摘要：本文提出了鋼鐵分析檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化的概念，并以實(shí)物流過(guò)程自動(dòng)化，分析檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化，信息流過(guò)程自動(dòng)化及自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)，闡述鋼鐵分析檢測(cè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化在科技發(fā)展領(lǐng)域的作用。隨著機(jī)電一體化裝備技術(shù)、新型儀器化技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)等高科技的迅速發(fā)展，鋼鐵分析檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的緊密結(jié)合已顯示出廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：鋼鐵分析檢測(cè)；自動(dòng)化技術(shù)

隨著當(dāng)今鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的大型化、現(xiàn)代化、生產(chǎn)過(guò)程越來(lái)越高速化、連續(xù)化、自動(dòng)化，分析檢測(cè)系統(tǒng)的配備除滿足分析檢測(cè)的準(zhǔn)確性外，還要求具備適時(shí)性、快速性。傳統(tǒng)的分析檢測(cè)方法，如碳硫分析儀、光譜分析儀等大型精密儀器，逐步淘汰了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，已無(wú)法適應(yīng)生產(chǎn)的快節(jié)奏。而是大多數(shù)大型鋼鐵企業(yè)都開(kāi)始引進(jìn)先進(jìn)的分析檢測(cè)儀器，提高自身鋼鐵分析檢測(cè)的自動(dòng)化水平?？梢?jiàn)，將分析檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化作為系統(tǒng)的觀點(diǎn)考慮并加以現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，國(guó)內(nèi)還遠(yuǎn)不成熟，國(guó)際上也正處于不斷探索前進(jìn)的狀況。現(xiàn)就筆者近年來(lái)，在鋼鐵分析檢測(cè)自動(dòng)化實(shí)踐中形成的一些不成熟的觀點(diǎn)探討如下。

1 樣品實(shí)物流過(guò)程自動(dòng)化

實(shí)物流過(guò)程是指被分析檢測(cè)的對(duì)象既試樣的流轉(zhuǎn)過(guò)程。一般有以下幾個(gè)主要過(guò)程：原料進(jìn)廠的樣品采集、制樣和傳送，如礦石、精粉試樣流轉(zhuǎn)；中間產(chǎn)品的樣品采集、制樣和傳送，如燒結(jié)礦、鐵水、鋼水、鋼坯料試樣流轉(zhuǎn)；成品的樣品采集、制樣和傳送，既成品鋼材試樣的流轉(zhuǎn)。

樣品從被采集開(kāi)始，經(jīng)過(guò)加工制成適應(yīng)于某種分析檢測(cè)方法的試樣，到最終被送至某類儀器分析檢測(cè)，始終是一種實(shí)物形態(tài)。一方面，實(shí)物本身在流轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)該一直具有其代表性，才能保證分析檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性；另一方面，流轉(zhuǎn)過(guò)程還應(yīng)該滿足快速性以保證工藝上對(duì)分析檢測(cè)數(shù)據(jù)的適時(shí)性要求。而傳統(tǒng)的“人工取樣，肩挑步送”的實(shí)物流過(guò)程隨意性大、周期長(zhǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝和管理的要求，因此，實(shí)物流過(guò)程自動(dòng)化水平的提高是分析檢測(cè)系統(tǒng)提高準(zhǔn)確性最基本的要求，也是其提高快速性關(guān)鍵手段。

2 分析檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化

2.1 儀器化分析檢測(cè)與自動(dòng)化。分析檢測(cè)過(guò)程是指具體使用某種分析檢測(cè)方法對(duì)實(shí)物試樣進(jìn)行分析檢測(cè)并獲得結(jié)果數(shù)據(jù)的過(guò)程。傳統(tǒng)的鋼鐵分析檢測(cè)過(guò)程，是以手工化學(xué)分析“濕法分析”方法為主的。這種分析方法過(guò)程長(zhǎng)、強(qiáng)度高、功能單一、穩(wěn)定性差、人為誤差大。要在這種分析方法的基礎(chǔ)上通過(guò)裝置改進(jìn)達(dá)到實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化目的是很困難的，雖然以往也有不少提高自動(dòng)化分析程度的裝置如多元素聯(lián)測(cè)快速分析儀等面市，但這類儀器仍是基于化學(xué)反應(yīng)的改進(jìn)，不能使鋼鐵分析檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化得到根本改觀。

