自动化炼钢过程控制技术的研究与应用

王全巍

（河钢宣钢公司，河北 张家口 075100）

在炼钢过程中展开自动化控制，不仅是现代化工业技术开发以及技术探究的具体表现形式，同时也是我国整体工业水平向着高品质及高效率方向发展的关键所在。由此可见，如何在炼钢过程中有效融入自动化控制技术、明确主要技术操控要点、分析应用效果，成为了当前工业生产技术研究的重点。因此，我国的钢铁工业必须要提高对于自动化炼钢过程控制技术的重视程度，深入探究相应的理论知识，保证在炼钢过程中能够得到更加科学、合理的控制，从而进一步提升炼钢效率以及炼钢质量。

1 自动化炼钢过程控制技术的基本概述

自动化主要就是指机械系统、机械设备在无人控制或是少量工作人员控制的前提下所展开的生产工作，同时也属于一种具有较高安全性及工作效率的技术策略。自动化技术主要采用计算机程序来展开对数据信息的调控工作，因此，自动化技术的具体实施包括了数据信息处理、操纵控制、目标评估以及自动化检测等多个方面。而将自动化技术合理引入到炼钢过程控制环境当中，就可以根据钢铁生产所涉及到的各个特定环节，实现钢铁生产数据信息的自动化操作以及自动化传输。关于炼钢过程中自动化技术的应用，在本质上属于一种科学技术融入到社会发展需求之中的具体体现，站在我国当前钢铁工业的角度上来看，积极探索自动化炼钢过程控制技术，不仅能够在最大程度上解决传统炼钢过程中存在的各种问题，还可以稳步提升炼钢的控制效率。所以，自动化技术的实际应用过程，也可进一步理解为国内钢铁工业生产技术提升的关键阶段[1]。

2 自动化炼钢过程控制系统的设计研究

2.1 自动化炼钢过程控制的困难性

由于自动化炼钢具有十分显著的综合性以及复杂性的特点，这就使其在控制方面有着相对较高的难度。首先为供氧操作，在自动化炼钢中，如果枪位相对较高，很容易在吹炼的前期阶段中就出现炉渣喷散的问题，严重时甚至还会产生安全事故，而如果枪位较低，在中期阶段炉渣就会返干，进一步引发沾枪以及金属喷溅等问题；其次是造渣操作，在有限时间内，如果辅原料填入以及枪位并没有展开科学合理的调节控制，很容易出现脱磷效果不佳以及返干等情况，这也进一步突出了枪位高低控制以及辅原料添加控制工作的重要性；最后是终点控制，由于炼钢过程中脱碳热量的提升速度相对较快，相应的终点分析时间仅仅只有10 s左右，这就很容易出现较大的终点偏差问题；此外，原材料变化、锅炉状态以及检验仪器所产生的偏差，也都会引发返干以及喷散等较为严重的问题，进一步加大终点控制的困难性[2]。

2.2 自动化炼钢的控制程序

首先，在正式炼钢之前，应当充分结合具体的钢铁成分与生产目标，以及高炉铁水分与出钢温度等指标，以此为基础来启动一次预算模型，而在模型计算的过程中，应当得出与冶炼要求保持一致的废钢类型、废钢重量以及铁水量，并在结合钢包容积状况以及目标钢种的前提下来启动二次预算模型，以保证脱硫操作能够符合标准。其次，在料装阶段，要根据主要的废钢类型、废钢体积以及铁水量等多方面因素来启动相应的喷吹计算模型，并在这一模型当中准确计算出该次钢铁冶炼的副原料质量、副枪测温实践、吹氧方式以及氧气流量，从而得出最终的液面高度。最后，在吹氧量为整体的90%左右的前提下，则要展开对炉气的持续性研究，并在实施模型之中对钢水的w（C）进行持续的检验；除此之外，还要利用副枪来测试钢水的实际温度，并充分利用所剩余的锤炼时间来对测试结果展开科学合理的调节，而在出钢的前期阶段中，如果w（C）与具体的钢水温度达到了相应的标准，就代表能够正常出钢，如果w（C）与钢水温度无法达到出钢标准，就应当补吹模型。

