轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制的發(fā)展與展望分析

黃曉平

在鋼廠進(jìn)行轉(zhuǎn)爐煉鋼的過程中，之所以要進(jìn)行工藝控制，就是為了減少冶煉過程工藝損耗并保證最終生產(chǎn)的鋼水符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。伴隨我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，市場競爭日益激烈，轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的工藝控制不僅需要完成對鋼水的質(zhì)量把控，還要實(shí)現(xiàn)煉鋼過程的低污染、低消耗。由于原輔料條件的波動(dòng)、冶煉過程中的連續(xù)檢測手段受限等原因，轉(zhuǎn)爐冶煉精準(zhǔn)控制具有一定難度。當(dāng)今世界，以計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)為代表的技術(shù)創(chuàng)新快速發(fā)展，應(yīng)用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼過程控制的精準(zhǔn)化和智能化控制，必然會(huì)成為轉(zhuǎn)爐煉鋼過程控制的重要發(fā)展方向。

1 轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制發(fā)展現(xiàn)狀

我國從1952年開始推廣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝，之后不久就大面積取代了在它之前的平爐煉鋼。伴隨轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的廣泛應(yīng)用以及迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制也處于不斷發(fā)展和進(jìn)步的狀態(tài)。

轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制經(jīng)歷了經(jīng)驗(yàn)控制、靜態(tài)控制、動(dòng)態(tài)控制、全自動(dòng)吹煉控制的發(fā)展過程。

1.1 靜態(tài)控制

靜態(tài)控制是根據(jù)物料平衡和熱平衡的基礎(chǔ)關(guān)系公式用計(jì)算機(jī)進(jìn)行裝料計(jì)算，然后按照計(jì)算結(jié)果進(jìn)行裝料和吹煉的控制方法，吹煉過程中不做任何測試和修正的控制方法。1959年美國瓊斯.勞夫林鋼鐵公司率先推導(dǎo)出理論裝料模型，由于靜態(tài)控制不依賴冶煉過程檢測技術(shù)，應(yīng)用相對簡單，很快得到了廣泛的工業(yè)推廣。

1.2 動(dòng)態(tài)控制

動(dòng)態(tài)控制在吹煉前與靜態(tài)控制一樣先作裝料計(jì)算，在吹煉過程中檢測儀器測出鋼液溫度和含碳量，造渣情況等連續(xù)變化的信息，對終點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測和判斷，從而調(diào)整和控制吹煉參數(shù)，使之達(dá)到規(guī)定的目標(biāo)。與靜態(tài)控制相比，動(dòng)態(tài)控制具備準(zhǔn)確性，可以實(shí)現(xiàn)最佳控制。動(dòng)態(tài)控制的關(guān)鍵為在吹煉過程中快速、正確、連續(xù)地獲得熔池的各參數(shù)，尤其是熔池的溫度和碳含量這兩個(gè)參數(shù)更為重要。美國瓊斯·勞夫林鋼鐵公司在靜態(tài)控制獲得成功后，最先進(jìn)行了動(dòng)態(tài)控制方法的研究。1966年該公司克里夫蘭廠提出軌道修正法對氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。隨后各國除進(jìn)一步研究軌道修正法外，還進(jìn)行各種動(dòng)態(tài)控制方法的研究應(yīng)用。

近幾十年中，在計(jì)算機(jī)等科學(xué)技術(shù)的大力支持下，國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制在從靜態(tài)模型向動(dòng)態(tài)模型過渡，以及動(dòng)態(tài)模型的優(yōu)化完善方面進(jìn)行了長期的研究和應(yīng)用，采用副槍、爐氣分析、聲吶、紅外等多種動(dòng)態(tài)檢測方法，并同時(shí)采用參考爐次更新和模型系數(shù)學(xué)習(xí)等方法，提高控制模型的適應(yīng)能力，提高模型的預(yù)報(bào)和控制精度，轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)效率也得到了顯著提升。

