吳坪

摘要：基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)轉(zhuǎn)爐運(yùn)行采用自動(dòng)化控制的方法十分普遍，可有效解決人工控制出現(xiàn)的鋼水終點(diǎn)溫度與含碳量命中率較低、精度差等問題。通過完善轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)，有利于進(jìn)一步提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。鑒于此，本文主要闡述煉鋼廠的基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)，分析轉(zhuǎn)爐工藝和系統(tǒng)功能，并探究轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)自動(dòng)化的工藝流程。旨在為相關(guān)煉鋼廠的穩(wěn)定運(yùn)行提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：煉鋼廠;轉(zhuǎn)爐系統(tǒng);自動(dòng)化控制

引言

目前階段轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)基本實(shí)現(xiàn)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，極大的滿足了氧氣轉(zhuǎn)爐的冶煉生產(chǎn)以及信息管理，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)的自動(dòng)化控制進(jìn)行完善優(yōu)化是十分必要的，為此相關(guān)技術(shù)人員需結(jié)合實(shí)際情況和需求，充分把握煉鋼廠轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)自動(dòng)化工藝，盡可能提高生產(chǎn)效果和效益。

一、基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)

（一）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

對(duì)于煉鋼廠轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，一般是由PLC和CPU組成，對(duì)遠(yuǎn)程站采用先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品，引進(jìn)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)型光纖交換機(jī)，形成比較完善的 高速光纖環(huán)網(wǎng)，借助以太環(huán)網(wǎng)有效控制PLC以及工業(yè)雙鉸電纜。同時(shí)對(duì)于各個(gè)遠(yuǎn)程操作向、操作臺(tái)和投料變頻器等，均是借助局域網(wǎng)連接到PLC主站，采用工業(yè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控生產(chǎn)過程[1]。

（二）控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

在當(dāng)前煉鋼廠轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，其具有較為明顯的特點(diǎn)。比如針對(duì)電氣、儀表以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等，均使用網(wǎng)絡(luò)連接方式，構(gòu)建EIC三電一體化形式。同時(shí)對(duì)電氣和儀表采用相同控制設(shè)備，保證編程和控制統(tǒng)一，并處于相同網(wǎng)絡(luò)上，有利于提高通訊便捷性，減少通訊硬件接口，有效分擔(dān)控制功能。而且系統(tǒng)內(nèi)的電氣和儀表使用同一個(gè)操作站，有效簡(jiǎn)化操作過程，進(jìn)一步提高生產(chǎn)穩(wěn)定性。此外，遠(yuǎn)程操作站中的現(xiàn)場(chǎng)操作箱以及操作臺(tái)等大多使用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品，極大的減少了設(shè)計(jì)工作量和電纜施工量?；谝蕴W(wǎng)連接可提高對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)方便性和可靠性。

（三）網(wǎng)絡(luò)通訊

煉鋼廠的網(wǎng)絡(luò)通訊一般是以工業(yè)型光纖交換機(jī)作為核心，構(gòu)成高速光纖環(huán)網(wǎng)。通過利用靈活的構(gòu)網(wǎng)方式，可在控制柜或者分散現(xiàn)場(chǎng)操作箱內(nèi)進(jìn)行操作，以此滿足各種功能的特殊要求。而且采用無風(fēng)扇散熱方式，有利于進(jìn)行冗余供電，提高運(yùn)行可靠等級(jí)，并采用模塊化結(jié)構(gòu)支持運(yùn)行。一般是利用一個(gè)交換機(jī)以及多個(gè)通訊介質(zhì)模塊，按照適應(yīng)要求選擇合理的設(shè)備，從而避免出現(xiàn)資金浪費(fèi)等情況。

（四）系統(tǒng)控制方式

轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)控制方式，主要是依托PLC系統(tǒng)，按照轉(zhuǎn)爐和公用系統(tǒng)分離原則，保證在有轉(zhuǎn)爐出現(xiàn)檢修或故障的情況下，不影響轉(zhuǎn)爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于單體設(shè)備的基本運(yùn)轉(zhuǎn)可分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種形式。并選擇中央和現(xiàn)場(chǎng)兩個(gè)操作場(chǎng)所。在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可分為計(jì)算機(jī)、自動(dòng)以及手動(dòng)等方式，固定操作場(chǎng)所為中央，實(shí)時(shí)控制氧氣流量、氧槍高度等標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)在手動(dòng)狀態(tài)下，可按照人工設(shè)定數(shù)據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)進(jìn)行控制。

二、煉鋼廠轉(zhuǎn)爐的工藝和系統(tǒng)功能

（一）轉(zhuǎn)爐煉鋼的工藝

煉鋼廠轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝則是利用膠帶機(jī)將所需配料從低位料倉(cāng)轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)爐爐頂料倉(cāng)。在生產(chǎn)過程中則是將轉(zhuǎn)爐本體作為整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，并有效開展轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼，當(dāng)達(dá)到1700℃時(shí)，從爐后鋼包會(huì)流出一部分鋼水，向轉(zhuǎn)爐內(nèi)部進(jìn)行吹氮。通過濺渣護(hù)爐措施向爐前進(jìn)行出渣。再將鋼水倒入鋼包中，加入適當(dāng)?shù)暮辖穑源苏{(diào)節(jié)鋼水成分。將轉(zhuǎn)爐煙氣從除塵系統(tǒng)排出，這一環(huán)節(jié)即是利用高壓風(fēng)機(jī)從轉(zhuǎn)爐煙罩內(nèi)抽風(fēng)、采用二次除塵系統(tǒng)借助高壓風(fēng)機(jī)以抽出轉(zhuǎn)爐倒入鋼水過程的煙氣[2]。