儀器化分析方法在鋼鐵分析檢測(cè)中的應(yīng)用，簡(jiǎn)化了試樣備制過(guò)程，取消了手工分析方法過(guò)程中的試樣粉碎、酸溶加熱分解、化學(xué)反應(yīng)、比色分析、人工讀數(shù)等繁雜流程。目前，光電直讀光譜儀已成為鋼樣化學(xué)成分分析的首選儀器，X熒光光譜分析儀則是生鐵和其它礦類樣化學(xué)成分分析的首選儀器。它的應(yīng)用是很成功的。一方面，這類儀器具有選擇性好、靈敏度高、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了其分析檢測(cè)的核心功能；另一方面，這類大型精密儀器的設(shè)計(jì)制造從一開(kāi)始就是本著高精度、高穩(wěn)定、快速化、自動(dòng)化、多功能整體優(yōu)化原則進(jìn)行的，從分析檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化的角度來(lái)看，這類儀器集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)等方面的最新技術(shù)于一體，具有相當(dāng)精密的物理與幾何光學(xué)系統(tǒng)，精密機(jī)械系統(tǒng)，電子傳感測(cè)量系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)處理及人機(jī)界面系統(tǒng)，是一種近乎完美的自動(dòng)化分析檢測(cè)裝置。其多通道、多元素同時(shí)分析檢測(cè)的快速化特點(diǎn)，多用途可擴(kuò)展的配置方式，以及多功能計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)技術(shù)，使分析檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化的提高易于實(shí)施。

2.2 分析檢測(cè)模式與自動(dòng)化。鋼鐵生產(chǎn)作為一種流程工業(yè)，規(guī)模大、覆蓋面廣、效益高。產(chǎn)品質(zhì)量控制是系統(tǒng)主控目標(biāo)之一，分析檢測(cè)過(guò)程的模式也必須適應(yīng)這種流程工業(yè)的特點(diǎn)而不同于一般的實(shí)驗(yàn)室分析檢測(cè)過(guò)程模式。因此，如何在特定的分析檢測(cè)模式下提高自動(dòng)化水平，是值得探討的問(wèn)題。 目前，國(guó)內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)在主體生產(chǎn)體系中普遍采用3種分析檢測(cè)模式，既離線分析、臨線分析和在線分析模式。3種分析檢測(cè)模式各有所長(zhǎng)。

離線分析。是一種分析檢測(cè)儀器遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的一種集中分析模式，往往一臺(tái)儀器可擔(dān)負(fù)多個(gè)工序點(diǎn)產(chǎn)品的分析檢測(cè)任務(wù)，可以充分發(fā)揮大型精密儀器的運(yùn)行效率，且儀器遠(yuǎn)離環(huán)境惡劣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)能夠保證較高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，主要矛盾是如何提高試樣傳送速度以保證時(shí)效性的問(wèn)題。這種模式下主要通過(guò)裝備可靠的遠(yuǎn)程送樣系統(tǒng)和遠(yuǎn)程報(bào)數(shù)系統(tǒng)來(lái)提高自動(dòng)化程度。臨線分析。是一種分析檢測(cè)儀器緊臨生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的專項(xiàng)單點(diǎn)分析模式。要求儀器具備較好的抗干擾、抗震、防塵、抗溫度變化性能。在這種模式下，應(yīng)盡量改善機(jī)房條件如裝備封閉式機(jī)房或集裝箱式機(jī)房，并通過(guò)裝備全自動(dòng)制樣設(shè)備及計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集與報(bào)數(shù)系統(tǒng)來(lái)提高其自動(dòng)化程度。在線分析。是一種分析檢測(cè)儀器的部分元器件或整機(jī)位于生產(chǎn)流程線上，并與被測(cè)對(duì)象直接或間接接觸的一種連續(xù)單點(diǎn)分析模式。一般稱這類儀器為過(guò)程分析儀器。在線分析是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制的必要手段，也是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的理想手段。但由于鋼鐵分析檢測(cè)過(guò)程中被檢測(cè)對(duì)象的復(fù)雜性與采樣技術(shù)上的困難性以及高靈敏、高可靠等方面的要求，這種分析模式在鋼鐵主體生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用較少，僅在個(gè)別場(chǎng)合使用，如TC氧槍探頭用于鋼水溫度、碳氧成分含量測(cè)定、質(zhì)譜儀用于煉鋼爐煙氣成分分析。

3信息流過(guò)程自動(dòng)化

鋼鐵分析檢測(cè)的主要目的是傳遞鋼鐵產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量信息，便于指導(dǎo)生產(chǎn)，控制質(zhì)量。這里所指的信息流過(guò)程，是指分析檢測(cè)得到的結(jié)果數(shù)據(jù)從分析檢測(cè)儀器處到達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需求者處或其它部門的過(guò)程。