3 自动化炼钢过程控制技术的具体应用措施

3.1 位置控制

从自动化炼钢的实际情况来看，位置控制的主要作用就在于保证所用的氧枪能够更加准确的到达相应的吹炼位置当中，有效保障自动化炼钢的整体质量，进一步提升生产效果。然而，在实际的氧枪位置控制中，由于氧枪的升降速度得到了提升，导致位置准确性方面的控制相对困难，而在氧枪速度逐步降低的情况下，才可以提升氧枪位置的准确性，但同时会降低具体的生产效果。因此，为了更好地解决这一关键性问题，应当按照自动化炼钢生产过程中的具体技术要求，并利用电气特点以及氧枪机械来解决速度与准确性无法统一的矛盾。首先，应当对氧枪的等候位置展开科学合理的设计，在氧枪的非吹炼工作过程当中，等候点位置作为一种安全的等待位置，这就要在保证不会影响其他工艺的前提下，选择与吹炼位置距离相对较近的点位；其次，应当适当提升所用氧枪的升降速度，以保证实现更加精准的位置控制，并将其详细划分为两个主要区域，分别为减速区以及恒速区，其中的减速区主要指枪位设定位置与枪位具体位置的相关区间，在这一区间当中，通过有效结合设计位置偏差与氧枪位置，得出平滑的氧枪速度控制参数，而恒速区，则是指枪位具体参数与设计参数差距在2 m以上的区域，在恒速区当中，可以更好的控制氧枪速度的参数，稳步提升氧枪的运行速度，进而保证自动化炼钢过程能够更好的开展[3]。

3.2 安全控制

在自动化炼钢的实际过程中，为了保证所用氧枪能够安全稳定地展开工作，就应当在具体的行程范围内设计好与之对应的保护方式，例如机械控制、程序控制以及电气控制等。利用位置编码对氧枪位置进行确定，在样本的搜集过程中，由于氧枪工作具体时间为20 ms，这就需要将氧枪位置偏差控制在1 cm之内，并根据氧枪的具体位置来展开相应的逻辑分析，在最大程度上保证氧枪高速、稳定的运转。首先，在氧枪的超速控制方面，根据公式来对氧枪的速度展开详细运算，如果运算结果高于标准参数，就应当设置输出报警，在这一阶段中，相应的操作人员要及时调整好设备参数；其次，要对编码器的断线丢码展开控制，在自动化炼钢过程中，如果编码器出现问题或是短路情况，就很容易造成枪位失真的问题，进而引发错误控制，因此，这就需要对检测码所产生的变化展开深入的逻辑分析，发出对应的警报；最后，在编码器的钓点控制上，要根据编码器的动态控制情况进行检测，在根本上实现动枪关联以及输出报警的目的。除此之外，编码器当中涉及到的机械连接设备控制问题，要利用氧枪以及编码器来对钢绳滚筒进行科学合理的牵引，通过机械来实现两者间的连接。通常情况下，如果出现了连接脱落的问题，就会导致实际枪位与检测枪位出现偏差，从而丧失安全连接的主要作用，因此要对连接脱落问题展开分析并输出报警。同时，还应当在摇炉与动枪之间建立稳定连接，以此来避免各种问题出现。另外，在自动化炼钢的实际操作过程中，为了防止钢绳事故以及坠枪事故发生，要充分利用应力传感器来对张力进行测试，如果所得张力参数与标准参数不吻合，就会发出警报，而通过动炉封闭以及动枪封闭的方式，可以有效避免相应安全事故的发生[4]。

4 结语

自动化炼钢过程控制技术的分析及应用，其在本质上属于数字化技术及自动化技术在现代化工业生产中的技术归纳与科学运用。因此，这就需要进一步提升对于自动化炼钢的重视程度，同时，在自动化炼钢中，也要进一步意识到控制技术的作用以及意义，利用自动化炼钢过程控制技术来稳步提升生产效果，降低所用的生产成本。除此之外，还要在实际自动化生产之中采用不同方式对其进行控制，以在最大程度上保证自动化炼钢能够取得更加优质的效果，为我国钢铁工业的发展起到良好的促进作用。