趙 峰

（本溪鋼鐵集團公司煉鋼廠，遼寧 本溪 117000）

摘 要：轉爐煉鋼是鋼鐵生產過程中至關重要的一種生產技術，文章先對轉爐煉鋼的自動化控制技術及其工藝流程進行了分析，而后對轉爐煉鋼自動化控制存在的問題與措施進行分析，旨在提升國內鋼鐵企業鋼材生產質量，推動鋼鐵行業更好發展。

關鍵詞：鋼鐵；轉爐煉鋼；自動化控制；工藝流程

現如今，工業生產技術方面的革新速度不斷加快，自動化技術的運用也越來越廣泛。自動化技術的運用推動了我國煉鋼技術的發展和創新，進一步提高了鋼鐵生產效益，并為生態環境做出了巨大貢獻。在新時期，鋼鐵自動化技術獲得快速發展，鋼鐵企業要想適應時代發展，就需要提高自身生產效率與生產水平。因此，鋼鐵企業需要針對自動化控制技術的研究投入更多資金，在生產當中有效利用計算機技術，減少人工粗放式生產，最大化減少物理消耗，促使鋼鐵生產實現自動化與現代化。

1 轉爐煉鋼自動化控制技術分析

1.1 基本原理

轉爐煉鋼技術自動化控制技術包括了計算機信息網絡技術、工業控制技術以及檢測技術。以往煉鋼是以鐵水、鐵合金及廢鐵為主要原料。在高溫作用下形成化學反應并結合，制造成鋼材。轉爐煉鋼自動化控制技術是基于計算機對以上原料數據加以分析，從而計算出將要制造的鋼種，所需的溶劑加入量、氧槍吹入高度、底吹量、吹氧量等數據，之后在吹煉后期對出鋼水溫度與成分進行再一次檢測，得到數據后通過各系統設的配合，采用自動化控制技術來煉鋼，確保達到預期目標，獲得高質量、高品質的鋼材。

1.2 基本操作內容

轉爐煉鋼自動化控制內容首要工作是對煉鐵廠提供的鐵水加以預處理，之后再對經過預處理后的鐵水進行冶煉加工，最后加工成鋼材。此過程中包括了對鐵水氧化、去除雜質，確保鐵水成分的純凈。之后添加特定量的石灰形成氧化性的爐渣，加熱到一定溫度之后添加進氧化劑與合金原料生成鋼材料。在采用自動化控制技術中，需要計算機與控制設備的相互配合，嚴格把控操作進度與流程，在出鋼時需要注意做好擋渣工作，這將對鋼材質量與品質具有直接影響。

2 轉爐煉鋼自動化控制技術分類

近年來，我國鋼鐵產量始終穩居全球第一，據數據顯示，我國 2020 年總共產出鋼鐵 10.65 億 t，占全球鋼鐵產量的 57.1%，是排在第二的印度與第三的日本的十幾倍。2019 年，我國生產粗鋼數量高達 9.96 億 t，占全球生產總量的 53.31%，這足以體現我國鋼鐵行業發展的重大改變。而隨著社會不斷發展，各種先進技術在各領域獲得了廣泛運用，下面主要分析了轉爐煉鋼自動化控制技術分類。

2.1 轉爐煉鋼檢測技術

轉爐煉鋼檢測技術其實就是檢測轉爐煉鋼的過程。轉爐內裝置了許多儀器儀表，可以收集熔鋼過程中的溫度、成分、轉爐內的熔鋼信息。工人記載下儀器儀表各項參數，以檢測技術對轉爐儀器數據進行實時分析，讓轉爐煉鋼實現自動化控制具備了一定的數據支持。作為轉爐煉鋼實現自動化控制的基礎，儀器儀表檢測著自動化煉鋼全過程，可以避免轉爐煉鋼自動化控制過程存在問題和不足。

