翟寶鵬 王明林

（1.鞍山鋼鐵集團股份公司，遼寧 鞍山 114033；2.鞍鋼股份中厚板事業(yè)部，遼寧 鞍山 114002）

鋼鐵產業(yè)是一個國家的基礎產業(yè)，其產品廣泛應用于造船、鐵路、建筑等行業(yè)，其產量的高低和質量的好壞體現著一個國家的工業(yè)的發(fā)展水平，近些年來，隨著科技的進步，自動化技術也應用于鋼鐵產業(yè)的生產過程中，本文將就煉鋼中對于轉爐的自動化煉鋼系統的開發(fā)與應用進行闡述。

1 轉爐煉鋼簡介

1.1 轉爐煉鋼的概念

轉爐煉鋼是以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，不借助外加能源，靠鐵液本身的物理熱和鐵液組分間化學反應產生熱量而在轉爐中完成煉鋼過程，轉爐按耐火材料分為酸性和堿性，按氣體吹入爐內的部位有頂吹、底吹和側吹；按氣體種類為分空氣轉爐和氧氣轉爐?，F今，堿性氧氣頂吹和頂底復吹轉爐由于其生產速度快、產量大、單爐產量高、成本低、投資少等優(yōu)點，為目前使用最為普遍的煉鋼設備，轉爐主要用于生產碳鋼、合金鋼、及銅和鎳的冶煉。在上世紀及90年代，一種新的將轉爐和直流電弧爐結合在一起的方法被應用于煉鋼工藝中，這種方法是將轉爐和直流電弧爐組合成一套單元，通過在每爐子中分別裝入氧槍，采用同一個電極，在工藝的前段時間是采用轉爐工藝，剩下的時間則通過電極來作為直流電弧爐使用。在采用這種工藝時，轉爐和直流電弧爐交替使用。

1.2 轉爐煉鋼設備的組成

轉爐煉鋼設備通常由以下部分組成：轉爐的爐體，使爐體進行傾動的設備、氧槍、復吹裝置等部分組成

2 自動化技術在轉爐煉鋼中的應用

2.1 自動化技術在轉爐煉鋼中應用的發(fā)展歷程

上世紀60年代，日本的一家鋼管公司通過采用在線操作方式，將計算機應用于轉爐生產中，極大的提升了轉爐的效率。而后到了80年代，隨著自動控制方式的發(fā)展和技術的日趨成熟，全自動控制技術得以在轉爐煉鋼中得以使用。時至今日，自動化技術已經發(fā)展到了對轉爐的靜態(tài)控制和對副槍實施動態(tài)控制。

我國自上世紀60～70年代進行了多次轉爐自動化實驗，取得了寶貴的實驗數據，上世紀80年代，寶鋼自日本引進全套技術和設備實現了轉爐自動化控制。時至今日，轉爐的自動化研究已經進入了新的發(fā)展階段，目前主要的研究方向為在冶煉時進行信息檢索、煉鋼過程的建模與控制、開發(fā)新的控制系統和加強智能技術在煉鋼過程中的應用。

轉爐煉鋼的自動化過程經過了多年的發(fā)展，隨說已經投入實際應用，但是在應用過程中發(fā)現了一些問題，例如：控制系統過于復雜同時由于控制條件不斷變化造成對于最終結果的控制無法提高等。轉爐煉鋼由于其工藝復雜對自動控制是一個巨大挑戰(zhàn)。

