自动化炼钢过程控制技术应用分析

李海斌

摘 要：自动化炼钢过程控制技术能夠实现对炼钢过程有效的监管，对实现产品质量控制，提高钢材生产工艺水平具有重要的意义。文章对自动化炼钢过程控制技术、自动化炼钢过程控制技术系统技术及流程、自动化炼钢过程控制技术应用进行了分析，得到了自动化炼钢技术的应用主要包括跟踪环节、炼钢物料管理、生产系统通信管理等结论，期望对提高自动化炼钢过程控制技术水平有所帮助。

关键词：自动化炼钢;过程控制技术;应用分析

0 引言

自动化炼钢过程控制技术中包含原材料、辅料的标准配置控制，不仅包括生产环节的实时监控控制，还包括成产工艺、生产技术、成品监测等多方位的控制。通过标准化的技术控制不仅有利于成本优化，还保证了自动化炼钢过程的成产质量。由于是自动化控制体系，所以在具体的控制中利用了计算机技术，实现了信息的保存、共享等功能，以此形成了良性的生产控制体系，为保证生产质量，提高生产效率提供了有利条件。

1 自动化炼钢过程控制技术的概述

自动化炼钢过程控制技术和传统的炼钢技术不同之处是实现了自动化控制，即将炼钢的整个过程融入到自动化体系中，通过计算机系统的接入，来实现对整个炼钢过程中炼钢技术、炼钢程序等进行的控制和管理，这种控制和管理摆脱了传统技术的弊端，提高的生产效率，减少了人员的参与，所以节省了投资、生产成本。自动化炼钢控制技术主要包括检测技术、自动化技术、控制系统三项主要的技术，经过功能细分之后，还包括预期目标评估、分析判断、信息处理等具体的技术。其中，检测技术是自动化炼钢过程控制技术的前提，需要对炼钢过程中使用的测量仪器进行检测，才能发现问题，解决问题，找到相应的控制解决方案。因此，检测技术首先要对炼钢生产过程中仪表测量工具进行检测，主要的应用技术有废气分析检测技术、副枪检测技术等。自动化技术主要包括自动化控制技术、模型控制技术、人工智能技术等。控制系统主要是对自动化炼钢过程控制中的系统控制技术，包括：直接控制系统和间接监控系统，以此来形成健全的自动化炼钢过程控制技术控制体系，为提升炼钢工艺质量打下坚实的基础[1]。

2 自动化炼钢过程控制系统技术及流程

2.1 自动化炼钢过程控制系统技术

炼钢过程是一个动态化的控制过程，在进行控制技术系统设计的时候，要立足于炼钢技术的特殊属性，来进行针对性的控制。由于炼钢过程包含了多项内容，因此进行控制技术系统设计的时候，需要考虑造渣、供氧、终点控制等内容，通过自动化炼钢过程控制技术系统的设计后需要满足系统的可查看性，能够通过系统监测整个自动化炼钢全过程，还要满足错误更正、目标预测、反应迅速、吹炼终点命中准确等特点。因此根据这些属性制定了满足自动化炼钢过程控制所需要的系统，包括三个级别其中L2级别是炼钢全过程控制;L1级别是基础控制，主要是质量监测系统的控制，比如仪表控制、电气控制等，而L2级别的主要是通过计算机系统和L1系统控制中的仪表、电气等质量仪器连接构成的系统控制;L1主要是进行自动化炼钢过程中生产设备、设备故障等维系生产的控制，L2主要是对生产工艺、工艺顺序及设备等控制。此外，数据还具有互通性，L1中的数据可以为L2系统提供数据参考。此外，在此基础上，还预留了L3生产管理入口，可以接入硬件活软件应用系统[2]。

2.2 自动化炼钢过程控制流程

自动化炼钢是一个多程序的复杂过程，因此为了保障技术控制系统更好的发挥作用，要明确炼钢的各个环节，进而实现高效的控制。首先，要做好自动化炼钢开始前的准备工作，比如置顶自动化炼钢过程中钢水的温度、成分、钢水量、目标水温等，以此建立初次预算模型，计算出炼钢过程中需要的材料种类、重量等。然后，在根据钢种类、废铁种类及重量、钢包容积等建立第二类模型，计算出硫成分在铁水中的含量。其次，在进入到原料环节中，应计还应计算出启动喷吹计算模型，在该模型中需要对自动化炼钢过程中的副原料、氧气流量、副原料批量和准确时间等进行计算。最后，对吹氧量进行控制，一方面当吹氧量提升到一定程度时对钢水含量进行检测，另一方面对钢水温度进行测量。然后，通过检测出的钢水含量、钢水温度结果进行调整，并在出钢期间做好合理的控制，如果发现没有达到出钢的标准，则应该建立补吹模型，并根据模型计算出需要补吹的具体氧量，以此完成自动化炼钢过程。