根據(jù)冶煉過程工藝控制程度將轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)控制分為定點(diǎn)控制和全程動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制兩種方式。定點(diǎn)控制為在冶煉進(jìn)程的某一時(shí)刻根據(jù)動(dòng)態(tài)檢測獲取的信息對轉(zhuǎn)爐工藝進(jìn)行必要的校正；全程動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制是在冶煉全過程動(dòng)態(tài)檢測獲取信息，全過程對轉(zhuǎn)爐工藝進(jìn)行校正，從而最大限度地優(yōu)化吹煉工藝，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗、高效目標(biāo)。全程動(dòng)態(tài)優(yōu)化程度高度依賴冶煉過程獲取吹煉信息的質(zhì)量和數(shù)量，但在實(shí)際生產(chǎn)中,由于受到檢測技術(shù)、生產(chǎn)效率的影響，對熔池鋼液成分和溫度進(jìn)行全程直接檢測還存在相當(dāng)?shù)睦щy，但通過爐氣分析和音頻測渣等方式獲取的間接信息對全程動(dòng)態(tài)優(yōu)化分析可發(fā)揮一定作用。

由于信息檢測技術(shù)的成熟性、動(dòng)態(tài)模型的適應(yīng)性仍然需要提高，我國只有部分大型轉(zhuǎn)爐采用了全程動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制法，而更多的中小型轉(zhuǎn)爐采用的是定點(diǎn)控制法。

1.3 全自動(dòng)吹煉控制

全自動(dòng)吹煉控制是煉鋼過程動(dòng)態(tài)控制的進(jìn)一步發(fā)展，它保留了動(dòng)態(tài)控制的全部內(nèi)容留，并增加爐渣狀況檢測、爐氣分析設(shè)備和Mn光譜強(qiáng)度連續(xù)檢測。通過在線計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制頂吹供氧、底吹攪拌、造渣操作，終點(diǎn)預(yù)報(bào)[C]、[S]、[P]，全程預(yù)報(bào)碳含量和溫度，解決了過程動(dòng)態(tài)控制不能對吹煉造渣過程進(jìn)行有效控制，不能降低轉(zhuǎn)爐噴濺率，不能對終點(diǎn)[S]、[P]進(jìn)行準(zhǔn)確控制等問題。上世紀(jì)末，日本新日鐵、川崎等鋼鐵公司進(jìn)行了轉(zhuǎn)爐全自動(dòng)吹煉控制技術(shù)的研究和應(yīng)用，并獲得了良好的應(yīng)用效果。我國在全自動(dòng)吹煉控制方面的研究和應(yīng)用進(jìn)展緩慢，轉(zhuǎn)爐工程容量≥200t的大型鋼企在動(dòng)態(tài)控制的優(yōu)化方面取得了不少成績和經(jīng)驗(yàn)，大部分中小鋼企受限于原料條件、技術(shù)條件等因素制約，當(dāng)前仍處于從靜態(tài)控制向動(dòng)態(tài)控制過渡發(fā)展階段。

2 結(jié)合現(xiàn)狀分析轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝優(yōu)化控制

2.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的工藝優(yōu)化

前文已述及，我國大部分中小鋼企受限于原料條件、技術(shù)條件等因素制約，當(dāng)前仍處于從靜態(tài)控制向動(dòng)態(tài)控制過渡發(fā)展階段，且動(dòng)態(tài)控制大部分仍采用的是定點(diǎn)控制方法，導(dǎo)致這一問題的核心因素是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的工藝控制精準(zhǔn)度較低、精細(xì)化程度較低等，致使許多鋼廠的轉(zhuǎn)爐控制模型的穩(wěn)定程度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，氧槍槍位、氧氣流量和輔料的加入方式等都是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程控制的主要變量，因此針對氧氣流量控制、槍位控制、投料控制等環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化是優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的工藝控制的核心要點(diǎn)。

2.1.1 槍位控制

操作人員根據(jù)長期的工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了幾種槍位控制的固定模式，例如由高到低再到高的三段式模式等。如果入爐原料處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，使用其中任何一種模式都可以靠經(jīng)驗(yàn)控制或靜態(tài)控制實(shí)現(xiàn)一定的冶煉效果。但是這種固定的控制模式也存在著明顯的缺陷，即使這些固定的槍位模式在考慮了原輔料條件變化情況準(zhǔn)備了多種細(xì)化方案，也難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化控制。因?yàn)檗D(zhuǎn)爐熔池的情況變化是一個(gè)漸變過程，而設(shè)定的槍位控制模式是臺(tái)階式突變的，二者之間存在不匹配的問題。再者，槍位控制與化渣緊密相關(guān)，模式化的槍位控制在應(yīng)對突發(fā)情況時(shí)難免捉襟見肘。精細(xì)化的槍位自動(dòng)控制模型還有賴于化渣模型和渣況檢測技術(shù)的發(fā)展。

