转炉炼钢自动化控制技术探讨

转炉智能化炼钢技术应用问题探讨

摘要：本文主要阐述在智能化炼钢技术开发过程遇到的瓶颈问题，通过调试和试验，优化管理，从硬件和软件方面采取有效措施，解决了各工序存在的问题，最终实现了智能化炼钢技术，对后续各钢铁企业加快智能化炼钢技术应用步伐起到指导作用。

关键词：智能化炼钢 动态控制 一键炼钢 动态冶炼模型 技术应用

背景：氧气顶吹转炉炼钢目前已成为世界上主要的炼钢方法。其冶炼特点是炉内反应速度快，冶炼周期短，影响因素多而反应复杂，人工操作控制不稳定。国外从60年代开始就采用了计算机控制，到70年代已从静态控制发展为动态控制，吹炼终点的命中率目前已达到90%以上。在国内，除宝钢、首钢等少数转炉采用计算机动态控制外，大多数钢企转炉的控制水平还比较低。陕西龙门钢铁有限责任公司为提高企业自动化、智能化控制水平，2019年初开始筹备智能化炼钢技术开发，作为重要研究课题与镭目公司合作开发此技术，为后续实现转炉一键炼钢技术奠定基础。

1.现状：目前龙钢公司转炉冶炼过程均为人工利用经验判断进行操作，操作稳定性受外界因素影响较大，加之废钢料型种类多达10种，控制过程波动性大，冶炼周期不稳定，关键经济技术指标提升空间受限，同时龙钢炼钢自动化程度较先进钢厂已经有一定差距，靠人工经验炼钢已经处于瓶颈期。智能化炼钢技术的研究，可以实现生产、成本、技术上的新突破，利用先进的检测手段，收集大数据背后的隐形效益，降低生产制造成本，提高转炉作业效率，可为今后开展洁净、环保、低耗的生产制造工艺奠定基础，提升企业智能化水平，提高企业知名度。

2.技术路线：通过大数据的收集和分析，结合现场操作建立不同原料条件下的静态冶炼模型，在实际生产过程继续进行模型优化、固化，利用声呐化渣、烟气分析、高清火焰图像分析系统实时反映炉内渣料熔化、温度控制、碳含量控制、渣厚情况、烟气浓度，实现氧枪智能控制和加料智能控制的智能化自动操作和动态调整，终点预测熔池钢水成分、温度情况，根据设定终点目标智能控制冶炼全过程，终点碳、温度精确命中，同时智能化炼钢系统具有“自学习”引导功能。

转炉自动化炼钢技术应用分析

摘要：随着炼钢技术的快速发展及各行业对钢铁类产品质量要求的不断提高,传统的主要依靠人工操作及判断的生产方式已经不能完全满足要求。新型的各种冶炼计算模型、智能检测设备、自动化控制技术等应用而生，服务于钢铁制造行业。本文旨在通过简要介绍转炉自动化炼钢控制技术及其应用分析，探讨如何才能更好的应用自动化炼钢控制技术服务于现场的生产。

关键词：转炉；自动化炼钢；技术

引言

转炉炼钢的自动化控制技术旨在提高转炉炼钢控制的水平，降低操作岗位人员的劳动强度，提高转炉冶炼终点命中率，进而提高钢水的质量及生产效率。转炉自动化炼钢控制技术的开发及应用是大势所趋，也是高级别品种开发对转炉冶炼过程控制的基本要求。

1、转炉自动化炼钢控制技术简要介绍

转炉炼钢是以铁水、废钢、造渣材料、铁合金等为主要原料，通过向炉内供氧，靠铁水本身的物理热和铁水组分间发生化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢的过程。

随着炼钢技术的快速发展及各行业对钢铁类产品质量要求的不断提高，传统的单纯依靠人工操作（或简易自动化）和判断的转炉炼钢技术已经难以满足汽车板等高级别品种钢的生产要求，转炉炼钢也需要借助计算机模型计算和自动化控制技术等手段来实现。

自动化炼钢控制技术即在转炉炼钢过程中通过冶炼控制模型的静态及动态计算，借助副枪、音频化渣、烟气分析等检测手段来实现“一键式”冶炼，冶炼过程仅需少量乃至全程无人干预的冶炼控制模式直至终点。通过自动化炼钢技术可以获得稳定的终点控制，从而提高了钢水的质量，有效提升了生产效率。

2、转炉自动化炼钢控制的优势

利用转炉自动化炼钢控制技术，能有效提高转炉终点一次命中率至95%以上；采用副枪技术在冶炼中不提氧枪不停吹的情况下进行过程测量，较传统的人工测量每炉节约时间约3分钟，节约氧气2m3/t；由于减少倒炉次数，可降低钢铁料消耗3Kg/t；在配置音频化渣系统的转炉上，能大幅降低冶炼喷溅率，有效减少由于喷溅可能导致的生产、设备及环保事故。