在鋼鐵生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)鋼鐵冶煉成分信息需求是有很強(qiáng)的時(shí)效性的。特別是煉鋼爐前，要求中間冶煉鋼水成分從試樣送出至得到分析檢測(cè)的結(jié)果數(shù)據(jù)的周期控制在3min以內(nèi)，煉鐵高爐、燒結(jié)機(jī)爐前對(duì)產(chǎn)品成分的實(shí)時(shí)掌握也有相應(yīng)的周期要求。傳統(tǒng)的報(bào)數(shù)是通過(guò)電話通告或人工報(bào)告單傳送的方式進(jìn)行的，前者容易出差錯(cuò)，后者滿足不了及時(shí)性要求。因此，如何通過(guò)遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)數(shù)的方式提高分析檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)出的速度和準(zhǔn)確性，幾乎自然地成了大型鋼鐵企業(yè)要解決的問(wèn)題。在這一前提下，各種遠(yuǎn)程報(bào)數(shù)裝置應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)際上就是通過(guò)采用這種裝置，實(shí)現(xiàn)分析檢測(cè)數(shù)據(jù)信息流過(guò)程的自動(dòng)化。

3.1 分析檢測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程報(bào)數(shù)裝置的發(fā)展概況 。國(guó)內(nèi)分析檢測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程報(bào)數(shù)裝置的經(jīng)歷了從手動(dòng)到自動(dòng)的過(guò)程，大體出現(xiàn)了以下幾代傳送方式的產(chǎn)品：手動(dòng)撥碼數(shù)據(jù)輸出→多芯電纜傳送→現(xiàn)場(chǎng)燈泡或LED發(fā)光二極管顯示；手工書寫報(bào)單數(shù)據(jù)→攝像頭成像，同芯電纜圖像信號(hào)傳輸→現(xiàn)場(chǎng)電視CRT顯示；儀器串口自動(dòng)數(shù)據(jù)輸出→雙芯電纜傳輸→現(xiàn)場(chǎng)串行打印機(jī)打印；儀器串口自動(dòng)數(shù)據(jù)輸出→計(jì)算機(jī)串口自動(dòng)數(shù)據(jù)采集，專線或無(wú)線modem傳送→現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)接收，計(jì)算機(jī)CRT顯示；儀器聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)輸出→計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)線傳輸→網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)接收→現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)工作站CRT顯示。

3.2 分析儀器檢測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。近年來(lái)，國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)大型精密儀器，基本上都具有計(jì)算機(jī)RS232串行接口數(shù)據(jù)輸出的功能，有的還具有直接聯(lián)網(wǎng)功能。儀器計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信軟件接口開(kāi)始透明化，儀器廠商可為用戶提供或在隨機(jī)技術(shù)資料中寫明相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出通訊協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，用戶通過(guò)編制簡(jiǎn)單的VB、DEPHI等語(yǔ)言程序即可完成對(duì)儀器數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。

4 鋼鐵分析檢測(cè)自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

隨著鋼鐵企業(yè)管理現(xiàn)代化、裝備大型化、生產(chǎn)高速化、操作自動(dòng)化的不斷發(fā)展，鋼鐵分析檢測(cè)技術(shù)也在不斷更新，國(guó)際上先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室管理自動(dòng)化開(kāi)始朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS)就是一種集現(xiàn)代化管理方法與計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的實(shí)驗(yàn)室管理自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)。LIMS利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)采集、處理、存貯、傳輸?shù)确矫娴膹?qiáng)大功能，實(shí)現(xiàn)樣品管理，數(shù)據(jù)管理、資源管理，事務(wù)管理、報(bào)表管理等實(shí)驗(yàn)室管理的自動(dòng)化。在鋼鐵企業(yè)分析檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)行LIMS，對(duì)于優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控體系和實(shí)驗(yàn)室綜合管理，保證分析檢測(cè)數(shù)據(jù)的嚴(yán)格管理和控制，適時(shí)有效、快速準(zhǔn)確地為生產(chǎn)過(guò)程和經(jīng)營(yíng)管理提供質(zhì)量基礎(chǔ)信息無(wú)疑是極為有益的。這也是企業(yè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證，提高質(zhì)量控制與管理檔次，面向國(guó)際市場(chǎng)的需要。

參考文獻(xiàn)

[1](德)W.韋貝爾 P.席費(fèi)爾著，鋼鐵生產(chǎn)自動(dòng)化[M].許廣湘，張桂耕，萬(wàn)永銓譯 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984.66-67.

[2]朱良漪等.分析儀器手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.

[3]殷瑞鈺，那寶魁，江君照等.鋼的質(zhì)量現(xiàn)代進(jìn)展[M].北京：冶金工業(yè)出版社,1995.3-14.

作者簡(jiǎn)介：宋亞利，1997年9月至2001年6月，通化師范學(xué)院化學(xué)專業(yè)本科學(xué)習(xí)，2001年7月至今在通化鋼鐵集團(tuán)大栗子礦業(yè)有限責(zé)任公司化驗(yàn)室任分析技術(shù)員工作。