2.1.2 氧氣流量控制

業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)操作大部分采用恒壓變槍方法進(jìn)行供氧操作，也就是轉(zhuǎn)爐從冶煉開始到結(jié)束始終保持同一氧壓進(jìn)行氧氣供應(yīng)，使得氧氣的供應(yīng)一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，但也正是這種氧氣供應(yīng)的穩(wěn)定性對轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)生一定負(fù)面影響。在實(shí)際的鋼冶煉過程中，冶煉過程可以劃分為幾個(gè)不同的階段，而不同的階段對氧氣的需求也存在一定差別，甚至同一階段的需氧量也存在一定差別。例如當(dāng)冶煉進(jìn)入脫碳階段時(shí)，轉(zhuǎn)爐的爐渣狀況就會(huì)使得需氧量發(fā)生變化。針對氧氣流量的控制進(jìn)行優(yōu)化不但能夠提升氧氣的利用率、減少氧氣的浪費(fèi)，還能降低熔池的氧化程度，減少不必要的合金耗損。除此之外，針對氧氣流量的控制進(jìn)行優(yōu)化可以提高對脫碳速率與爐渣的泡沫化程度的把控程度，進(jìn)而使得整個(gè)煉鋼過程表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性。

2.1.3 投料控制

投料控制包括轉(zhuǎn)爐冶煉所需的造渣劑、化渣劑的投入時(shí)機(jī)和投入量的控制。由于轉(zhuǎn)爐化渣是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程，而造渣料的添加數(shù)量以及添加時(shí)間都會(huì)對造渣與脫碳的具體進(jìn)程造成比較關(guān)鍵的影響，因此針對熔渣分析的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過脫碳分析。在進(jìn)行渣況在線檢測的過程中，核心任務(wù)是要完成爐渣噴濺現(xiàn)象檢測，完成這一核心任務(wù)的難點(diǎn)在于對是否存在返干現(xiàn)象進(jìn)行判斷。傳統(tǒng)煉鋼采用投料模式控制表進(jìn)行指導(dǎo)操作，這種控制方法來自實(shí)際工作的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，針對多數(shù)爐況都能夠表現(xiàn)出較高的適應(yīng)度。但是完全仰仗這種控制方面無法針對實(shí)際冶煉過程中出現(xiàn)的噴濺、返干等情況達(dá)到良好的控制效果。這種投料控制方法雖然由實(shí)踐所得，針對冶煉過程的熔池變化進(jìn)行了一定考量，但是這種考量明顯不夠細(xì)致與充分，無法針對處于連續(xù)變化狀態(tài)中的爐況進(jìn)行有效應(yīng)對，需要通過通過數(shù)學(xué)模型的建立，以及檢驗(yàn)方法的創(chuàng)新，來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化控制。

2.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的工藝控制的仿真實(shí)驗(yàn)

轉(zhuǎn)爐爐況的復(fù)雜程度較高，國內(nèi)大部分鋼廠自動(dòng)化程度較低，適應(yīng)轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的工藝控制精細(xì)化、專業(yè)化的發(fā)展迫切需要，大量開展轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的工藝控制仿真試驗(yàn)是十分必要的。在采用仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，需要按照冶金原理建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)或者物理模型，針對模型進(jìn)行相應(yīng)的條件設(shè)置。條件設(shè)置是仿真實(shí)驗(yàn)中較為繁瑣的環(huán)節(jié)，因?yàn)榉抡鎸?shí)驗(yàn)需要主要通過條件設(shè)置完成對轉(zhuǎn)爐冶煉環(huán)境的模擬，冶煉環(huán)境的復(fù)雜程度決定了條件設(shè)置的繁瑣。完成條件設(shè)置后，需要進(jìn)行冶煉模擬，然后參考模擬結(jié)果分析工藝控制因素對冶煉過程造成的影響，進(jìn)而對相關(guān)控制工藝進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化。仿真試驗(yàn)針對轉(zhuǎn)爐造渣過程、熔池脫碳升溫過程進(jìn)行了單獨(dú)仿真以及綜合仿真。