炼钢厂转炉系统自动化控制　Ｇ。ｎｇｙｉ　ｙｕ　Ｊｉｓｈｕ　三至　堡　Ｉ　

周盛宏　

（二十三冶建设集团，湖南长沙４１００１５）　

摘要：氧气转炉冶炼周期短、产量高、反应复杂，但人工控制钢水终点温度与含碳量的命中率低，精度差。完善的自动化系统能实现对转化　

炉的动态控制，能充分发挥其快速冶炼优势，提高生产效率和质量。主要从转炉自动化控制系统构成、系统功能、系统原理及系统工艺流程等方　

面介绍了炼钢厂转炉系统自动化控制。　关键词：炼钢厂：转炉系统：自动化控制　

１　系统构成４工艺流程　

典型的转炉自动化控制系统由过程控制计算机、微型计算机　

和各种自动检测仪表、电子称量装置等部分组成。主要分为供氧系　

统、原料系统、副枪系统、煤气回收系统、成分分析系统与计算机测　

控系统。　

２　系统功能　

系统对氧气项吹转炉进行生产全过程监视、控制及管理，对生　

产过程所有参数进行实时监控、记录、自动报表打印，使操作人员　

得以全面了解生产过程的实时参数，准确把握转炉温度与炭含量、　

出钢时间与溅渣护炉效果，适时调节氧压、冷却水流量等参数，以　

消除事故隐患，提高生产质量和生产效率。　

３　系统原理　

转炉自动化采用生产管理级别、过程控制级、基础自动化级别　

三级控制。基础自动化控制级采用ＰＬＣ可编程逻辑控制器，对转　

炉炼钢进行数据采集、顺序控制、监控操作、数据通讯等转炉生产　

过程控制；过程控制级由服务器、交换机、工作站及工业控制计算　

机构成，用于转炉冶炼摔制、设备维护、数据统计，并收集从化验室　

获取的试样数据；生产管理级用于下达生产任务与生产指标，实现　

对冶金全过程的参数计算和优化、数据及质量跟踪、生产顺序控制　

与管理　系统配以网络监控操作，实现其功能操作和控制管理。　

．，一一一一一一　＼　．◆　’・　＼、　．　（ａ）屉小　乘法拟合　（ｂ）采用移动最小　乘法拟合　转炉系统自动化控制的设备配置有转炉本体、氧枪及供气设　

备、副枪测试装置、底部供气装置、受铁设备、废钢装料设备、副原　

２００２年７月　

第９卷第４期　控　制　工　程　

Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｊｕ１．２　０　０　２　

Ｖｏ１．９．Ｎｏ．４　

文章编号：１６７１．７８４８（２００２）０４．００１９．０４　

炼钢自动化系统的研究与实现　

曲永印，曲丽萍，樊生文，薛海波　

（北华大学电气工程学院，吉林吉林　１３２０２１）　

摘　要：介绍了自行研制的转炉炼钢自动化系统的结构、功能，并讨论了工业现场经常出现的调试难点　

及相应的解决方法。应用表明，该系统实现了炼钢生产的全面监视、控制和管理，提高了生产效率、产品质量　

及生产安全系数，有着极高的推广应用价值。　

关键词：氧气项吹转炉；无线数据采发；无线数据接收；ＮＴ网络；实时趋势判断算法　

中图分类号：ＴＰ　２７３　文献标识码：Ａ　

１　引　言　

目前，炼钢生产普遍使用氧气顶吹转炉。在　

老式转炉系统中，操作人员无法精确把握各种原　

料的给进量及相互之间的比例、无法及时调整氧　

气和氮气压力、无法在最佳终炉温度点停炉；同　

时，由于没有实时现场采集系统，操作人员无法及　

时掌握氧枪水冷护套泄漏迹象，不能及时采取必　

要措施，因此，重大事故时有发生。　

基于上述原因，我们自行研制开发了转炉炼　

钢自动化系统。　系统对氧气顶吹转炉全部生产　

过程进行全面地　祝、控制和管理，所有参数实现　

实时监控、实时记录、自动报表打印。该系统投入　

使用后，生产效率得到了大幅度提高，通过计算机　

系统，操作人员可以全面了解炉前各设备的实时　参数，准确把握终炉温度、出钢时间及溅渣护炉效　

果，另外还可以及时调节氧压、冷却水流量等参　

数，消除事故隐患。　

２转炉炼钢自动化系统总体结构　

系统结构如图１所示。转炉炼钢自动化系统　

从硬件结构上可分三部分：废钢及铁水重量监视、　

仪表监视控制、电气控制指示。废钢及铁水重量　

监视部分包括安装于天车上的压式称重传感器、　

ＸＫ３１１０Ｄ配料控制器、ＺＸＤ－ＹＣ２００无线数据采　

发站、ＺＸＤ－ＹＪ２００无线接收中心和废钢及铁水监