冯印帅

摘要：转炉炼钢自动化控制技术在低能耗、高效率的前提下进行钢铁生产，目标是实现环保生产的条件下实现产品高质量。要想真正实现转炉炼钢自动化控制技术的使用效率，就要在废气处理上提高回收率，提高终点命中率，提高钢水的质量及保持其稳定性，控制好钢水温度及成分的稳定性，这样做才能为企业提供更大生产效益。本文对转炉炼钢自动化控制系统的思考进行了探讨。

关键词：转炉炼钢；自动化控制系统；思考

随着自动化控制技术在我国炼钢企业中的逐渐广泛应用，其自动化控制水平也得到了进一步的提高，与炼钢生产更加紧密结合，促进了炼钢企业生产技术的革新和企业的现代化发展，在提升产品质量和生产效率的同时，人员劳动强度、原料能耗等都得到了降低，实现了炼钢企业的节能环保、高质高效生产。

1 转炉炼钢自动化控制技术概述

转炉炼钢自动化控制技术在计算机信息网络技术、工业控制技术为基础发展起来的一种技术，传统的转炉炼钢过程是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，依靠铁水的热量以及废钢、铁合金在高温下发生化学反应产生的热量相结合，在转炉中完成炼钢的过程，而转炉炼钢自动化控制技术则是根据钢种以及铁水的重量和温度，在转炉兑铁前，由二级计算机分析出整个过程的氧枪吹炼高度、熔剂加入量、吹氧量、底吹量等静态数据，同时在吹炼后期检测钢水成分和温度等参数，再通过二级计算机系统分析出动态模型调整数据，从而实现炼钢的自动化控制，保证达到最终目标。

2转炉炼钢自动化控制系统的思考

2.1转炉副枪系统

在全球范围内，自动化程度较高的钢铁企业，普遍都安装了先进的副枪系统。副枪系统不仅可以监测炉内钢水的温度和碳含量，在线测温取样、提高吹炼节奏减少等待时间，还可以减少对熔剂、合金以及补吹物质的消耗量，对炼钢炉内衬也可以起到保护的作用。因此，转炉副枪自动化冶炼技术是转炉炼钢自动化环节的重要技术保证。

2.2冶炼废气测量系统

转炉炼钢过程会产生大量的高浓度废气，在炉内加装废气成分在线监测系统，可以在线监测炼钢过程产生的一氧化碳、二氧化碳、氮气等气体的浓度，以此判断转炉内钢水的脱碳度和含碳量的高低。再结合副枪系统实现对炉内各项关键指标的全面监控，对炼钢过程控制提供动态数据和操作依据。

2.3炼炉冶炼模型系统和自动化控制系统

在转炉炼钢过程中，需要对炉内温度、钢水成分、原材料加入量、吹炼强度、搅拌强度等进行十分精确的控制。转炉的自动化控制技术就是通过计算机和冶炼模型对整个炼钢过程进行模拟对比，用以指导炼钢过程，为自动冶炼或人工介入提供指导性意见。采用物联网及炼钢自动化控制模型，可以实现转炉炼钢的无人操作。基于强大的数据库支撑，对于冶炼目标钢种选择合适的冶炼模型，按照设定的参数进行相应操作，通过计算机控制，从而实现无人自动化炼钢。但对于特殊钢种以及事故状态处理时，需要保留人工介入的接口，以便及时调整工况，达到冶炼目标。

3转炉炼钢自动化控制流程

3.1转炉炼钢预处理

转炉炼钢操作中首先要进行预处理，生产人员根据转炉炼钢的操作选择吹炼的工作模式，通过自动化控制的方法称重转炉炼钢中的各种原料，如废钢料、生铁和金属成分，接下来在预处理中安排电子秤称量的方法，系统中要设定好各项原料的使用量，在转炉炼钢的现场选取等量的配料，最后需要将炼钢原料放入到炼钢炉中，进入到转炉炼钢的操作阶段。

3.2转炉添加开始

转炉炼钢中的自动化控制系统，设置为转炉添加开始之后，自动化控制系统驱动风机并实行有效的控制，鼓风机在自动化控制系统的作用下向转炉中提供适量的高压纯净氧气，提供转炉炼钢所需的气体，而且自动化控制系统能够根据转炉炼钢的需求控制鼓风机鼓入氧气的含量，保障转炉内炼钢反应的顺利进行。