3 自动化炼钢过程控制技术应用

3.1 过程跟踪环节控制技术的应用

自动化炼钢是一个复杂、漫长的过程，在这个过程中如何实现对炼钢质量的控制，需要对炼钢过程进行跟踪，以此来形成有效的控制体系。这种控制技术是对炼钢自动化过程的具体工作需求进行的过程跟踪控制，通过过程跟踪达到对炼钢技术、炼钢工艺等控制，保障炼钢程序满足标准。主要包括的跟踪技术环节有溅渣护炉、出钢、二次吹练、主吹、二次处理等环节，对这些环节的控制体系为自动化控制体系，将其投入到计算机自动化控制体系中，使其能够借助自动化系统完成信息查询工作，明确在自动化炼钢过程中所需要的钢材量、副材料含量等信息。其次，还可以完成炼钢过程中的信息数据处理以及处理后的反馈等功能，以此实现对自动化炼钢过程中各个环节的有效控制。此外，需要注意的是炼钢过程是一个系统的过程，涵盖的范围、内容较多，因此过程跟踪环节的技术控制应是系统的技术控制，包括生产计划、生产信息、生产所需钢材原料以及其它辅料、模型分析、生产进程等多个方面，是一个系统化、宏观性的控制技术体系[3]。

3.2 炼钢物料管理技术控制

自动化炼钢过程是一个标准的炼钢构成体系，在这个体系中不仅是对炼钢工艺、炼钢技术进行的控制，还包括对炼钢所需物料的控制。物料的使用情况、使用标准如何关系着炼钢质量和效果，因此自动化炼钢过程控制技术中也包含物料管理技术控制。炼钢过程中对物料的使用是有一定标准的，需要计算炼钢温度、废钢重量等模型体系，在此模型体系下来进行物料的控制。物料管理技术控制的内容主要体现在以下几个方面：第一，建立自动化物料模型框，建立框体的范围是截取一个炼钢阶段的范围或周期，明确使用材料用量、材料标准等情况。第二，在第一步的基础上，确定好钢含量的用量标准之后，然后进行钢的融化工作，并在钢融化之后对其进行冷却处理，为之后的炼钢程序提供条件。第三，冷却之后的原材料也具有相应的加工时间，根据工序原理和炼钢技术需求来设置科学的炼钢时间，以此对炼钢材料进行再次加工处理。第四，在上面阶段中对钢水进行了二次处理之后，需要和副材料进行融合，以此为进入到炼钢过程提供原料基础。

3.3 生产系统通信管理技术控制

生产系统是对自动化炼钢过程控制的主要系统，也是自动化炼钢过程控制技术主要的控制技术。由于炼钢自动化过程是一个复杂、相互联系的过程，所以对生产阶段的控制技术应做到互通有无，能够利用控制系统做到信息的共享，满足整个炼钢生产过程的信息需求。因此，生产系统通信管理技术尤为重要，在具体的炼钢生产中：一方面包括了自动控制体系，该体系主要包括生产信息的全部内容，只要炼钢人员输入了生产标准、所需材料等之后，就会生成系统信息，实现各个炼钢生产阶段的信息共享。另一方面，对每个生产阶段都能实施控制，并进行信息的反馈，每个过程的生产信息的反馈非常重要。因为，这和下个环节具有紧密的联系，比如材料融合温度、时间等，这些信息的及时反馈对提高工作效率，减少人工信息收集成本具有重要的意义[4]。

3.4 自动化炼钢管理技术控制

自动化炼钢管理技术能够从整体上控制炼钢质量，保证炼钢成品符合市场标准。这种技术贯穿于整个自动化炼钢过程中，从原材料选择到生产过程，到成品监测是一个系统的管理过程，自动化的控制体系下的炼钢成品的精准度较高，所以产生不合格产品的几率较低。比如在原材料冷却的环节中，利用的是数字化控制技术，该技术会对废铁融化过程中的含量进行监测、反馈，对融化后产生的废铁包含物质的种类、类型等进行监测，发现和生产工艺不匹配后，系统会自动反馈信息，提出警示。其次，在炼钢期间，自动化控制会有效的控制炼钢的温度，调节按照三个档位进行，以此保证各个阶段的炼钢温度需求。此外，还包括成品监测系统，发现产品不达标之后，给予驳回的警示。

4 结语

自动化炼钢过程包含多项内容、多个环节，是一个复杂的自动化炼钢构成体系。在这个体系中包含两个系统控制，分别为L1级别是基础控制、L2级別是炼钢全过程控制，在此控制体系下，形成了自动化炼钢过程控制流程，通过对每个生产环节进行模型控制，实现自动化炼钢过程。在具体的技术应用中主要包括过程跟踪环节、炼钢物料管理、生产系统通信管理、自动化炼钢管理等技术的应用，以此形成全面的自动化炼钢过程控制技术体系，为保障成品质量提供了有利条件。

[参考文献]

[1]李宽.自动化炼钢过程控制技术的研究与应用[J].中国金属通报，2020（10）：85-86.

[2]周天平，唐昊天，龙芝琳.自动化炼钢过程控制技术的分析与应用探究[J].科学技术创新，2019（23）：165-166.

[3]赵昕.自动化控制技术在轧钢生产过程中的应用分析[J].电子测试，2019（8）：126-127.

[4]修国顺.自动化炼钢过程控制技术的研究与应用[J].山东工业技术，2018（18）：16.

（编辑 姚 鑫）