2.2 自動化控制技術

自動化控制技術是基于信息化技術形成的，借助計算機網絡準確與便利的優勢，提高了效率，可以及時發現轉爐煉鋼當中存在的問題，同時進行智能控制，大幅度提高了鋼材質量。轉爐煉鋼自動化控制技術包括兩種：動態控制模型與反饋計算模型。由于兩種技術有不同作用，所以轉爐煉鋼當中所檢測的內容也不一樣。動態控制模型更多的是對轉爐煉鋼當中氧氣與冷卻劑含量進行監測，看含量符合要求與否，同時及時調整轉爐煉鋼當中的含碳量與溫度。而反饋計算模型主要是監測動態控制模型，假如動態控制模型監測出現問題，或者數據出現問題，反饋計算模型就會及時加以調整，盡可能減小誤差或者防止出現誤差。動態控制模型與反饋計算模型相互配合，達到自動化控制技術要求。采用自動化控制技術，一定程度上節約了人力資源成本，防止出現原料浪費情況，并提高了控制當中的準確性，充分體現出現代化與信息化發展的優勢。

2.3 廢氣分析檢測技術

現如今轉爐煉鋼自動化控制技術中，重點采用了爐定碳法這種廢氣檢測技術，檢測企業主要是轉爐設備中的轉爐廢氣，其具有較強毒性，嚴重危害到環境，所以需要加以檢測處理。檢測過程中，要在對廢氣進行計算處理時進行脫氮與脫碳處理，從而明確轉爐內有沒有大量的碳含量。鋼水的碳含量與自動化檢測鋼水成分可以通過這些監測信息實時體現。

2.4 爐氣定碳和副槍結合

爐氣定碳和副槍相結合一樣可以用于廢氣計算，重點對轉爐煉鋼過程中脫碳的速度進行計算，以此掌握轉爐煉鋼自動化狀態。根據以副槍為主的技術，爐氣定碳法具有次要作用，計算轉爐中殘留碳的具體含量，以明確轉爐中的含碳量。爐氣定碳與副槍結合的技術有助于提高計算的正確性與速率，從而提高轉爐含碳量，為自動化控制生產提供相應的數據支持，促使轉爐煉鋼自動化控制更加有效。

2.5 數學模型技術

爐內自動化控制的靜態控制與動態實時控制都是基于數學分析，特別是依照所建立的數學模型的分析與計算過程，以此明確爐內在化學平衡方程中化學反應的細微變化。數學模型計算能夠了解到爐內的氧氣含量變化與氧槍溫度變化情況，從而決定技術人員進行估算錘煉程序操作，結合副槍反饋的信息數據參數加以分析調整，保證爐內自動化控制順利推進。

2.6 人工智能化

伴隨著人工智能技術快速的推廣普及，許多大型工廠設備中都開始擴大人工智能的使用范圍。轉爐煉鋼自動化控制設備中使用人工智能，可以大幅度提高設備整體的自動化效率，減少因人為操作失誤的情況。大范圍使用人工智能技術，轉爐煉鋼自動化控制技術可以促使效率與質量實現雙提升，產量與成本實現雙控制，有助于推進鋼鐵企業進一步發展。

2.7 圖像處理判定技術

圖像處理判定技術與光譜光學判定技術相差無幾，是一種非接觸測量技術。此技術主要是實時監測轉爐爐口火焰變化情況，從而收集有用的潛在信息。收集信息主要是通過分析紋理、提取特征、顏色模型轉換等方式實現，信息和煉鋼過程及火焰圖案相關，再收集到潛在信息之后進行系統建模，以此預測判斷終點。

2.8 智能終點控制技術

神經網絡與專家系統是此項技術的代表，此項技術主要關注轉爐煉鋼過程中的各項依據，重點優化控制煉鋼過程，并轉變了以往追求煉鋼過程深層規律的工作方法。所以這一技術在具體工作中獲得大面積推廣，國內許多鋼鐵企業在轉爐煉鋼自動化控制中采用了神經網絡技術，但日本與韓國處于相對領先地位。總的來說，這幾項技術都主要對輸入、輸出量進行考察，在一定程度上減少了隨機誤差，確保精度可以符合要求，具有極為顯著的優勢。

3 轉爐煉鋼自動化控制技術工藝流程分析

3.1 供氧系統

供氧系統可以控制氧槍位置和供氧量，根據計算模型收集數據并進行動態控制。氧槍的位置是能夠隨意變動，同時結合反饋數據調整特定位置的供氧量，從而起到減少含氧量，提高鋼鐵純度的作用。這一系統可以實施收集數據，通過聯結設定的程序，有效改進吹氧量，合理把控和鋼液液面間的差距。