3.3添加废钢料

废钢料是转炉炼钢时所需的一种材料，自动化控制流程中需要向炼钢炉内准确的投入废钢料。生产人员确定转炉内废钢料添加完成后就要点击控制面板上的“废钢料添加完成”的指令按钮，系统检测到指令之后才能执行下一个程序，结束添加废钢料的操作。

3.4铁水添加完成

转炉炼钢技术中铁水添加也是在自动化控制作用下完成的，“铁水添加完成”按钮专门用于结束铁水的添加，利用自动化设备控制铁水投入转炉的过程，结束后同样是点击“铁水添加完成”的按钮，执行自动化控制程序的下一个控制指令。

3.5转炉添加完成

自动化控制系统在转炉炼钢中完成上述操作以后，面板上会提示“转炉添加完成”的操作，转炉添加完成属于一类总结性的流程，当转炉炼钢中自动化控制系统达到转炉添加完成的流程之后，前面的转炉添加开始、废钢料添加以及铁水添加完毕指令无任何作用。

3.6钢铁吹炼开始

“转炉添加完成”操作之后开始进行钢铁吹炼，在自动化控制中转炉炼钢技术进入“钢铁吹炼开始”阶段时，转炉炼钢自动化控制系统的整体会进入到吹炼的准确阶段，先由生产人员在现场检查高压氧气，确定高压氧气正常之后就要进入到正式的吹炼阶段，执行转炉炼钢的自动化控制。

3.7点火操作控制

转炉炼钢的氧枪在规定的高度数值时，生产人员打开氧气阀，接下来按下点火操作的控制按钮，该按钮下会启动氧量的计算时钟，确保生产工艺为转炉炼钢的操作阶段。自动化控制技术作用下，转炉炼钢技术会利用自动化的手段调节转炉中的氧气含量，实现炼钢过程的动态化。

3.8结束吹炼控制

自动化控制系统规定了转炉炼钢工艺的需氧量，当氧量的时钟与系统中规定的氧量时钟一致时，转炉炼钢的系统就会在自动化的状态下提升起氧气喷枪，氧气喷枪提升到一定位置之后，整个吹炼的过程结束。

3.9自动化出钢操作

转炉炼钢过程中在自动化控制下出钢，出钢期间自动化控制系统中安装的检测器会执行检测，当检测器检测到转炉为出钢位时，自动化系统会主动出现“出钢开始”的指令，自动化控制出钢操作。出钢操作结束之后，转炉会恢复到零位，此时系统生成了“出钢结束”的指令，结束出钢的操作。

3.10残渣护炉处理

转炉炼钢结束出钢后还存在残渣问题，残渣会影响下次转炉炼钢的生产效果，在自动化控制中执行残渣护炉处理，也就是保护转炉内部的运行环境。出钢工艺结束以后自动化控制流程转为残渣护炉阶段，生产人员主动改变转炉炼钢的生产模式，由原来的吹炼模式改成维护模式，通过维护手段处理转炉炼钢的残渣。转炉炼炼钢的残渣处理时，最先应该安排溅渣护炉的操作，现场可以采用自动或者手动的方法清理炉内的溅渣。残渣护炉处理时选择自动模式，自动化控制系统在自动化的状态下进行下枪的操作，打开清理炉内残渣的氮气，相继执行提枪、关闭氮气的操作，自动化控制系统在该环节中也包括紧急提枪的控制操作，保障残渣护炉处理的安全性。

3.11出渣阶段操作

转炉出渣阶段的自动化控制也是由检测器开始执行的，检测器主动检测转炉炼钢的流程，检测到出渣位时就要在控制系统内执行“出渣开始”的信號。出渣结束之后转炉再转回到零位，控制系统中出现“出渣结束”的指令，结束出渣的操作。

3.12转炉结束阶段

转炉出渣操作完成以后，自动化控制的流程结束，系统中生效了转炉炼钢自动化控制结束的命令，自动化控制系统进入到准备阶段，准备接收下一次的控制指令。

总之，转炉自动化炼钢技术是目前炼钢产业的发展趋势，是炼钢企业节能降耗、提高产能的良好手段，既能够节约成本，又能提高生产效率，可以为企业带来更大的收益。

参考文献

[1]林楠.转炉炼钢自动化控制技术[J].设备管理与维修.2018（08）

[2]栾昆玉，梁文斌.转炉炼钢的自动化控制技术探讨[J].山东工业技术.2018（24）

[3]张进忠.转炉炼钢自动控制模型应用实践[J].甘肃冶金.2017（05）

（作者单位：沧州中铁装备制造材料有限公司）