2.2.1 造渣過程仿真

造渣是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的重點(diǎn)內(nèi)容，造渣過程不但決定了整個(gè)煉鋼過程中的平穩(wěn)程度，而且對鋼水成分的優(yōu)劣產(chǎn)生了較為關(guān)鍵的影響。在具體的轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)程中，爐渣溶液的堿度、爐渣含有鐵氧化物的百分比都是造渣時(shí)應(yīng)嚴(yán)格把控的參數(shù)。近年來，我國研究者們運(yùn)用仿真實(shí)驗(yàn)針對全程動(dòng)態(tài)控制方法進(jìn)行了大量的仿真實(shí)驗(yàn)。該仿真實(shí)驗(yàn)針對轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的影響造渣效果的熔池溫度、槍位控制、氧氣流量控制以及造渣料的加入方式等因素進(jìn)行模擬，針對入爐原料初始條件以及冶煉過程的工藝信息進(jìn)行了參數(shù)設(shè)置，并通過建立物理模型分析煉鋼過程中槍位控制等因素對爐渣泡沫化的影響規(guī)律，然后根據(jù)相關(guān)規(guī)律完成了成渣模型，進(jìn)而完成了成渣工藝的優(yōu)化分析。為轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的工藝控制的優(yōu)化提供了指導(dǎo)。

2.2.2 脫碳升溫過程仿真

進(jìn)行熔池脫碳升溫仿真試驗(yàn)，主要對影響脫碳過程的變量展開研究，并對相關(guān)轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的工藝控制進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)對不同條件下鋼水的碳含量進(jìn)行較為專業(yè)的預(yù)測?，F(xiàn)階段我國已經(jīng)完成了建立在物理化學(xué)反應(yīng)科學(xué)分析基礎(chǔ)上的鋼水碳含量以及溫度變化的仿真預(yù)測。仿真實(shí)驗(yàn)證明，在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制的應(yīng)用過程中，槍位控制、氧氣流量控制，以及溫度是使得脫碳速率發(fā)生變化的重要原因。應(yīng)通過加強(qiáng)槍位控制、氧氣流量控制，以及對溫度的控制來進(jìn)行轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的工藝控制。

2.2.3 綜合仿真

轉(zhuǎn)爐煉鋼涉及較為復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，在這個(gè)物理化學(xué)反應(yīng)中，影響反應(yīng)的因素較多，而且這些因素彼此之間還存在一定的關(guān)聯(lián)與影響。因此將造渣過程與熔池的脫碳升溫過程進(jìn)行分割，然后分別進(jìn)行仿真試驗(yàn)極有可能會(huì)導(dǎo)致某些變量因素被忽略，因此還需要將兩個(gè)過程聯(lián)系在一起，進(jìn)行綜合性仿真實(shí)驗(yàn)。我國冶金研究單位及寶鋼等大型鋼企都開展了綜合性仿真試驗(yàn)工作，模擬了轉(zhuǎn)爐冶煉過程的造渣和脫碳情況，為轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制的優(yōu)化提供了指導(dǎo)作用。

2.3 現(xiàn)階段我國轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的工藝控制的工業(yè)應(yīng)用

國內(nèi)大、中型鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐在從靜態(tài)控制、定點(diǎn)動(dòng)態(tài)控制、全程動(dòng)態(tài)優(yōu)化動(dòng)態(tài)控制應(yīng)用過程中，經(jīng)歷了引進(jìn)、優(yōu)化、創(chuàng)新的發(fā)展過程，主要采用副槍、爐氣分析等過程檢測方式，控制方法逐步從單一向綜合、從模型化向智能化方向優(yōu)化發(fā)展。了解到部分國內(nèi)代表性鋼鐵企業(yè)當(dāng)前轉(zhuǎn)爐煉鋼過程控制情況如下。

