欒昆玉 梁文斌

摘 要：在國(guó)際鋼材市場(chǎng)的沖擊下，需要不斷提高我國(guó)鋼材的產(chǎn)品質(zhì)量，所以我國(guó)鋼鐵企業(yè)要盡快創(chuàng)新轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)，加快生產(chǎn)速率，不但要保障鋼的質(zhì)量，還要盡量減少能耗，這樣才能與國(guó)際鋼鐵行業(yè)接軌。文章就我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的運(yùn)用與轉(zhuǎn)爐煉鋼智能化系統(tǒng)的功能展開剖析。

關(guān)鍵詞：鋼材市場(chǎng)；轉(zhuǎn)爐煉鋼；自動(dòng)化控制技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.046

0 引言

因?yàn)檗D(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)環(huán)境差，過(guò)程相當(dāng)繁瑣，并且工作期間無(wú)法精準(zhǔn)地實(shí)施不間斷的測(cè)量，所以使用一般的進(jìn)程控制辦法控制起來(lái)相當(dāng)難，而單憑人工經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制煉鋼終點(diǎn)又無(wú)法保障高品質(zhì)鋼材、操作穩(wěn)定和低能耗，這與現(xiàn)今鋼鐵市場(chǎng)低成本高品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)相差太遠(yuǎn)，而如果想增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)爭(zhēng)奪力，就一定要提升煉鋼科技化水平，一定要精確地智能控制煉鋼生產(chǎn)，只有如此才能提升煉鋼的生產(chǎn)速率與成品質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐煉鋼中的主材料有鐵水、廢鋼、鐵合金等，當(dāng)加熱的鐵水與廢鋼和鐵合金混合在一起時(shí)就會(huì)發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)，從而在轉(zhuǎn)爐里進(jìn)行煉鋼。在轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)中融入了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)等，通過(guò)這些技術(shù)對(duì)變量控制更精準(zhǔn)，其被認(rèn)為是煉鋼中最核心的環(huán)節(jié)。隨著工作生產(chǎn)中涌現(xiàn)出大量的智能控制技術(shù)，隨之帶動(dòng)了各大鋼鐵企業(yè)的轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化技術(shù)，同時(shí)需要的人力與物力大幅減少，但鋼質(zhì)量卻大幅提升。

1 轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制的優(yōu)勢(shì)

最多見的自動(dòng)化轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)關(guān)鍵是二級(jí)計(jì)算機(jī)控制體系，就是一級(jí)基礎(chǔ)性智能控制模塊和二級(jí)過(guò)程的智能控制模塊，其中一級(jí)基礎(chǔ)性智能控制模塊關(guān)鍵涵蓋了氧槍智能控制體系、底吹控制體系、轉(zhuǎn)爐智能化儀表系統(tǒng)、副槍智能控制體系、除塵智能控制體系等，二級(jí)過(guò)程性智能控制模塊關(guān)鍵包含數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、補(bǔ)吹校正運(yùn)算系統(tǒng)、報(bào)表打印系統(tǒng)等這種轉(zhuǎn)爐煉鋼智能化控制體系可將過(guò)程中的參數(shù)集中顯示與管理，并創(chuàng)建強(qiáng)可視性的界面，顯示的內(nèi)容有模擬的工藝程序、趨勢(shì)曲線等，在減輕繁重工作的同時(shí)，還讓人直觀地認(rèn)識(shí)工藝與設(shè)備的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。

通過(guò)實(shí)際運(yùn)用匯總得出，運(yùn)用轉(zhuǎn)爐煉鋼智能化控制技術(shù)擁有絕對(duì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其體現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)關(guān)鍵表現(xiàn)為：一是超過(guò)一半的轉(zhuǎn)爐不需要后吹，直接將終點(diǎn)溫度和碳的命中率提升至90%；二是不再需要較長(zhǎng)的冶煉周期，煉鋼速度也加快了；三是降低了30%噴濺率和3kg/t的石灰消耗率，同時(shí)使得鐵率上升了0.5%左右；四是對(duì)煉鋼工經(jīng)驗(yàn)的依賴性大幅縮減，有助于標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理水平的提升，顯著減少能耗，增加經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。

2 轉(zhuǎn)爐煉鋼檢測(cè)技術(shù)

（1）檢測(cè)分析轉(zhuǎn)爐煉鋼廢氣的技術(shù)。在轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中會(huì)生成一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)?、氫氣、氧氣等廢氣。通常是利用爐氣定碳法和副槍技術(shù)來(lái)檢測(cè)煉鋼中產(chǎn)生的廢氣，主要以副槍檢測(cè)為核心，根據(jù)廢氣量來(lái)算出脫碳的速度，另外通過(guò)測(cè)定煉鋼進(jìn)程中排出的廢氣成分，這樣就能知道轉(zhuǎn)爐里瞬時(shí)鋼液殘留的碳含量，進(jìn)而推算出轉(zhuǎn)爐中的碳含量。實(shí)施的副槍法不但能精準(zhǔn)測(cè)取轉(zhuǎn)爐里的碳含量，還為智能檢測(cè)技術(shù)提供了大量的數(shù)據(jù)參考，這樣不但改變了過(guò)去的人工工作方式，還使鋼質(zhì)量有大幅提升。

