范 輝

（河鋼集團(tuán)唐鋼新區(qū)，河北 唐山 063000）

轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)可在鐵及其合金的熱能反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行分子間的化學(xué)反應(yīng)，以便在自動(dòng)控制過(guò)程中完成煉鋼。因此，技術(shù)人員需在實(shí)際控制中融入自動(dòng)化程序模型，對(duì)煉鋼流程進(jìn)行跟蹤探究，及時(shí)掌握煉鋼工藝的運(yùn)行情況、運(yùn)行進(jìn)度，并給予科學(xué)的調(diào)控處理，進(jìn)而充分發(fā)揮出自動(dòng)化控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及價(jià)值，這對(duì)于提高轉(zhuǎn)爐煉鋼的綜合效益是有利的。

1 轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1.1 基本控制系統(tǒng)

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制系統(tǒng)可在自動(dòng)化運(yùn)行軟件系統(tǒng)進(jìn)行煉鋼操作，在三級(jí)控制規(guī)劃中提高整體運(yùn)行控制的有效性。其中，初級(jí)（第一級(jí)）管控系統(tǒng)可統(tǒng)計(jì)主（副）原料系統(tǒng)、供氧系統(tǒng)、分析系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)備的運(yùn)行情況，了解各裝置是否存在運(yùn)行故障問(wèn)題，再結(jié)合信息傳遞總結(jié)、制作設(shè)備運(yùn)行表單；中級(jí)（第二級(jí)）可對(duì)煉鋼過(guò)程中的運(yùn)行模型進(jìn)行分析。如可探討鐵水預(yù)處理開(kāi)展情況，再結(jié)合不同的計(jì)算模型統(tǒng)計(jì)出各裝置是否達(dá)到項(xiàng)目要求[1]。若部分項(xiàng)目無(wú)法達(dá)到額定運(yùn)行要求，則可借助監(jiān)控系統(tǒng)呈現(xiàn)出運(yùn)行問(wèn)題，方便后期進(jìn)行修改及優(yōu)化；高級(jí)（第三級(jí)）可對(duì)煉鋼的各項(xiàng)運(yùn)行轉(zhuǎn)換臺(tái)進(jìn)行管理，同時(shí)傳輸、分享、匯總各操作過(guò)程中的運(yùn)行情況，進(jìn)而總結(jié)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)果。其中，整體運(yùn)行模型如圖1 所示，可在自動(dòng)化的處理形式中完成煉鋼要求。

圖1 自動(dòng)化轉(zhuǎn)爐煉鋼流程

1.2 常規(guī)信息處理及控制

常規(guī)信息處理中，系統(tǒng)需根據(jù)不同層級(jí)的控制方向及控制模式進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃，分析基礎(chǔ)表盤(pán)指標(biāo)的合理性。常規(guī)處理模塊可直觀(guān)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)特點(diǎn)及其功能指標(biāo)，了解轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中各設(shè)備的運(yùn)行方式。通過(guò)測(cè)得各元件的運(yùn)行指標(biāo)，再結(jié)合裝置對(duì)信息數(shù)據(jù)的處理要求，方便技術(shù)人員進(jìn)行一體化控制。其中，技術(shù)人員可利用分散控制模型監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行狀況，同時(shí)利用Profibus-DP 的處理模式構(gòu)架IP6 網(wǎng)絡(luò)框架，從而搭建出I/o 的信息導(dǎo)入框架。另外，系統(tǒng)也需要輔助轉(zhuǎn)爐進(jìn)行精細(xì)化控制，包括于廢水處理、雜質(zhì)處理、循環(huán)規(guī)劃設(shè)計(jì)等要求，并在必要的處理模式中進(jìn)行高效化控制[2]。因此，控制中需注意以下幾方面的控制重點(diǎn)：

