓分布四角的压式称重传感器对其进行质量参数的称重与显示。

六、结束语

在转炉炼钢工艺基础上应用自动化控制技术，是大大提升炼钢生产工艺，提高炼钢行业的社会生产率，推动我国炼钢工业朝自动化、现代化、智能化方向发展的重要举措。符合我国倡导的绿色可持续发展理念，希望在今后的企业发展中，能够不断创新科技、优化生产，进一步实现绿色、节能、高效、高质的钢材生产目标。

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