李 磊
（江西新鋼建設有限責任公司，江西 新余 338000）
摘 要：基于鋼材市場對鋼產品質量提出的要求越來越高，國內鋼鐵行業應當加快轉爐煉鋼技術的改革速度，提升生產水平，提高鋼產品質量，減少能源耗費，與國際大型鋼鐵企業強強聯合。近幾年，轉爐自動化控制技術在煉鋼過程中使用，促進煉鋼效果持續提升，增強使用價值及其精度，提升了鋼鐵行業的生產效益。面對煉鋼行業的持續發展，加大對自動化控制技術的應用力度，不僅能夠減少人力、物力、財力的投入，而且能夠提高鋼鐵行業的生產效益與整體質量，達到有效控制目標，從而增強轉爐煉鋼技術應用效果?；诖?，文章先簡單敘述了轉爐煉鋼自動化控制技術概述，闡述其應用優勢，進一步探討冶金轉爐煉鋼自動化控制技術策略，僅供參考。
關鍵詞：冶金企業；轉爐煉鋼；自動化控制技術
伴隨鋼鐵行業的迅速發展，鋼材生產質量不斷提高，要求煉鋼過程減少能源消耗，面對國際鋼材市場激烈競爭趨勢，如何占據穩定地位，勢必增加國內鋼鐵行業的壓力。因此，要求鋼鐵行業積極優化煉鋼技術，充分利用自動化管控技術，促進鋼鐵行業生產質量與生產能力有效提升，從而增強鋼鐵企業的市場競爭力。鋼鐵行業在煉鋼中采用自動化技術為主要目標，在于提升煉鋼水平和鋼產品質量，降低煉鋼成本及能耗，助力鋼鐵行業在市場上占據穩定地位。而在轉爐煉鋼流程中應用自動化控制技術，還能提升資源應用效率、降低煉鋼成本以及減少廢鋼產生，還能提升鋼產品的煉制效果，滿足行業的應用需求。
1 轉爐煉鋼自動化控制技術概述
1.1 轉爐煉鋼技術
轉爐煉鋼，借助鐵合金、鐵水、廢鋼等原材料，按照加工鐵水可能形成的熱量原理，配合轉爐溫度提升，體現高溫情況下廢鋼和鈦合金的化學反應。同時，二者產生的化學反應會形成熱量，這種熱量融合在一起可以發揮轉爐煉鋼生產流程的助力作用。目前社會對于鋼鐵產品需求量越來越多，這是傳統煉鋼技術無法做到的，由于傳統轉爐煉鋼技術耗能較高、生產效益不高等，逐漸被社會拋棄，所以，要求冶金行業充分利用轉爐煉鋼自動化技術，簡化煉鋼過程，提高鋼產品生產質量，從而提升鋼鐵行業的最大化經濟及社會效益[1]。
1.2 轉爐煉鋼技術自動化發展現狀
隨著世界鋼鐵工業的發展，鋼鐵制造模式在近 20年來已經趨于模式化，在新的互聯網、大數據時代下，將鋼鐵制造向個性化、定制化、多批量、小品種的生產模式轉變，已經成為鋼鐵業發展的重要方向。中國國內的鋼鐵企業在前十年進行了迅速的產能擴張與基礎技術升級，未來，基于智能化的工廠改造技術將成為鋼鐵行業發展的重點方向。智能煉鋼控制系統是一種模塊化的集成系統，應用于智能煉鋼領域。該系統引入了先進的自動化控制技術、數據分析技術和優化算法，實現了對煉鋼過程的實時監控和自動控制，從而提高生產效率、降低生產成本、優化產品質量并實現綠色生產。
智能煉鋼控制系統的主要結構模塊包括：鋼水預處理智能控制系統、熔劑上料智能控制系統及轉爐煉鋼智能控制系統。
2 轉爐自動化煉鋼技術的優勢
2.1 有助于提升煉鋼的生產效率
鋼鐵行業采用轉爐煉鋼自動化技術，可有效提高鋼產品生產效率。目前國家高度提倡節能降耗、綠色環保及循環觀念，要求各個行業必須朝著降耗、提高產能的發展方向前進。鋼鐵行業作為產能及耗能較高的代表性產業，更要減少煉鋼能源消耗，使其向綠化、環保、節能等發展方向邁進。將自動化控制技術引進煉鋼過程當中，既能減少能源消耗，又能降低鋼材浪費率，緩解資源耗費和環境污染。轉爐煉鋼流程中采用自動化控制技術，又能提升鋼鐵行業的生產效果、滿足低耗發展目標，展現煉鋼行業的實力，輔助其搶占市場地位[2]。
2.2 有助于提升煉鋼的質量
目前，鋼鐵行業使用轉爐煉鋼自動化控制技術體現在副槍測溫與連續分析氣體兩方面，確保系統的運行處于穩定狀態，而自動控制技術能讓二者相互配合的更加緊密，保證降低氧氣含量過程中，鋼水氧化會隨氧氣含量下降的幅度而逐漸下降，促使鋼產品的純度全面提高，同時縮減煉鋼時間、減少能耗，確保鋼產品生產質量的穩定性提升，助力鋼鐵行業成本投入有效減少[3]。
