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转炉炼钢自动化控制技术及常见问题分析

​李晓曦

山信软件股份有限公司,山东济南,250101

摘要: 随着工业化进程不断推进,转炉炼钢作为重要钢铁生产工艺,其自动化控制技术发展日益引起人们关注。基于此,本文对转炉炼钢自动化控制技术概述进行了介绍,分析转炉炼钢自动化控制技术及常见问题,并对此提出相应策略,以期为转炉炼钢自动化控制技术发展提供理论支持。
关键词: 转炉炼钢自动化控制技术;常见问题;分析
DOI:10.12721/ccn.2025.157004
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引言:转炉炼钢是重要钢铁生产工艺,其自动化控制技术在提高生产效率、保证产品质量减少人为误操作方面具有重要意义。随着科技不断进步工业自动化水平不断提高,转炉炼钢自动化控制技术也在不断演进完善,尽管自动化技术应用已经取得了显著成果,但在实际生产中仍然存在着部分常见问题需要解决改进。因此,本文以转炉炼钢自动化控制技术及常见问题为研究方向,具有重要现实意义,为相关领域发展提供有益借鉴。

1转炉炼钢自动化控制技术概述

自动化控制系统主要由传感器、执行器、控制器人机界面等组成,实时采集处理炼钢过程中各项参数数据,实现对转炉炼钢过程自动监控控制。其核心功能在于实现炉料成分准确控制、炉温精确调节、氧气供给智能控制以及废气排放在线监测等,以炼钢过程稳定运行、产品质量可控环境保护达标,转炉炼钢自动化控制技术具有广泛应用范围,适用于传统碳钢炼制,可用于合金钢、不锈钢等特种钢生产,且在不同规模工艺路线钢铁企业中均有广泛应用。随着人工智能快速发展,未来转炉炼钢自动化控制技术朝着智能化、网络化集成化方向不断发展,基于大数据云计算智能优化控制、人机协同作业智能制造自动化决策支持系统研发等,助力钢铁工业实现转型升级可持续发展[1]

2转炉炼钢自动化控制技术及常见问题

2.1控制系统设计,参数调整不足

炼钢过程中,炉温、氧气供给量、炉料成分等各项工艺参数之间存在着复杂相互影响关系,而控制系统设计往往未能全面考虑参数之间相互作用,导致参数配置过于死板,无法适应不同工艺条件下需求变化,影响了炼钢过程稳定性[2]。实际生产中,生产环境变化是不可避免,而传统控制系统设计往往未能应对变化,导致参数调整时效性不足,无法及时作出相应调整,影响了生产效率。

2.2自动化过程优化,生产稳定性不足

设备长期运行过程中会受到各种因素影响,磨损、腐蚀、材料疲劳等因素都会导致设备性能逐渐下降,自动化过程优化中,忽视了设备老化因素影响,仅依靠历史数据数学模型进行优化计算,导致优化方案在实际生产中可行性受到挑战。转炉炼钢过程具有复杂非线性特性,化学反应、物料传输等因素引起系统行为非线性变化,而且特性随着时间推移而发生变化,当前优化算法往往过于简化了炼钢过程复杂性,导致优化效果不佳,甚至适得其反。

2.3故障诊断,设备保护不足

传统故障诊断方法往往基于人工经验或简单规则,难以满足复杂炼钢环境下需求。现代自动化控制系统故障诊断需要借助于数据挖掘、机器学习等技术,但是针对炼钢过程特殊性,目前尚未形成完善故障诊断模型算法,导致故障诊断效率低下。大部分钢铁企业采用设备保护策略仍然以传统定期检修维护为主,未能充分发挥自动化控制系统监测预警功能。单一保护策略往往无法及时识别应对设备潜在故障隐患,导致设备易受损坏,进而影响到生产正常进行。现代钢铁生产中,涉及生产调度系统、质量控制系统等自动化系统,而系统与故障诊断系统存在信息孤岛,无法进行信息交流共享,一旦发生设备故障,故障信息无法及时传递给相关部门,导致设备保护效果不佳。

