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自动化炼钢过程控制技术研究与应用

王成龙 姬生玉

山东钢铁股份有限公司莱芜分公司炼钢厂,山东济南,271104

摘要: 伴随当前经济快速发展,对钢铁工业供给侧改革的要求逐步提高,需要重视与实际情况相结合加强质量管理,重视细节,加强自动化系统的应用,提升钢铁生产水平。在实践当中不单单需要提升钢水的温度控制水平,还需要保证钢水的质量控制,并且加强废气的回收管理。本文重点分析研究自动化炼钢过程中控制技术的具体要点,并且阐述相应的应用,以供参考。
关键词: 自动化炼钢;关键技术;控制措施;应用
DOI:10.12721/ccn.2022.157105
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1自动化炼钢关键技术

转炉炼钢需要以铁合金、废钢、铁水为原料,并且精确控制铁液的物理热和化学反应生成热量完成炼钢的操作。在此过程中,通过自动化系统来完成冶炼,将废钢和铁水成为钢水。在操作过程中主要在转炉系统当中完成具体的冶炼过程,可以对炼铁生成的水蒸气和煤气进行重复的回收利用,具有较好的效果。

1.1自动化技术

自动控制技术主要是通过信息技术来完成相应的控制工作,利用数据分析以及数学建模等方法完成炼钢过程中的形态分析。转炉炼钢主要分成动态控制和静态控制两种形式。动态控制主要是利用热平衡和化学平衡的方式来进行相关系统的管控,静态控制主要是控制氧枪和氧流量,加强数据调节和分析,通过副枪查到的数据对吹炼的过程进行有效的调整。另外在控制技术当中信息技术的合理利用也大幅度提升炼钢的控制效果。通过对炼钢时含碳量的分析及炼化过程中的温度计算来获得相应的数据,以提升控制的精度。反馈功能主要是计算支柱的数据,通过动态化的控制分析需氧量和冷却数据,并且有效对数据进行整合,将变化过程中所需的温度计算出来。

1.2检测技术

在炼钢过程中,自动化技术不单单可以控制整个炼化的过程,还能够在炼化期间对相关参数进行获取和检测,以提升炼钢的效果。作业人员通过自动化技术展开检测时,可以有效的掌控液面高度和相关温度。通过检测技术了解数据信息,获得自动化炼钢过程中的全部数据和信息。废气分析检测主要是通过炉气定碳法来对废气当中的成分进行检测和分析,及时了解相关的参数指标。这种检测会受到各种外部因素的影响和制约,有时会造成数据出现偏差,对整体检测效果产生影响。为了提升检测精度,需要将副枪与废气检测相结合,以副枪作为检测的主体,提升检测的精确性。

2自动化炼钢过程中的控制措施

2.1信号传输系统的控制

在信号传输系统出现故障时,检测人员需要第一时间对设备指示灯进行检查,了解交换机接口位置弹片是否弹开,将上述故障排除。然后检测信号通信系统是否通畅、是否出现接触不良等情况。比如说在转炉转动过程中,如果信号传输受阻,就会产生摇炉等问题,检测人员需要及时查看plc柜当中的网络指示灯是否正常,是否出现了故障警报,如果出现警报需要注意加强核查,重新对通信线路进行连接,并且做好后续的处理。

2.2氧枪的控制

氧枪控制是非常重要的,氧气主要分为a枪和b枪,在自动化控制时通过变频交流电动机完成驱动,需要确保氧枪升降的速度符合生产要求。一般情况下慢速状态时,运动速度为每分钟4米,快速状态时,运动速度为每分钟40米。另外,需要注意异常现象。如果出现异常断电等情况需要快速的提升气动马达。在控制时,主要使用炉前总控室当中的PLC实现氧枪的升降控制[2]。在氧枪的自动化控制操作时,主要涉及到氧枪定位、换枪操作和介质检测等过程,需要分析生产流程,明确氧枪操作组的对应关系,并且通过PLC等设备合理地进行变频操控。在换枪时,工作形式有两种,一种是在机旁操作箱完成手动换枪,另一种为控制室的自动换枪。在换枪过程中,需要注意通过自动化控制使横移小车和电液推杆的动作共同完成[1]