（二）轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)功能

通常情況下，轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)可對(duì)生產(chǎn)全過程進(jìn)行監(jiān)視，并實(shí)時(shí)控制和管理工作。因此其可對(duì)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)實(shí)施定位、檢測(cè)等功能，可有效獲取生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)參數(shù)，以便于更好的了解轉(zhuǎn)爐運(yùn)行性能。對(duì)于典型的轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)來說，其是由過程控制計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)、各種自動(dòng)檢測(cè)儀和電子稱量裝置等組成。還有一部分輔助系統(tǒng)還劃分為供氧系統(tǒng)、原料系統(tǒng)以及煤氣回收系統(tǒng)，基本是由計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。

三、煉鋼廠轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)自動(dòng)化的工藝和效果

（一）煉鋼廠轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)自動(dòng)化的工藝流程

1.供氧系統(tǒng)

供氧系統(tǒng)是轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的前端，負(fù)責(zé)控制吹氧量和氧槍位置，保證氧槍與鋼水液面的距離符合標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)可對(duì)轉(zhuǎn)爐內(nèi)的氧氣壓力、流量以及耗氧量、氧氣純度等進(jìn)行測(cè)量，采用氧流量閉環(huán)控制方式。并能夠?qū)ρ鯓尷鋮s水溫度以及壓力、流量等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，如需調(diào)整可借助電子邏輯或者微型機(jī)等實(shí)施調(diào)節(jié)。

2.主、副原料系統(tǒng)

該系統(tǒng)是確保投入生產(chǎn)的主原料和副原料的稱量準(zhǔn)確，主要控制設(shè)備為電子稱，可對(duì)廢水、廢鋼以及鋼水和鐵合金等實(shí)施自動(dòng)化的去皮稱重。也可按照料位的實(shí)際情況檢測(cè)料倉(cāng)信號(hào)，基于人工與計(jì)算機(jī)的設(shè)定，控制副原料的配比，利用微型機(jī)縣里控制，自動(dòng)投入既定量的副原料。

3.副槍系統(tǒng)

為保障轉(zhuǎn)爐吹煉過程中對(duì)鋼水溫度以及含碳量進(jìn)行合理檢測(cè)，可運(yùn)用副槍系統(tǒng)，其是由測(cè)溫定碳與測(cè)液面復(fù)合探頭、電子邏輯線路以及微型機(jī)等組成的順利控制系統(tǒng)。正常情況下該系統(tǒng)的運(yùn)作流程則是自動(dòng)選擇適當(dāng)?shù)奶筋^，檢查接通情況無誤后，自動(dòng)下槍且插入到鋼水內(nèi)。此時(shí)其可快速移動(dòng)到變速點(diǎn)，到達(dá)測(cè)試點(diǎn)后準(zhǔn)確停車，其精度在10mm以內(nèi)，完成測(cè)溫和取樣，最后通過計(jì)算機(jī)顯示信號(hào)結(jié)果。

4.煤氣回收系統(tǒng)

該系統(tǒng)的構(gòu)成有各種變送器和分析儀、微型機(jī)等，工作過程則是現(xiàn)在廢氣管道中獲得差壓信號(hào)，在將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，實(shí)施對(duì)煤氣流量的測(cè)量。同時(shí)使用紅外線分析儀以及磁氧分析儀等，對(duì)一氧化碳和氧氣含量進(jìn)行檢測(cè)。再利用PLC控制系統(tǒng)開展煤氣回收。

5.成分分析系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是借助氧化鋯定氧探頭，對(duì)鋼水中的溶氧量實(shí)施檢測(cè)，并使用直讀光譜儀等對(duì)鐵水與鋼水的成分進(jìn)行分析。然后利用專用的工業(yè)計(jì)算機(jī)對(duì)處理后的分析值進(jìn)行打印，將其傳送到過程控制計(jì)算機(jī)，以便于開展調(diào)節(jié)操作。

（二）煉鋼廠轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)自動(dòng)化的效果分析

通過對(duì)煉鋼廠轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)自動(dòng)化控制進(jìn)行完善和優(yōu)化，可取得相對(duì)較好的效果。比如在基礎(chǔ)自動(dòng)化實(shí)施革新和改造，引進(jìn)聲納檢測(cè)，能夠嚴(yán)格按照聲納曲線來對(duì)氧槍搶位以及氧氣流量等進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，有助于避免出現(xiàn)噴濺和返干等情況。同時(shí)對(duì)工藝及其系統(tǒng)功能進(jìn)行重點(diǎn)把握，可提高生產(chǎn)管理效率，優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度以及數(shù)據(jù)庫管理等。而且對(duì)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝流程實(shí)施優(yōu)化和改進(jìn)，能夠理順自動(dòng)化控制程序，采用集約化管理方法，將各系統(tǒng)功能和操作界面進(jìn)行整合，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。

結(jié)束語

綜上所述，針對(duì)煉鋼廠轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)自動(dòng)化控制的研究，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持以滿足轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)和管理需求為原則，積極運(yùn)用信息控制技術(shù)，降低人為勞動(dòng)和不合理干預(yù)，從而提高整體自動(dòng)化水平，從而創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]熊偉.轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化及改造研究[J].冶金與材料，2020，40（1）：44-45.

[2]倪志國(guó).轉(zhuǎn)爐全智能煉鋼控制系統(tǒng)研究及應(yīng)用[J].山西冶金，2019，42（3）：125-126.