2.4数据集成,信息传递准确性不足

由于炼钢过程涉及原料成分、炉温、氧气供给等多个环节参数,而数据采集通常依赖于传感器等设备,一旦采集设备不够全面或部分数据无法及时准确获取,就会导致信息传递不全面,从而影响到后续数据分析控制决策。转炉炼钢生产中,涉及数据格式数据接口来自不同厂家或不同设备,一旦缺乏统一标准规范,就会导致数据在传输解析过程中存在兼容性问题,从而影响到数据集成性。

3转炉炼钢自动化控制技术的常见问题及解决措施

3.1实施自动化过程优化,提高生产控制稳定性

制定全面自动化过程优化方案对工艺参数设备进行全面优化调整,以生产过程中各个环节协调运作。对工艺参数优化调整,实现炉温、氧气供给等关键参数精确控制,从而提高生产过程稳定性,对设备运行优化配置也是至关重要,对设备运行参数优化设置,提高设备运行效率稳定性,进而提高生产控制稳定性。该项技术利用实时数据数学模型对生产过程进行动态调整优化,以应对生产环境变化不确定性。建立准确数学模型预测算法,实现对生产过程实时监控预测,及时调整工艺参数设备运行,建立反馈机制,及时跟踪评估自动化优化效果。

3.2建立完善故障诊断与预防机制,及时修复设备问题

对设备运行数据监测分析,发现设备异常运行行为或潜在故障迹象,从而提前采取预防措施,避免故障发生,预防性故障管理方法,降低故障对生产过程影响,提高生产设备可靠性。结合机器学习数据挖掘等方法,对设备运行数据进行智能识别分析,实现故障自诊断预测。对大量历史数据分析学习,智能诊断系统识别出不同故障模式特征,并根据实时监测数据进行预测,提前发现故障发生性,智能化故障诊断方法,缩短故障诊断时间,提高诊断准确性,保证生产设备持续稳定运行。

3.3加强数据集成,信息传递及时准确

建立统一数据管理平台,集中存储不同源头数据,实现数据统一性,降低数据集成难度复杂度,提高数据可访问性,从而信息传递准确性。采用高效数据传输协议技术减少数据传输延迟丢失,提高数据传递及时性,采用快速传输协议高带宽网络设备,加速数据传输速度,减少传输延迟,使用数据压缩加密技术减少数据传输过程中数据丢失篡改风险,数据传递完整性。建立数据监控质量评估机制,对数据传输处理过程进行实时监控质量评估,及时发现纠正数据传输处理过程中问题,设立数据监控点数据质量评估指标,对数据传输过程中异常情况进行实时监测分析,及时发现并处理数据传输中错误异常。

3.4持续推进技术创新,引入先进自动化控制技术

与科研院校合作,借助其丰富科研资源专业知识,共同开展转炉炼钢自动化控制技术研究与开发工作,与高新技术企业合作,则借助其先进技术产品,加速技术引进应用,不断提升自动化控制技术水平。针对转炉炼钢生产中实际问题需求,投资研发新型控制算法技术,基于人工智能大数据智能优化控制技术,对海量数据分析处理,实现生产控制精度灵活性提高,从而提升生产效率。

结论:综上所述,转炉炼钢自动化控制技术在提高生产效率、保证产品质量降低人为误操作方面具有重要意义,目前存在常见问题主要有控制系统设计不足、自动化过程优化不够、故障诊断与设备保护不足以及数据集成与信息传递准确性不足等,针对问题,需要采取加强自动化过程优化、建立完善故障诊断与预防机制、加强数据集成等。

参考文献

[1]杨帆,刘志芳,黄珍,等.转炉炼钢自动化控制技术及常见问题分析[J].中国金属通报,2019,(12):102-103.

[2]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.