（1）監(jiān)控工作站：監(jiān)控工作站主要利用傳導(dǎo)系統(tǒng)及大數(shù)據(jù)呈現(xiàn)不同運(yùn)行層級(jí)的數(shù)據(jù)指標(biāo)及監(jiān)控畫(huà)面。通過(guò)對(duì)比不同站點(diǎn)的控制信息數(shù)據(jù)，將對(duì)應(yīng)的控制組件與項(xiàng)目進(jìn)行標(biāo)注，可以幫助操作站工作者進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢(xún)、數(shù)據(jù)調(diào)研及測(cè)試工作。

（2）控制管理站：自動(dòng)化控制管理站主要利用PLC 自動(dòng)控制模式對(duì)不同裝置的信號(hào)進(jìn)行整合，同時(shí)利用I/o 操作模塊處理不同的運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)而再通過(guò)傳感裝置輸出數(shù)據(jù)，能為煉鋼工藝提供詳實(shí)的控制思路。

（3）站點(diǎn)服務(wù)器：站點(diǎn)服務(wù)器可對(duì)不同信號(hào)點(diǎn)、監(jiān)控點(diǎn)及服務(wù)端數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度、操控管理。例如總服務(wù)器可向各分支服務(wù)器下達(dá)運(yùn)行命令，再由子端程對(duì)煉鋼裝置的功能情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。同時(shí)，子端程需調(diào)研網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，了解不同裝置的接線(xiàn)需求并給予測(cè)試，從而提高自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。

1.3 運(yùn)行過(guò)程操控

自動(dòng)化運(yùn)行過(guò)程操控主要需對(duì)運(yùn)行范圍及操作功能進(jìn)行測(cè)試，分析不同裝置的特定功能指標(biāo)。在此過(guò)程中，技術(shù)人員需監(jiān)測(cè)不同元件的生產(chǎn)模式，再將協(xié)調(diào)完畢的過(guò)程數(shù)據(jù)融入至煉鋼過(guò)程。例如過(guò)程測(cè)試中，監(jiān)控圖示中能夠反映出氧槍吹煉、汽化冷卻、氣體回收等模式，再根據(jù)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一匹配，有利于在計(jì)算機(jī)中錄入、測(cè)試不同的調(diào)度數(shù)據(jù)及指標(biāo)數(shù)據(jù)?？傊h(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)行過(guò)程具有較好監(jiān)控屬性，所有得到的信息都能利用U/I 接口進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入，能為監(jiān)控人員提供詳實(shí)的控制數(shù)據(jù)，這對(duì)于提高過(guò)程控制質(zhì)量是有利的。

1.4 數(shù)據(jù)整合及采集控制

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)各機(jī)械元件及裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，再利用自動(dòng)化技術(shù)分析出控制要點(diǎn)，能夠?yàn)榈诙?jí)的計(jì)算模式提供可靠的參數(shù)支持。在此過(guò)程中，PLC 控制系統(tǒng)需匯總、能傳達(dá)各級(jí)別的功能的需求數(shù)據(jù)，有利于提高整體數(shù)據(jù)采集效率。另外，信息監(jiān)控處理也需進(jìn)行必要的跟蹤監(jiān)控，依據(jù)各裝置的運(yùn)行原理及設(shè)定計(jì)劃配置出合理的操作數(shù)據(jù)。例如可利用PLC 系統(tǒng)分別對(duì)上端數(shù)據(jù)流、下端數(shù)據(jù)流的信號(hào)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再分析不同信號(hào)值與轉(zhuǎn)爐煉鋼操作模式的關(guān)系，可幫助技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化及調(diào)整，進(jìn)而提高主控制室到下位采集裝置系統(tǒng)運(yùn)維的穩(wěn)定性。