寶鋼的轉(zhuǎn)爐在上世紀(jì)九十年代已全面采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)煉鋼技術(shù)，動(dòng)態(tài)代數(shù)模型是根據(jù)副槍快速測定的鋼中碳含量以及鋼水溫度，終點(diǎn)一次命中率達(dá)80%以上（控制精度：[C]±0.015%T±13℃），補(bǔ)吹率在10%以下。近年來，寶鋼在300t和250t轉(zhuǎn)爐上開發(fā)了轉(zhuǎn)爐吹煉控制模擬在線專家系統(tǒng)。它是以煉鋼專家和操作工多年豐富經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上總結(jié)研制而成，用多臺(tái)微機(jī)來模擬轉(zhuǎn)爐吹煉控制的整個(gè)過程，通過正反向推理、模糊推理、框架推理和混合推理，來識(shí)別這多變的信息，理解并對每種信息進(jìn)行處理，分析、推理，并做出決策。

武鋼第二煉鋼廠90t轉(zhuǎn)爐1996年采用爐氣分析模型進(jìn)行終點(diǎn)控制，終點(diǎn)碳控制可達(dá)到目標(biāo)值的+0.02%，終點(diǎn)溫度達(dá)到目標(biāo)值+10℃。武鋼第三煉鋼廠250t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐通過計(jì)算機(jī)過程控制，近年轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[C]、T雙命中率達(dá)80%以上。

馬鋼一煉鋼采用爐氣分析模型，縮短了冶煉時(shí)間，深吹比率減少，鋼水、鋼渣氧化性降低。

濟(jì)鋼三煉鋼120t轉(zhuǎn)爐基于副槍的控制系統(tǒng)終點(diǎn)雙命中率達(dá)到了88%。

安陽鋼鐵公司從達(dá)涅利公司引進(jìn)副槍系統(tǒng)，通過一系列新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化煉鋼，終點(diǎn)[C]、T雙命中率也達(dá)到90%以上沙鋼180t轉(zhuǎn)爐采用副槍檢測，在靜態(tài)控制的基礎(chǔ)上對煉鋼原材料和控制系統(tǒng)參數(shù)（模型參數(shù) 操作參數(shù)）進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出了符合沙鋼實(shí)際情況的自動(dòng)煉鋼工藝，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐過程的動(dòng)態(tài)控制，提高了煉鋼自動(dòng)化水平。逐步建立優(yōu)化碳溫模型，不同條件下碳溫?cái)?shù)學(xué)模型；建立了物料平衡和熱平衡模型，并通過對物料平衡、熱平衡的過程中眾多的計(jì)算參量進(jìn)行了評估，不斷優(yōu)化轉(zhuǎn)爐加料方案；持續(xù)優(yōu)化氧槍高度控制方案，根據(jù)不同的入爐鐵水硅含量、鐵水溫度、爐廢鋼情況、轉(zhuǎn)爐爐齡，設(shè)計(jì)了幾十種氧槍槍位控制模型，提高了生產(chǎn)運(yùn)用的適應(yīng)性；終點(diǎn)鋼水[C]、T命中率逐步提高，低碳鋼的鋼水終點(diǎn)[C]、T雙命中率達(dá)到80%以上;中碳鋼鋼水終點(diǎn)[C]、T雙命中率達(dá)到70%以上。

3 轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制的展望

3.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制向精細(xì)化發(fā)展

從轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制的優(yōu)化發(fā)展中就可以看出煉鋼過程檢測技術(shù)的進(jìn)步以及數(shù)學(xué)物理模型的建立與進(jìn)一步發(fā)展是其工業(yè)控制未來發(fā)展的主要方向。但就目前的情況而言，國外先進(jìn)企業(yè)已進(jìn)入全自動(dòng)吹煉控制煉鋼階段，國內(nèi)只有部分大型轉(zhuǎn)爐采用了全程動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制法，而更多的中小型轉(zhuǎn)爐采用的是定點(diǎn)控制或靜態(tài)控制階段，但仍能看出國內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制正在向精細(xì)化方向發(fā)展。首先，轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制的精細(xì)化發(fā)展將會(huì)成為優(yōu)化煉鋼技術(shù)的重要入手點(diǎn)，工藝控制將會(huì)受到更多的重視。其次，轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的工藝控制將會(huì)向?qū)I(yè)化、高精準(zhǔn)度的方向發(fā)展，前文提及的槍位控制、氧氣流量控制、輔原料加入方式都將取得巨大突破，修正現(xiàn)存問題，無論是槍位控制、氧氣流量控制，還是輔料、原料加入方式都會(huì)與煉鋼過程中的不同時(shí)段的需求更具匹配度。最后，在煉鋼控制手段獲得較大突破后，氧氣流量作為煉鋼的重要能源或許會(huì)成為主要控制變量。

