李 磊
（江西新钢建设有限责任公司，江西 新余 338000）
摘 要：基于钢材市场对钢产品质量提出的要求越来越高，国内钢铁行业应当加快转炉炼钢技术的改革速度，提升生产水平，提高钢产品质量，减少能源耗费，与国际大型钢铁企业强强联合。近几年，转炉自动化控制技术在炼钢过程中使用，促进炼钢效果持续提升，增强使用价值及其精度，提升了钢铁行业的生产效益。面对炼钢行业的持续发展，加大对自动化控制技术的应用力度，不仅能够减少人力、物力、财力的投入，而且能够提高钢铁行业的生产效益与整体质量，达到有效控制目标，从而增强转炉炼钢技术应用效果。基于此，文章先简单叙述了转炉炼钢自动化控制技术概述，阐述其应用优势，进一步探讨冶金转炉炼钢自动化控制技术策略，仅供参考。
关键词：冶金企业；转炉炼钢；自动化控制技术
伴随钢铁行业的迅速发展，钢材生产质量不断提高，要求炼钢过程减少能源消耗，面对国际钢材市场激烈竞争趋势，如何占据稳定地位，势必增加国内钢铁行业的压力。因此，要求钢铁行业积极优化炼钢技术，充分利用自动化管控技术，促进钢铁行业生产质量与生产能力有效提升，从而增强钢铁企业的市场竞争力。钢铁行业在炼钢中采用自动化技术为主要目标，在于提升炼钢水平和钢产品质量，降低炼钢成本及能耗，助力钢铁行业在市场上占据稳定地位。而在转炉炼钢流程中应用自动化控制技术，还能提升资源应用效率、降低炼钢成本以及减少废钢产生，还能提升钢产品的炼制效果，满足行业的应用需求。
1 转炉炼钢自动化控制技术概述
1.1 转炉炼钢技术
转炉炼钢，借助铁合金、铁水、废钢等原材料，按照加工铁水可能形成的热量原理，配合转炉温度提升，体现高温情况下废钢和钛合金的化学反应。同时，二者产生的化学反应会形成热量，这种热量融合在一起可以发挥转炉炼钢生产流程的助力作用。目前社会对于钢铁产品需求量越来越多，这是传统炼钢技术无法做到的，由于传统转炉炼钢技术耗能较高、生产效益不高等，逐渐被社会抛弃，所以，要求冶金行业充分利用转炉炼钢自动化技术，简化炼钢过程，提高钢产品生产质量，从而提升钢铁行业的最大化经济及社会效益[1]。
1.2 转炉炼钢技术自动化发展现状
随着世界钢铁工业的发展，钢铁制造模式在近 20年来已经趋于模式化，在新的互联网、大数据时代下，将钢铁制造向个性化、定制化、多批量、小品种的生产模式转变，已经成为钢铁业发展的重要方向。中国国内的钢铁企业在前十年进行了迅速的产能扩张与基础技术升级，未来，基于智能化的工厂改造技术将成为钢铁行业发展的重点方向。智能炼钢控制系统是一种模块化的集成系统，应用于智能炼钢领域。该系统引入了先进的自动化控制技术、数据分析技术和优化算法，实现了对炼钢过程的实时监控和自动控制，从而提高生产效率、降低生产成本、优化产品质量并实现绿色生产。
智能炼钢控制系统的主要结构模块包括：钢水预处理智能控制系统、熔剂上料智能控制系统及转炉炼钢智能控制系统。
2 转炉自动化炼钢技术的优势
2.1 有助于提升炼钢的生产效率
钢铁行业采用转炉炼钢自动化技术，可有效提高钢产品生产效率。目前国家高度提倡节能降耗、绿色环保及循环观念，要求各个行业必须朝着降耗、提高产能的发展方向前进。钢铁行业作为产能及耗能较高的代表性产业，更要减少炼钢能源消耗，使其向绿化、环保、节能等发展方向迈进。将自动化控制技术引进炼钢过程当中，既能减少能源消耗，又能降低钢材浪费率，缓解资源耗费和环境污染。转炉炼钢流程中采用自动化控制技术，又能提升钢铁行业的生产效果、满足低耗发展目标，展现炼钢行业的实力，辅助其抢占市场地位[2]。
2.2 有助于提升炼钢的质量
目前，钢铁行业使用转炉炼钢自动化控制技术体现在副枪测温与连续分析气体两方面，确保系统的运行处于稳定状态，而自动控制技术能让二者相互配合的更加紧密，保证降低氧气含量过程中，钢水氧化会随氧气含量下降的幅度而逐渐下降，促使钢产品的纯度全面提高，同时缩减炼钢时间、减少能耗，确保钢产品生产质量的稳定性提升，助力钢铁行业成本投入有效减少[3]。