（2）轉(zhuǎn)爐煉鋼副槍檢測(cè)技術(shù)。轉(zhuǎn)爐煉鋼中引入的副槍檢測(cè)技術(shù)預(yù)示著現(xiàn)代鋼鐵業(yè)的先進(jìn)生產(chǎn)力。目前在國(guó)際上大量鋼鐵企業(yè)正在引入副槍檢測(cè)技術(shù)，其技術(shù)控制起溫度來(lái)相對(duì)容易，且鋼水中擁有較高的碳量，不再需要投入大量的石灰、鐵合金等原材料，另外也不再往鋼水中補(bǔ)吹氣體，顯著降低了爐襯浸蝕，完成實(shí)現(xiàn)了全智能化，使煉鋼產(chǎn)量急驟增長(zhǎng)。

3 轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化技術(shù)

轉(zhuǎn)爐煉鋼中主要研究的智能技術(shù)包含有：控制技術(shù)、人工智能技術(shù)和模型技術(shù)。它是指將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入于轉(zhuǎn)爐煉鋼中，另外還對(duì)轉(zhuǎn)爐里的原料、廢氣與溫度等要素實(shí)施監(jiān)控，如果任何一個(gè)要素產(chǎn)生問(wèn)題就能及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

（1）轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的模型有動(dòng)態(tài)化控制和反饋運(yùn)算模型，關(guān)鍵是通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)吹煉點(diǎn)與含碳量展開檢測(cè)，并參照獲取的含碳量、溫度與氧氣量值來(lái)運(yùn)算鋼水實(shí)際溫度與含碳量值，以便于對(duì)鋼水溫度與含碳量做出調(diào)整；反饋運(yùn)算模型關(guān)鍵是對(duì)動(dòng)態(tài)模型測(cè)取值進(jìn)行重新運(yùn)算，根據(jù)得出的誤差值來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，將需要補(bǔ)充的原料放于轉(zhuǎn)爐里。

（2）轉(zhuǎn)爐煉鋼中引入的人工智能化技術(shù)，其是借助計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)來(lái)模擬人來(lái)操作的一種新技術(shù)。轉(zhuǎn)爐煉鋼中運(yùn)用的智能技術(shù)完全不需要人來(lái)操控，直接利用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)來(lái)模擬，這樣不再需要更多的人工，還相應(yīng)地加快了生產(chǎn)速率，同時(shí)產(chǎn)品的品質(zhì)也上一個(gè)臺(tái)階，完成實(shí)現(xiàn)了鋼鐵企業(yè)的智能化。

（3）對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼中的模型加以研究。在轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)程中，是以模型為基礎(chǔ)來(lái)展開人工智能和控制技術(shù)。目前重點(diǎn)考慮的是如何將計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)運(yùn)用于人工智能中，這樣就可通過(guò)人工模型來(lái)實(shí)施工作；而控制技術(shù)在熱平衡與化學(xué)反應(yīng)的理論基礎(chǔ)上，創(chuàng)新出動(dòng)態(tài)化控制模型。所以模型在轉(zhuǎn)爐煉鋼中占據(jù)著核心位置，不僅鋼材質(zhì)量上升一個(gè)臺(tái)階，還使生產(chǎn)速率大幅提升，同時(shí)要科學(xué)地處理鋼鐵企業(yè)中存在的難題。

4 轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)

我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼中引入智能控制技術(shù)的作用是：以最少的投入資金來(lái)獲得高品質(zhì)的鋼鐵，同時(shí)不浪費(fèi)能源和不污染環(huán)境，始終讓我國(guó)鋼鐵在國(guó)際市場(chǎng)上名列前茅。另外，智能控制技術(shù)還將煉鋼的終點(diǎn)命中率、鋼水的質(zhì)量、資源的使用率以及生產(chǎn)效率都提升一個(gè)臺(tái)階。智能化轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)中合并了轉(zhuǎn)爐氣體剖析系統(tǒng)與副槍測(cè)溫系統(tǒng)，這樣可使轉(zhuǎn)爐里的氣體溫度快速達(dá)到終點(diǎn)，進(jìn)而控制起命中率更加精準(zhǔn)。為了使鋼水的質(zhì)量有大幅提升，就要在補(bǔ)吹氣體中將氧氣量降下來(lái)，這這樣鋼水就不會(huì)氧化，純度自然就上來(lái)了。

通過(guò)將終點(diǎn)命中率提升和補(bǔ)吹率降低，進(jìn)而使冶煉時(shí)間縮減，增強(qiáng)了鋼液溫度與成分的穩(wěn)固性，為鑄鋼的不間斷性創(chuàng)造了條件；同時(shí)，在智能轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)不斷創(chuàng)新的推動(dòng)下，不再需要一次性的副槍供氧和定碳頭損耗，這樣鋼中的氧氣就無(wú)處可存，而爐渣中不會(huì)再含大量合金，進(jìn)而使原料有了最大化的利用，相應(yīng)地減少了煉鋼的生產(chǎn)投入。

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