3 冶金轉爐煉鋼自動化控制技術
3.1 轉爐煉鋼的控制技術模型
在轉爐自動化煉鋼技術的使用過程中，包含動態化控制和反饋計算兩大模型，以科學控制體系管控含碳量和吹煉終點操作流程。動態化控制模型主要針對煉鋼中的氧氣冷卻計量監控和需求量檢測展開，能夠合理計算鋼水溫度數值、含碳量數值。另外，在測量動態計算模型數據中，利用反饋計算模型需要按照誤差大小調整計劃，并補充轉爐煉鋼材料。
3.2 轉爐煉鋼中人工智能技術的應用
人工智能技術是利用計算機科技模擬人類思維，其在轉爐煉鋼流程中的使用，完全可以替代傳統的煉鋼流程，采用現代化計算機技術，減少人力資源的投入，促進轉爐煉鋼效果持續提升，從而助力其智能生產與發展。
3.3 轉爐煉鋼中的模型研究
轉爐煉鋼中的智慧優化模型建設，主要是以常規的人工管理方法和手段為依據，提取其中的關鍵信息和主要行為操作邏輯，利用人工智能技術進行人工模擬，將其轉換成以信息技術、計算機、互聯網為載體的智能控制模型。另外，熱平衡原理與化學反應也有效用于動態化控制技術之中，這對研究模型至關重要，利用該技術手段既能實現煉鋼效果的不斷提升，又能針對性處理鋼鐵行業生產流程的一系列問題[4]。圖 1 所示則是常規的轉爐煉鋼自動控制模型結構，其中涵蓋了生產線運行期間的多種模塊，能夠實現集成化管理和一體化調控。
3.4 冶金轉爐煉鋼檢測技術
3.4.1 廢氣分析檢測技術
只要是煉制鋼鐵就會產生大量廢氣，包括 CO、CO2、H2 等，轉爐煉鋼流程也不例外。轉爐煉鋼過程中，采用檢測廢氣技術可以結合爐氣定碳和副槍技術，后者為檢測廢氣技術中的重點，以此為前提按照廢氣實況研究脫碳速度，采用煉鋼中廢氣排放和流量成本，做好鋼液殘留含量的合理計算，如此，即可獲得轉爐碳含量。
另外，采用副槍法還能持續提升轉爐含碳量的測量精度，有效減少出現人員操作問題的概率，提升轉爐煉鋼生產效果[5]。
3.4.2 副槍檢測技術
隨著社會進步與經濟發展，自動化副槍檢測技術在鋼鐵行業生產與發展中運用，已是無法阻擋的事實。從當前的實際情況來說，大量鋼鐵行業都將副槍檢測技術裝入轉爐之中。利用該技術對鋼水含量和鋼水溫度進行有效控制，減少原材料的消耗，如鐵合金、石灰等，這一流程中無需補吹鋼水，可以讓煉鋼產量最大化提高。
3.5 數據挖掘
數據挖掘需要利用人工智能化技術，找出算法數據中隱藏的數據信息，對煉鋼流程產生的信息充分挖掘，指的是利用傳感器記錄大量數據、功能技術，自動化控制技術在轉爐煉鋼流程中使用，既能提升數據的積累水平，又能提高數據信息的真實性與質量，在自動控制生產質量過程中，應當對數據價值、管理質量明確了解，挖掘轉爐煉鋼生產細節中的能耗方法，促進生產技術水平全面提升[6]。
3.6 系統功能定位
結合目前諸多企業的研究成果，自動化轉爐煉鋼控制系統的結構可以歸集為圖 2 所示。在該種結構的基礎上，還需要具備以下功能。
3.6.1 指示電氣控制
轉爐煉鋼常常會引發一些需要應急處理的電氣事故，而自動控制系統能夠為轉爐煉鋼、安全管理和質量管理提供明確依據，因此自動控制系統必須獨立于其他系統之外，能夠在出現安全隱患和其他干擾因素時，具備獨立穩定運行的能力，這樣才可以保證所有環節、流程都得到全面的監管。因此，系統需要配備指示電氣控制系統，能夠集中體現電氣設備、生產線運行期間存在的實際情況，從而進行精準管控。
3.6.1 對儀表監視的控制
通過計算機技術將轉爐煉鋼流程體現在儀表監視系統之中，然后連接網絡服務器和主機，即可達到實時控制煉鋼流程的要求。這種結合計算機主機的操作方式，可在操作出現問題時，以此代替主機繼續操作，數據安全性更高，且更加穩定。計算機技術要求對部分網絡服務器進行檢測，將檢測鐵水及廢鋼用量的真實數據展示在儀表的顯示器上，儀表畫面上還能實時展示冷卻水壓和 O2、N2 等數據，做好各類氣體數值的科學調整。
4 轉爐煉鋼自動控制系統的程序開發和細節