3.2 原料系統

此系統能夠實現對鐵水、廢鋼、鐵合金等原材料進行稱量，采用專業性的設備來改動配比，同時完成鐵水去皮稱重工作。當完成稱量之后，基于此程序對配料進行動態化配比，把控原材料配比，直到實現最佳配比。因為原材料來源廣泛，要通過減少能耗的數據模型，來把控鐵液的物理熱及其組分間化學反應。

3.3 副槍系統

由于自動化程度不斷提升，鋼鐵生產行業中廣泛采用了副槍系統。副槍系統自動化程度比較高，能夠較好檢測鋼液中的碳含量與鋼液的溫度，同時和相應的標準進行比較。副槍系統能夠采用副槍探頭，把探頭伸入鋼液中，收集即時數據，并把數據結果傳輸到計算機中，從而為構建數據模型提供一定的數據支撐。

3.4 廢氣測量系統

煉鋼時會形成一定量的廢氣，通常情況下，廢氣主要由二氧化碳和一氧化碳構成。為了有效控制廢氣含量，應該在轉爐內裝置廢氣成分監測系統，以此有效監測廢氣濃度，從而準確評判轉爐內鋼液碳含量的濃度，同時基于此，結合副槍系統收集的數據來有效監控轉爐中的各項生產指標，進而全方位提高鋼鐵生產質量。

4 轉爐煉鋼自動化控制技術中常見問題與對策

4.1 開閘跳閘問題

開閘跳閘通常和變頻器相關。要想解決這一問題，要求人員檢測變頻器是否出現問題，一旦存在合閘接觸不良問題，就應該重視變頻器的檢查。工作人員還應該對操作位置偏差加以計算，同時控制輸出參數，通常是把參數控制在零，以此實現合閘操作。開閘跳閘問題檢測不僅要求工作人員具備豐富的專業知識，可以快速查找到出現問題的儀器，還需要實施專業化方式，防止應出現故障而對整個生產線帶來不良影響。

4.2 信號傳輸問題

自動化控制系統運轉要有穩定的信號傳輸作支撐，系統通信斷開或信號被干預，都會使執行機構誤動作或不動作，也可能使顯示單元誤顯示或不顯示，從而造成無法預測的后果。如屏幕顯示失誤或顯示的數據明顯不正常，可判斷成系統通信故障。對此，應先檢查相關的信號指示燈，之后查看網絡通信線路接觸情況是否良好或中斷，交換機接口有沒有彈片斷開等問題。

4.3 搖爐異常問題

搖爐控制需要依靠電氣系統輔助，通電正常并且電氣系統穩定運行的狀態下，假如搖爐出現異常問題或不能搖爐，就需要檢測氧槍部位與潤滑溫度正常與否。一旦搖爐不正常或者自動化控制系統出現問題，轉爐中的高溫鋼液就會致使轉爐受損，一旦鋼液溢出還會造成生產事故。當出現以上問題時，需要立即實施應對策略，實施強制執行模式來強行控制轉爐。此模式是由專門的線路把主控臺連接搖爐，操作臺安裝對應的按鈕，從而不會因自動化系統與其他線路影響，確保操作的穩定性。

4.4 氧槍上提問題

出現這一問題一般是因為制冷劑流量不正常變化導致的，如果制冷劑流量要比標準數值低，就致使氧槍上提。另外，氧槍升降與位置變動更多是電力系統進行，所以如果出現氧槍不能提槍和自動提槍情況，在排除生產工藝與控制系統因素影響之后，就應該考慮是否氧槍的電氣系統出現問題。

5 結 語

綜上，面對當前國家實行的標準，煉鋼產業存在較多的困難，轉爐煉鋼產業環境較為惡劣，同時操作過程相對復雜，對技術的精密度具有較高要求。只有依靠先進的科技，推進轉爐煉鋼實現自動化控制技術，才能緩解煉鋼產業面臨的困境。通過達到以上要求，來確保生產出高品質的鋼材產品，為煉鋼企業帶來更高的效益。可以說這一技術對鋼鐵企業起到了重要的推進作用，進一步優化了工業產業生產結構，相信這種人工智能科技將在今后獲得更加廣泛的運用。

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