分析自控系统在钢铁冶炼中的应用

【摘 要】随着科学技术的不断发展，高炉自动化炼钢技术也随之发展，应用不断广泛，在实际的应用当中取得了较好的效果。本文将通过调查研究，总结高炉自动化炼钢的特点和优势，为之后的不断发展奠定基础。

【关键词】高炉自动化炼钢;优势;自控系统

随着科学和技术的不断进步和发展，在炼钢过程当中由传统方式向自动化方向转变。通过自动化的方式，能够指导炼钢的操作过程，对相关步骤进行设计和计算，总结数据。自动化技术主要通过计算机二级系统完成。二级系统能够对相关设计进行设定，将所需数据传送到自动化系统当中，再由自动化系统完成炼钢过程。在自动化技术当中，制作模型至关重要，需要根据所需颜料进行计算，并上传数据[1]。

一、高炉炼铁自动化系统的结构

在炼铁的过程当中，主要过程是将所用材料，包括矿石、燃料、溶剂，装入炉顶，同时使用鼓风机，将冷风处理为热风吹入封口，此时焦炭发生燃烧反应，产生的气体向上运动。而使用的材料将从上向下进行交换过程，最后生成生铁，同时会产生炉渣。产生的炉渣主要通过排渣口排出。在整个系统当中包含不同控制方式，有高爐本体控制、给料和配料控制、热风炉控制，同时还有除尘功能。在炼铁操作的过程当中，应该注意以下事项：首先必须正确使用材料，并按规定配比进行炼铁，保障相关材料在下降过程中均匀运动，保持热气流的稳定。在高炉炼铁自动化系统当中，主要包含控制系统、计算机系统、电气控制系统等。在炼铁的过程中，必须有效对炼铁过程进行监督和检测。对所用设备的要求较高，保障自动化水平。在计算机系统当中，要求其能够快速的采集所需数据，发现存在问题，并及时反馈。要求反馈数据具有较高的精准度和速率[2]。

二、高炉自动化炼铁的优势

（一）可靠性

在进行生产的过程当中，要求相关企业位于十分重要的位置，首先他必须能够提供合格的铁水，同时还必须能够提供加热炉中所需要的煤气。同时在炼铁的过程当中，必须保障仪器的安全可靠性，否则一旦工程停止则会造成巨大损失。因此，通过高炉自动化炼铁的引入，能够保障整个生产过程的安全性与可靠性，保障设备的应用能够符合要求，对于突发事件的处理也能够更好的解决，在整体上提高了产业的安全性，防止造成损失。在系统中同时还增添了安全设备，在整体上对系统进行保护。

（二）实用性

随着时代的不断发展，自动化技术不断被人们接受和需求，在炼铁的过程当中，通过使用自动化技术，能够大大提高产业的实用性。同时，该系统能够做到手动与自动的自由切换，通过计算机技术和P L C技术，组成在线监测系统，能够采集所需要的数据，包括温度、风度风压、材料数据等。当从自动化切换到手动模式中，所需的材料数据通过计算机的处理能够反馈到测量仪表上，减少了人工分析的误差，结合各方面数据更好地进行工程。同时通过计算机系统能够将数据建立起联系，为工作人员提供方向。通过自动化技术的应用，除了能进行基础的操作，同时还增加了非线性变参数的功能，能够使设备进行自动化调节和智能控制。通过引入计算机技术，能够更好地计算处理数据，提高数据的可靠性与准确性，有利于高炉炼铁的自动化。

（三）先进性

在生产过程当中，引入自动化技术，进一步提高了系统的智能性，可以根据自动化水平和智能化水平确定生产的问题，以便及时改正。在实际的生产过程当中，由于可能会出现不同问题，通过引入智能化技术，能够提高机器的适应程度、组织功能，容错性。相对于传统的生产方式，不再使用单纯的人工计算，而是通过先进的计算机技术和自动化系统，对数据进行分析和处理，提高数据的可靠性和准确性，从而判断出最合适的生产方案。通过相关系统对工作数据进行记录和分析，能够在一定程度上帮助工作人员进行生产，规划生产方向。通过调查发现，相对于传统的手动操作来说，自动化技术能够将参数的离散程度大幅降低，向最佳点靠拢，进一步提高整个生产的精确度和准确性。通过引入自动化系统和计算机技术，为操作者提供了更多的生产方向，提高了整个生产的稳定性和安全性。

三、自动化炼铁的模型

（一）静态模型

1、一次计算 （FCC）

一次计算涉及到的数据有温度、重量、材料的成分，通过使用热平衡的原理，进行一次计算。通过一次计算能够更好地符合炼钢的温度，在计算过程中需要确定最低碱度，再根据确定数据进行碱度计算，若计算结果能够达到标准，则可根据计算结果确定需要的原料和氧气含量。若没有达到标准，此时将会给操作者反馈及时进行修改。

2、二次计算 （SCC）

在进行脱硫操作后，进行二次计算，主要包括铁水的成分和温度以及重要，同时钢铁水进入二次系统后，吹氧量发生变化，在进行计算时，需要与一次计算进行区分，二次计算主要确定的是铁水在进行脱硫过程后炉内的铁水温度和重量，并根据这些数据指标进行二次计算，保障数据的准确性和可靠性。

3、液位测量

使用副枪在专用的测量液位探头对甜水的含量进行检测，当测量探头接触到铁水时，产生电流，记录测试的数据即可。

4、氧气量模型氧气用量模型的计算

首先确定生产过程中所需要的吹氧量，主要依据是铁水的化学成分，之后计算矿石中的含氧量，通过得到的数据进行改正，符合生产的要求。

5、合金计算模型 （ALL）

合金计算模型的影响指标是点钢水的成分，以及在生产过程中使用的合金量。相关工作人员必须将相关数据输入到二次系统当中，进行相关计算，形成合金模型，模型的使用必须按照钢水的成分和合金的价格进行计算。

（二）动态计算模型 （IBC/COR）

当系统检测到吹氧量超过70%是，则会有副枪对钢水的温度以及含量进行检测，同时将检测到的数据反馈给二级系统，并进行相关的计算。在计算过程中主要需要数据有：吹氧量、碳含量和温度、冷却剂的使用量。

（三）自学习模型 （FBC）

自学习模型必须根据实际生产情况和相关数据及时调整。具体如下：

首先，模型的调整的主要指标：转炉炉衬的侵蚀、相关仪器的磨损程度、及时更换氧枪、氧气的利用程度、生产的损失、分配系数

其次，模型参数调整。在实际的生产过程当中，必须符合生产要求，并根据需求不断进行分析和完善。需要关注的数据指标有：氧气的利用程度、氧化镁的含量、温度、所用原料的用量。

结语

综上所述，随着自动化的不断发展，在炼铁的过程当中也实现了自动化，不断促进了行业的发展和进步。

参考文献：

[1]陈玲. PLC在球团生产自控系统中的应用[J]. 电子世界， 2017（16）：180-180.

[2]赵哲. 高炉冶炼过程炉况监控及趋势预估[D]. 2015.

作者简介：

张媛钰（1977-）女，工作单位，南京钢铁集团，江苏南通人，本科，2000.7，南京化工大学， 工程师。

（作者单位：南京钢铁股份有限公司）