2 自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)在轉(zhuǎn)爐煉鋼的應(yīng)用

廢氣回收檢測(cè)。轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程會(huì)發(fā)生大量物理反應(yīng)及化學(xué)反應(yīng)，故Fe 元素會(huì)出現(xiàn)氧化及還原反應(yīng)。其中，常見(jiàn)廢氣包括Co、Nox、N2、氟化物等廢氣，故可通過(guò)測(cè)定爐內(nèi)的C 元素協(xié)同副槍技術(shù)測(cè)溫取樣掌握生產(chǎn)過(guò)程中的廢氣種類(lèi)。其中，副槍技術(shù)是檢測(cè)重點(diǎn)，其原因是該技術(shù)能夠根據(jù)裝置內(nèi)的溫度指標(biāo)，預(yù)估出通氣速度、排氣量。通過(guò)利用上述模式得到裝置的脫碳情況后，需要分析出各類(lèi)廢氣的指標(biāo)含量，再根據(jù)運(yùn)算模型得到殘留液體中C 元素指標(biāo)，以便統(tǒng)計(jì)出爐內(nèi)碳元素指標(biāo)[3]。另外，為保證后期氣體回收的合理性，技術(shù)人員還利用微型機(jī)分析廢氣成分，具體可從以下幾方面進(jìn)行。

（1）測(cè)試微壓差：需保證轉(zhuǎn)爐爐口微差壓在－100Pa～100Pa 之間，同時(shí)在電信號(hào)的協(xié)調(diào)傳送后，精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)煤氣管道及閘板閥裝置，確保路口的壓強(qiáng)值始終在正壓要求內(nèi)。

（2）檢測(cè)廢氣含量：廢氣含量的主要檢測(cè)方法是利用激光分析儀分析一氧化碳及氧氣的含量。在此過(guò)程中，可使用PLC系統(tǒng)控制、檢測(cè)并處理煤氣，再運(yùn)用針對(duì)性處理方式進(jìn)行回收優(yōu)化。對(duì)廢氣含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可得到爐內(nèi)氧氣指標(biāo)。

（3）流量檢測(cè)：流量檢測(cè)主要利用差壓變送器分析不同裝置、管道內(nèi)外部分的壓差參數(shù)，并將壓差參數(shù)反映至監(jiān)控器中，方便工作人員測(cè)量電信號(hào)的參數(shù)指標(biāo)。

（4）副槍檢測(cè)控制：副槍檢測(cè)技術(shù)可被應(yīng)用至各項(xiàng)操作模式中，其原因是該技術(shù)的操作較為簡(jiǎn)便，并且可以快速對(duì)元件進(jìn)行控溫，能夠避免設(shè)備過(guò)熱現(xiàn)象。另外，由于鋼材、鋼水中的含碳量較高，故不用再向其加入足量碳酸鈣及鐵合金，且需要通入的補(bǔ)吹氣體含量較低，可降低爐內(nèi)發(fā)生侵蝕的幾率，也能在全自動(dòng)化的運(yùn)行處理過(guò)程中提高鋼材的產(chǎn)量。

（5）自動(dòng)化監(jiān)測(cè)控制：自動(dòng)化監(jiān)測(cè)控制技術(shù)可利用人工智能技術(shù)模型進(jìn)行模擬測(cè)試，再結(jié)合反饋運(yùn)算模塊對(duì)煉鋼模式進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，有利于分析出不同操作項(xiàng)目的誤差。其中，自動(dòng)化控制模式可分析出元件的熱平衡功能，方便工作人員結(jié)合煉鋼過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而提高整體自動(dòng)化監(jiān)控機(jī)組生產(chǎn)質(zhì)量。例如監(jiān)測(cè)控制中可分析裝置的命中及吹氣情況，不僅能夠提高冶煉效率，還能及時(shí)測(cè)試出爐內(nèi)液體的組成及穩(wěn)定性功能，這也為后期連鑄工藝提供了技術(shù)支持。同時(shí)，在智能操控、驅(qū)動(dòng)的影響下，能夠降低氧氣供應(yīng)過(guò)程方面的功能的損失，進(jìn)而快速驅(qū)趕鋼材中的氧氣[4]。