3 冶金转炉炼钢自动化控制技术
3.1 转炉炼钢的控制技术模型
在转炉自动化炼钢技术的使用过程中，包含动态化控制和反馈计算两大模型，以科学控制体系管控含碳量和吹炼终点操作流程。动态化控制模型主要针对炼钢中的氧气冷却计量监控和需求量检测展开，能够合理计算钢水温度数值、含碳量数值。另外，在测量动态计算模型数据中，利用反馈计算模型需要按照误差大小调整计划，并补充转炉炼钢材料。
3.2 转炉炼钢中人工智能技术的应用
人工智能技术是利用计算机科技模拟人类思维，其在转炉炼钢流程中的使用，完全可以替代传统的炼钢流程，采用现代化计算机技术，减少人力资源的投入，促进转炉炼钢效果持续提升，从而助力其智能生产与发展。
3.3 转炉炼钢中的模型研究
转炉炼钢中的智慧优化模型建设，主要是以常规的人工管理方法和手段为依据，提取其中的关键信息和主要行为操作逻辑，利用人工智能技术进行人工模拟，将其转换成以信息技术、计算机、互联网为载体的智能控制模型。另外，热平衡原理与化学反应也有效用于动态化控制技术之中，这对研究模型至关重要，利用该技术手段既能实现炼钢效果的不断提升，又能针对性处理钢铁行业生产流程的一系列问题[4]。图 1 所示则是常规的转炉炼钢自动控制模型结构，其中涵盖了生产线运行期间的多种模块，能够实现集成化管理和一体化调控。
3.4 冶金转炉炼钢检测技术
3.4.1 废气分析检测技术
只要是炼制钢铁就会产生大量废气，包括 CO、CO2、H2 等，转炉炼钢流程也不例外。转炉炼钢过程中，采用检测废气技术可以结合炉气定碳和副枪技术，后者为检测废气技术中的重点，以此为前提按照废气实况研究脱碳速度，采用炼钢中废气排放和流量成本，做好钢液残留含量的合理计算，如此，即可获得转炉碳含量。
另外，采用副枪法还能持续提升转炉含碳量的测量精度，有效减少出现人员操作问题的概率，提升转炉炼钢生产效果[5]。
3.4.2 副枪检测技术
随着社会进步与经济发展，自动化副枪检测技术在钢铁行业生产与发展中运用，已是无法阻挡的事实。从当前的实际情况来说，大量钢铁行业都将副枪检测技术装入转炉之中。利用该技术对钢水含量和钢水温度进行有效控制，减少原材料的消耗，如铁合金、石灰等，这一流程中无需补吹钢水，可以让炼钢产量最大化提高。
3.5 数据挖掘
数据挖掘需要利用人工智能化技术，找出算法数据中隐藏的数据信息，对炼钢流程产生的信息充分挖掘，指的是利用传感器记录大量数据、功能技术，自动化控制技术在转炉炼钢流程中使用，既能提升数据的积累水平，又能提高数据信息的真实性与质量，在自动控制生产质量过程中，应当对数据价值、管理质量明确了解，挖掘转炉炼钢生产细节中的能耗方法，促进生产技术水平全面提升[6]。
3.6 系统功能定位
结合目前诸多企业的研究成果，自动化转炉炼钢控制系统的结构可以归集为图 2 所示。在该种结构的基础上，还需要具备以下功能。
3.6.1 指示电气控制
转炉炼钢常常会引发一些需要应急处理的电气事故，而自动控制系统能够为转炉炼钢、安全管理和质量管理提供明确依据，因此自动控制系统必须独立于其他系统之外，能够在出现安全隐患和其他干扰因素时，具备独立稳定运行的能力，这样才可以保证所有环节、流程都得到全面的监管。因此，系统需要配备指示电气控制系统，能够集中体现电气设备、生产线运行期间存在的实际情况，从而进行精准管控。
3.6.1 对仪表监视的控制
通过计算机技术将转炉炼钢流程体现在仪表监视系统之中，然后连接网络服务器和主机，即可达到实时控制炼钢流程的要求。这种结合计算机主机的操作方式，可在操作出现问题时，以此代替主机继续操作，数据安全性更高，且更加稳定。计算机技术要求对部分网络服务器进行检测，将检测铁水及废钢用量的真实数据展示在仪表的显示器上，仪表画面上还能实时展示冷却水压和 O2、N2 等数据，做好各类气体数值的科学调整。
4 转炉炼钢自动控制系统的程序开发和细节