2.2 自動化煉鋼系統簡介

轉爐煉鋼的控制復雜，難度系數很高，從以下幾個方面進行：（1）對轉爐內進行吹氣時，槍位的控制要準確，不能過高或過低，不然容易造成事故。（2）輔原料的投入時，要把握準確時機。（3）對于終點控制的難度很大。在進行自動化煉鋼模型的設計時需要滿足以下條件：①根據煉鋼工藝進行設計，制定正確的吹煉方案，對于輔原料的投入時機進行把控，②對于終點控制要能精確命中吹煉終點，根據傳感器或儀表對爐內信息的檢測，動態(tài)校正計算誤差，精確命中吹煉終點。本文通過二級計算機控制方案來控制轉爐煉鋼過程，第一級采用基礎自動化控制，第二級采用過程自動化控制。系統采用以太網作為通訊網絡，將第一級的儀表傳感器、人機接口操作站、電氣控制站和第二級的主控電腦進行連接，通過將第一級轉爐煉鋼過程中的實時狀態(tài)和相應的數據進行采集傳輸到第二級的上位機進行處理，上位機根據采集到的數據進行判斷，設定程序數據并對生產工藝過程的順序進行控制和PID調節(jié)控制。通過對煉鋼過程中的信息采集開發(fā)出相應的計算機網絡控制，通過采用儀表、PLC、計算機相結合建立起統一的監(jiān)控。第一級的控制過程包括廢鋼料下料控制系統、氧槍自動控制系統、底吹自動控制系統、副槍自動控制系統、煉鋼過程中鐵水信息采集系統、點吹過程中的自動控制系統等。下面將就這些自動控制系統進行介紹。

2.2.1 廢鋼料信息的采集

對于煉鋼過程中的廢鋼配料的信息的采集如下：首先需要將廢鋼通過自動化對廢鋼的數量和種類以進行采集，并將其裝入廢鋼槽中，而后通過磁盤吊車對起吊前后的重量進行測量，得出廢鋼料的重量，同時將測量后的數據輸入到系統中去。

2.2.2 對于煉鋼過程中鐵水信息采集

通過采用相應的傳感器對轉爐中鐵水的溫度進行測量，并將這些數據通過自動采集傳輸入自動控制系統中去：（1）首先需要在倒罐間進行數據采集，采集的內容包括：鐵水罐號、鐵水罐中鐵水的溫度等，將采集到的信息輸入到自動控制系統中，（2）將采集到的倒罐的信息通過PLC通信傳輸到下一步的脫硫工序中去，對脫硫后的溫度、鐵水成分進行測量，而后將以上采集到的信息輸入到自動控制系統中去。

2.2.3 對于點吹過程中的自動控制

點吹過程需要設定點吹秒數，從氧槍進入并移動到指定的位置后進行計時，時間到后自動進行移動，并將相應信息記錄到系統中。通過這種自動采集方式可以精確計量計時信息，避免人為誤差，為下一步操作打下基礎。

2.2.4 對于轉爐出鋼量的信息采集

傳統的出鋼量的統計是由工人對吊鋼水罐出鋼前后的重量進行測量，從而得出相應的出鋼量，但是由于人為的誤差，從而導致測量的數據極易受到影響，無法對出鋼量進行精確測量。而通過采用自動信息采集技術，實現對出鋼量的精確測量。

3 煉鋼自動控制系統的組成

煉鋼自動控制系統主要由以下幾部分組成：PLC、上位機、PROFIBUS總線等幾部分組成。各級操作站通過以太網組成的網絡進行互聯，信息收集端通過信息的采集，通過網絡的傳輸到上位機進行處理，將處理后的結果發(fā)送到PLC中進行動作執(zhí)行。

結語

自動化煉鋼模型的設計是為了對煉鋼過程進行動態(tài)監(jiān)控、并采用自動化方式對其進行控制，從而確保終點溫度、鋼爐內的成分以及金屬收得率達到設計要求，在滿足以上這些要求的基礎上將輔原料的消耗進行精確控制、降低廢品的發(fā)生率、同時將煉鋼用時進行壓縮，以最小的成本滿足最大的生產，本文對煉鋼中的轉爐的自動化煉鋼系統的開發(fā)與應用進行闡述。

[1]蔣慎言. 煉鋼生產自動化技術[ M].冶金工業(yè)出版社.2006，11.