3 自動(dòng)化電氣控制技術(shù)的應(yīng)用

煉鋼過(guò)程會(huì)使用到大量的電氣元件，包括控制組件、升降元件、計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)等項(xiàng)目，此類(lèi)項(xiàng)目的精準(zhǔn)度與產(chǎn)品質(zhì)量有著直接的關(guān)系。由此可見(jiàn)，需充分利用電氣控制技術(shù)，通過(guò)完善控制模式，并結(jié)合必要的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式開(kāi)展精細(xì)化控制，有利于提高產(chǎn)出鋼材的功能性。

3.1 傾動(dòng)裝置電氣控制技術(shù)

電氣元件的傳動(dòng)過(guò)程可通過(guò)不同的形式體現(xiàn)。其中，一對(duì)一電氣傳動(dòng)形式的操作方式較為便攜，其原因是該技術(shù)可利用變頻器進(jìn)行元件控制及信號(hào)傳遞，再結(jié)合必要的控制模式落實(shí)基礎(chǔ)控制邏輯。在此過(guò)程中，該技術(shù)可運(yùn)用PLC 技術(shù)繪制控制編碼，再結(jié)合編碼矢量分析出動(dòng)態(tài)化的響應(yīng)轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，若部分元件操控過(guò)程不需利用矢量編碼控制。另外，實(shí)際控制中需同時(shí)應(yīng)用四臺(tái)相同的傾動(dòng)機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行傳動(dòng)。若連軸運(yùn)行中電機(jī)所輸出的轉(zhuǎn)矩參數(shù)存在差異，可能會(huì)影響裝置的運(yùn)行效率，甚至?xí)斐蛇\(yùn)行不平衡的問(wèn)題。由此，技術(shù)人員需要全面監(jiān)控各機(jī)組的工作情況和傳導(dǎo)情況，通過(guò)設(shè)定主動(dòng)傳輸運(yùn)行裝置，再利用脈沖編碼器進(jìn)行代碼編撰及信號(hào)反饋，能夠在共同調(diào)節(jié)處理的過(guò)程中調(diào)控各機(jī)組的感應(yīng)電流。同時(shí)，技術(shù)人員需要分析不同接口的信號(hào)輸入、輸出參數(shù)指標(biāo)，保證四臺(tái)機(jī)組始終在同一信號(hào)內(nèi)進(jìn)行信號(hào)數(shù)輸入，有利于提升整體裝置的運(yùn)行質(zhì)量。

3.2 氧槍的電氣控制技術(shù)

氧槍主要用于電機(jī)機(jī)組的升降過(guò)程和電氣元件的變頻過(guò)程，故技術(shù)應(yīng)用中需合理配置合適的操作裝置，以便及時(shí)滿(mǎn)足各機(jī)組的運(yùn)行、交換要求。其中，不同機(jī)組都可成為主動(dòng)運(yùn)行裝置或備用運(yùn)行裝置，能夠降低各機(jī)組的運(yùn)行壓力，也能及時(shí)滿(mǎn)足裝置交換的基本要求。若氧槍出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，可采用備用裝置運(yùn)行（處理模式如圖2 所示），且不需要進(jìn)行停機(jī)處理，這對(duì)于提高整體工藝的質(zhì)量是有利的[5]。

圖2 氧槍事故電機(jī)應(yīng)急控制原理圖

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用中，技術(shù)人員需根據(jù)不同運(yùn)行、控制流程的特點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過(guò)在控制過(guò)程中融入人工智能技術(shù)、測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)操作技術(shù)，有利于搭建提高整體煉鋼操作的效率。同時(shí)，技術(shù)人員還可搭建不同的計(jì)算機(jī)控制模型，在完善檢測(cè)、控制、操作的基礎(chǔ)上，變更轉(zhuǎn)爐煉鋼操作流程，進(jìn)而提高自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效率。