转炉炼钢自动控制系统运行的核心在于数据采集，因此针对数据采集需要专门建立管理平台保证自动化控制系统得以稳定运行。通过采集数据的相关程序，对数据量进行有效监测。利用转炉推算与处理采集且完成计算的数据，以合适算法控制功能模块。生产中所需的采集及储存数据纳入通信模块当中，而后将其视为完整的系统，输入采集、数据追踪及数据模块系统之中，通过自动化控制及初始化检测，利用生产数据追踪模块流程，加强自检电力系统的设置，直接测试所得数据并完善，间隔 2s 就要进行一次数据采集，在满足传输控制要求后，即可实现分时上传，实现数据精度及采样效率全面提升。将其储存至数据库当中，使转炉炼钢系统要求得以满足，提升转炉数据真实度。如何实现炼钢质量实现短时间提升，应该从提升及时传输及化验分析层面入手，做好转炉炼钢及微调加料流程的控制工作，在碳双控制与最终的温度中科学设计炼钢时间，选出合适的化验样品，使炉前及时送检。工作人员要想调整好化验时间，应该在系统上加设时间控制器，以此来深度分析炼钢生产质量，为了提升化验精度，要求从技术员经验上下功夫，保证编写的程度更合理，即便是报炉次流程也不会影响到操作时间。通过在相关模块中传输按钮信号，助力转炉炼钢效果有效提升。
5 转炉炼钢自动控制系统升级的效果分析
5.1 增强了原辅料管理的精细化程度
转炉炼钢运行期间的原辅料管理是运行质量和效率的重点，本次研究在于针对二级转炉系统进行自动化控制体系的升级，并且考虑废钢成分、冷却效率等方面的重点需求，严格按照废钢标准进行系统设计。因此，在自动控制系统中增加了废钢信息反馈机制，通过检查最终固体成分中的废渣含量和来源，形成废渣处理模型，自动控制系统能够结合生产废渣的实际情况进行回收利用，同时和原辅料相关的石灰抽检、白云石质量检测等等也形成了相应的反馈机制，能够提升原辅料管理的精细化水平。
5.2 提升了数据管控的精准性
基于钢产品竞争日益增强的趋势下，传统钢产品炼制中的转炉炼钢技术早已满足不了市场要求，要求钢铁行业充分利用转炉炼钢技术，达到自身的可持续发展目标。转炉炼钢自动化控制技术又能降低能耗、减少成本投入，完善转炉炼钢的自动化控制技术，促进炼钢质量持续提升。
转炉炼钢自动化控制技术使用效果会受到计算系统精度的直接影响，如何提高炼钢自动化技术中特种标定码的应用精度，应该定期在系统中标注，明确铁水比例，使终点渣计量系统的管理精度持续提高，减少过炉频次，减少整体流程中炉次间中的二氧化碳量，利用综合加料、拉位操作等模式，促进转炉炼钢的自动化控制水平全面提高，增强煤气回收管理效果。
6 结 语
钢铁行业正在全面推广与运用转炉自动化炼钢控制技术，面对钢材市场结构的不断转变，从根本上有效创新了钢铁产品，有效提升转炉炼钢生产中的自动化控制技术应用效果。在钢铁产能中，应用自动化炼钢控制技术与冶金工艺所追求的提高要求完全契合，明确管控炼钢中废钢以及铁水等材料的浪费情况，加强其添加比例及含量实用性的控制，在炼钢阶段应用实时监测仪表、检测仪器，减少自动化系统的能耗，在持续完善与分析生产系统当中优化不足之处，保证转炉中氧气、冷却水含量及纯度，从而提升钢水质量。
参考文献
［1］霍建波，张伟华，辛乐凯.冶金转炉炼钢自动化控制技术分析［J］.市场周刊：商务营销，2019（66）：1.
［2］房立文.冶金转炉炼钢自动化控制技术的分析［J］.山西冶金，2023，46（2）：59-60+71.
［3］冀风雷. 转炉炼钢自动化控制技术探究及常见问题分析［J］.工程技术（文摘版），2021（6）：269.
［4］霍建波，张伟华，辛乐凯.冶金转炉炼钢自动化控制技术分析［J］.市场周刊·理论版，2019（66）：123.
［5］胡志刚，唐恒国，张占省.转炉炉气分析与"投弹"检测相结合在自动化炼钢技术中的应用［J］.中国冶金，2010，20（1）： 42-45.
［6］寇建兵.基于转炉炼钢技术的自动化控制分析［J］.数码设计，2020，9（12）：29.