2.3转炉倾动的控制

在对转炉倾动控制和处理过程中,需要通过自动化控制系统进行控制,并且对中央操作台、固定操作台以及炉后操作台等共同控制,辅助操作,完成最终的生产。如果某一系统出现问题,可能会导致倾动转炉系统无法准确运用或者出现摇炉等现象。在倾动转炉操作时,需要注意通过操作台加入一定量的铁水或者废钢,并且依照要求定时进行测温和取样等工作,以保证转炉出钢符合质量要求。在此过程中,需要保证操作时间较短,而且需要连续进行正反转,这些动作都需要通过PLC进行控制。

窑炉故障通常和供电系统相关,检查人员首先需要重视对线路故障进行排查,通过固定线路将总控的耳台和窑炉系统有效的连接在一起,利用PLC来对窑炉系统进行有效控制,保证转炉能够正常运行。在出现窑炉事故后,很容易出现钢水泄漏, 威胁场作业人员的安全,在此条件下,检修人员需要通过自动监测技术查看氧枪的位置以及设备的内部情况,确认正常之后再对网络系统进行检查,检修人员在操作过程中需要重视标准当中的强制性执行条款,严格控制操作流程,保证设备能够有效的运行[2]

3自动化炼钢过程控制技术的应用

3.1基于大数据的智能化炼钢系统的应用

可以通过大数据技术对热力学和动力学的理论进行应用,合理构建数学模型。热力学模型系统主要以钢水、炉渣、炉气为核心构建生产控制工艺,需要结合帕纳马连卡A.G.电子共价理论对炉渣的性能进行分析。在实践当中,炉渣并非一套计量化学分析式,而是完整的一套共价电子与原子构建的整体物相系统,需要注意以此为基础构建热力学模型,依照海量数据进行分析统计,获得各元素的变化曲线,以此为基础自动化地对炼钢过程进行控制。

智能炼钢系统主要通过软件实现全过程的控制,在控制方面分成一级系统和二级系统。其中一级系统主要是转炉-氧枪控制系统和自动加料控制系统,而二级系统主要以一级系统为基础进行细分,在此过程中涉及到转炉控制、天车的控制以及数据采集、化学成分分析等多个系统。通过构建智能化控制系统,可以提升运行的可靠性,使结构处理更为方便[3]

3.2加强系统参数实时检测及控制

在工艺操作过程中,需要重视细节的管理,注意实时检测相关的系统参数,并且以数据为基础加强控制系统的优化。比如说在氧枪下降时,需要时氧气切断阀门正常打开,这样可以有效的完成转炉炼钢工作。如果氧枪下降后,系统的控制不完善,无法打开氧气切断阀门或者开启后出现关断,可能会造成严重的问题,导致枪头回火等情况,影响氧枪的使用寿命,甚至会出现氧枪损坏。所以需要注意氧气切换阀门的开启情况,需要注意加强工艺参数的控制,对压缩空气的压力是否正常进行检测,这也是工艺参数控制和检测过程中的一个关键。

为了实现工艺参数的实时检测及其控制功能,需要对氧气压力、冷却水流量、氮气压力等参数进行控制,在控制过程中使用流量传感器和压力传感器进行检测,信号输出时使用4~20毫安电流信号,并且将各参数的上下限阈值设置到程序当中,对程序指令进行调控,保证控制效果[4]

结束语

总而言之,在炼钢过程中通过转炉自动炼钢控制技术可以有效地提升生产效率,控制生产成本,各炼钢厂需要与实际情况相结合对炼钢控制技术进行合理利用,提升企业的核心竞争力。

参考文献

[1] 祝义. 自动化炼钢过程控制技术的研究与应用[J]. 自动化应用, 2018, 02:157+161..

[2] 修国顺.自动化炼钢过程控制技术的研究与应用[J].山东工业技术,2018(18):16.

[3] 史天松.转炉炼钢自动化控制技术探究及常见问题分析[J].中国金属通报,2019(08):81+83.

[4] 齐大朝. 自动化炼钢过程控制技术的应用与研究[J]. 商品与质量, 2016, 000(027):187-187.