3.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制的智能化發(fā)展

目前我國已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代，工業(yè)4.0時(shí)代的主要任務(wù)就是使用人工智能技術(shù)輔助工業(yè)生產(chǎn)，加快工業(yè)生產(chǎn)效率?，F(xiàn)階段我國轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化程度較低，多數(shù)工作都需要人工操控，精準(zhǔn)度低。當(dāng)轉(zhuǎn)爐煉鋼的工藝控制完成優(yōu)化后，鋼廠將會(huì)考慮引入人工智能技術(shù)，以機(jī)械操作取代人工操作。通過人工智能系統(tǒng)對造渣過程與脫碳升溫過程進(jìn)行檢測，一旦出現(xiàn)造渣質(zhì)量不佳以及脫碳速率較低的情況，工作人員能夠通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行調(diào)整。

3.3 轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制的綠色環(huán)保發(fā)展

工業(yè)發(fā)展在未來一定是走節(jié)能與環(huán)保發(fā)展路線的，節(jié)能降耗和環(huán)境保護(hù)將是國家長期發(fā)展戰(zhàn)略，鋼鐵企業(yè)也必將更注重生產(chǎn)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝優(yōu)化控制也必須適應(yīng)綠色環(huán)保發(fā)展要求。

我國已明確提出來“雙碳”目標(biāo)：2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。鋼鐵企業(yè)是耗能大戶，轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)更要注重節(jié)能降耗。目前國內(nèi)主流鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐工序能耗已降至-25kgce/t以下，部分優(yōu)秀企業(yè)已降至-30kgce/t左右。未來的鋼鐵廠在轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝上，選用綜合節(jié)能技術(shù)，在“負(fù)能”煉鋼的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)爐工序能耗，是必由之路。動(dòng)態(tài)控制技術(shù)、全自動(dòng)吹煉控制技術(shù)勢必要將提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量、減少轉(zhuǎn)爐冶煉過程中物理熱和化學(xué)熱損失方面納入數(shù)學(xué)模型進(jìn)行細(xì)化控制。

轉(zhuǎn)爐冶煉煙氣量大，大氣污染治理投入大，多年來企業(yè)不斷地按照環(huán)保要求去加強(qiáng)治理措施，但相對于從根本上消除大氣環(huán)境污染，很顯然先破壞后治理需要花費(fèi)更多的人力物力財(cái)力，時(shí)間花費(fèi)得更久。為了持續(xù)提高治理效果和效率，必須從優(yōu)化轉(zhuǎn)爐冶煉工藝和煙氣治理技術(shù)兩個(gè)方面同時(shí)入手進(jìn)行探索。轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝控制也必須通過優(yōu)化造渣制度和供氧制度，減少污染物的產(chǎn)生。

4 結(jié)語

目前，世界上多數(shù)轉(zhuǎn)爐主要采用靜態(tài)模型控制與動(dòng)態(tài)模型控制相結(jié)合的控制形式，國內(nèi)外已經(jīng)在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程物理模型建立、仿真試驗(yàn)、工業(yè)應(yīng)用取得了一定成效，先進(jìn)企業(yè)已發(fā)展到全自動(dòng)吹煉控制研究和應(yīng)用階段。但是我國針對動(dòng)態(tài)控制多采用定點(diǎn)控制法，由于在精細(xì)化控制上的差距，冶煉過程中存在嚴(yán)重的資源浪費(fèi)等問題。對全程動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制法進(jìn)行優(yōu)化，擴(kuò)大全程動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制法的應(yīng)用范圍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)吹煉控制必然會(huì)是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制未來發(fā)展的大趨勢。