轉爐煉鋼自動控制系統運行的核心在于數據采集，因此針對數據采集需要專門建立管理平臺保證自動化控制系統得以穩定運行。通過采集數據的相關程序，對數據量進行有效監測。利用轉爐推算與處理采集且完成計算的數據，以合適算法控制功能模塊。生產中所需的采集及儲存數據納入通信模塊當中，而后將其視為完整的系統，輸入采集、數據追蹤及數據模塊系統之中，通過自動化控制及初始化檢測，利用生產數據追蹤模塊流程，加強自檢電力系統的設置，直接測試所得數據并完善，間隔 2s 就要進行一次數據采集，在滿足傳輸控制要求后，即可實現分時上傳，實現數據精度及采樣效率全面提升。將其儲存至數據庫當中，使轉爐煉鋼系統要求得以滿足，提升轉爐數據真實度。如何實現煉鋼質量實現短時間提升，應該從提升及時傳輸及化驗分析層面入手，做好轉爐煉鋼及微調加料流程的控制工作，在碳雙控制與最終的溫度中科學設計煉鋼時間，選出合適的化驗樣品，使爐前及時送檢。工作人員要想調整好化驗時間，應該在系統上加設時間控制器，以此來深度分析煉鋼生產質量，為了提升化驗精度，要求從技術員經驗上下功夫，保證編寫的程度更合理，即便是報爐次流程也不會影響到操作時間。通過在相關模塊中傳輸按鈕信號，助力轉爐煉鋼效果有效提升。
5 轉爐煉鋼自動控制系統升級的效果分析
5.1 增強了原輔料管理的精細化程度
轉爐煉鋼運行期間的原輔料管理是運行質量和效率的重點，本次研究在于針對二級轉爐系統進行自動化控制體系的升級，并且考慮廢鋼成分、冷卻效率等方面的重點需求，嚴格按照廢鋼標準進行系統設計。因此，在自動控制系統中增加了廢鋼信息反饋機制，通過檢查最終固體成分中的廢渣含量和來源，形成廢渣處理模型，自動控制系統能夠結合生產廢渣的實際情況進行回收利用，同時和原輔料相關的石灰抽檢、白云石質量檢測等等也形成了相應的反饋機制，能夠提升原輔料管理的精細化水平。
5.2 提升了數據管控的精準性
基于鋼產品競爭日益增強的趨勢下，傳統鋼產品煉制中的轉爐煉鋼技術早已滿足不了市場要求，要求鋼鐵行業充分利用轉爐煉鋼技術，達到自身的可持續發展目標。轉爐煉鋼自動化控制技術又能降低能耗、減少成本投入，完善轉爐煉鋼的自動化控制技術，促進煉鋼質量持續提升。
轉爐煉鋼自動化控制技術使用效果會受到計算系統精度的直接影響，如何提高煉鋼自動化技術中特種標定碼的應用精度，應該定期在系統中標注，明確鐵水比例，使終點渣計量系統的管理精度持續提高，減少過爐頻次，減少整體流程中爐次間中的二氧化碳量，利用綜合加料、拉位操作等模式，促進轉爐煉鋼的自動化控制水平全面提高，增強煤氣回收管理效果。
6 結 語
鋼鐵行業正在全面推廣與運用轉爐自動化煉鋼控制技術，面對鋼材市場結構的不斷轉變，從根本上有效創新了鋼鐵產品，有效提升轉爐煉鋼生產中的自動化控制技術應用效果。在鋼鐵產能中，應用自動化煉鋼控制技術與冶金工藝所追求的提高要求完全契合，明確管控煉鋼中廢鋼以及鐵水等材料的浪費情況，加強其添加比例及含量實用性的控制，在煉鋼階段應用實時監測儀表、檢測儀器，減少自動化系統的能耗，在持續完善與分析生產系統當中優化不足之處，保證轉爐中氧氣、冷卻水含量及純度，從而提升鋼水質量。
參考文獻
［1］霍建波，張偉華，辛樂凱.冶金轉爐煉鋼自動化控制技術分析［J］.市場周刊：商務營銷，2019（66）：1.
［2］房立文.冶金轉爐煉鋼自動化控制技術的分析［J］.山西冶金，2023，46（2）：59-60+71.
［3］冀風雷. 轉爐煉鋼自動化控制技術探究及常見問題分析［J］.工程技術（文摘版），2021（6）：269.
［4］霍建波，張偉華，辛樂凱.冶金轉爐煉鋼自動化控制技術分析［J］.市場周刊·理論版，2019（66）：123.
［5］胡志剛，唐恒國，張占省.轉爐爐氣分析與"投彈"檢測相結合在自動化煉鋼技術中的應用［J］.中國冶金，2010，20（1）： 42-45.
［6］寇建兵.基于轉爐煉鋼技術的自動化控制分析［J］.數碼設計，2020，9（12）：29.