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摘要：现阶段，国家对工业发展进程越来越关注，并鼓励应用更为先进的技术手段提高工业生产质量与效率。随着信息技术手段的成熟，自动化控制技术应运而生。其中，冶金转炉炼钢自动化控制技术成为炼钢产业当中的核心技术手段，使得炼钢的效率大幅提升，并拥有了更高质量的精确度。冶金转炉炼钢自动化控制技术的顺利应用对生产工艺提出了更高的要求。因此，文章将针对冶金转炉炼钢自动化控制技术展开具体研究，分析其中的主要技术类型，并探讨该技术中的核心要点，以期为冶金企业提供相关的参考。
关键词：冶金企业；转炉炼钢；自动化控制技术
在炼钢行业的传统生产过程中，大多依赖技术人员手动进行操作，生产效率低下，生产过程中产生的有毒物质与危险源都严重威胁着技术人员的生命安全。当前炼钢行业的核心工作内容是尽早实现自动化炼钢。冶金转炉炼钢自动化控制技术的出现，成为有效解决传统炼钢生产过程中的关键，切实提升了炼钢生产效率与质量，使得炼钢行业的经济效益迅速升高。因此，通过在冶金转炉炼钢技术中融入现代信息化技术，实现自动化控制技术的管理与应用，以此满足钢铁材料的实际需求量，推动工业持续发展，促进经济效益提升。
1冶金转炉炼钢自动化控制技术
1.1转炉炼钢控制技术模型
为确保冶金转炉炼钢自动化控制技术的顺利运转，首先需要设定技术控制模型。转炉炼钢控制技术模型中具体可细分为动态控制与反馈计算两种模型。转炉炼钢控制技术模型中具有完善的应用控制系统，能够在炼钢的过程中进行检测，在到达吹炼终点时，准确测量出转炉内的实际含碳量及温度，以此确保含碳量得到精准控制［1］。具体而言，转炉内的具体含碳量与温度需通过动态控制模型进行检测，以此得知转炉内需要的氧气与冷却剂需求量。动态控制模型在检测到具体数据之后，将其传输至反馈计算模型当中，反馈计算模型将根据具体数据进行合理调整，确保转炉内的多种数据含量满足需求。由此可见，反馈计算模型的运转需以动态控制模型作为基础，以此确保调整数据的准确性与合理性，并针对性将调整结果反馈至自动化控制系统的计算机与机械设备当中，从而准确填充转炉内所需原材料的种类及数量。
1.2转炉炼钢中的人工智能技术
人工智能技术主要基于计算机系统开展，能够在转炉炼钢控制系统中自行模拟真人思维与行为，以此达到生产过程自动化、智能化目的，减少人工操作的流程，既能够预防人为因素造成的生产误差，还能够切实节省人力资源［2］。因此，当前诸多炼钢企业在生产过程中积极应用信息技术，使转炉炼钢系统拥有人工智能的帮助与支持。针对配料、氧枪控制等关键环节，人工智能技术能够对材料含量、控制精度进行精准把控，减少传统生产过程中因人为因素造成的误差与不确定性。推动人工智能技术在企业智能化生产中的线性特征，进而在炼钢过程中实现参数变化范围过大的目的。
1.3转炉炼钢中的模型研究
在转炉炼钢中的技术模型具有复杂性、多样性特点。例如，冶金转炉炼钢自动化控制系统中需应用人工智能技术，通过计算机系统对转炉炼钢过程进行优化与调整，确保工作开展既有效率，又有质量。同时，自动化控制系统需充分考虑转炉内的热平衡原理及化学反应，以此将动态控制模型应用其中，确保转炉内发生的化学反应过程具有准确参考［3］。由此可见，通过将模型技术应用于转炉炼钢过程中，使过程中产生的问题及不可控因素能够得到有效抑制与解决，使冶金转炉炼钢实现自动化控制目标。对于转炉炼钢中的模型进行研究，能够使各模型充分发挥自身功能与优势，提高自动化控制技术的实用性，以此确保炼钢效率大幅提升。
1.4冶金转炉炼钢检测技术
1.4.1转炉炼钢废气分析检测技术
如今，许多转炉炼钢过程由于技术的缺乏与不足，导致转炉内经常出现一氧化碳、二氧化碳、氢气等废气，无法准确评估炉内含碳量，从而影响炼钢质量。因此，为了有效解决这一问题，需通过有效的技术手段检测转炉内的废气，确保转炉内的废气量与含碳量得到精准检测与把控，从而及时改变转炉内原材料含量或系统参数。转炉炼钢烟气分析检测技术的核心原理在于将测定转炉内含碳量、分析废气脱碳率为主要研究内容，确保转炉内废气的组成成分及含量得到精准检测，以此得出转炉内铁水的残留含碳量［4］。在应用该技术时还会将副枪法结合其中，通过同时使用两种检测技术，使检测数据结果更加准确，为冶金转炉炼钢自动化控制系统提供更为高质量的数据支持，使数据分析结果拥有更为坚实的基础保障。
1.4.2转炉炼钢副枪检测技术
转炉炼钢副枪检测技术是当前冶金转炉炼钢自动化控制系统中必备的检测技术手段，有许多炼钢企业已经配备了该技术于转炉系统当中。炼钢过程中，转炉内会应用到钛合金、石灰等多种原材料，其中产生的钢水含碳量、温度与损耗需要应用有效技术手段进行控制，以此才能确保转炉炼钢的质量与产量。副枪检测技术通过测定并控制钢水产生的温度、含碳量等参数，使转炉内原材料不会被过多损耗，减少原材料的浪费。
1.5数据挖掘与软计算
数据挖掘旨在将冶金转炉炼钢过程中潜藏的数据信息进行挖掘与获取，使得信息数据的准确性得到进一步提升。数据挖掘主要通过传感器对转炉内的生产过程进行感应，确保大量数据被传输至自动化控制系统当中，在应用数据时更为便利与高效。同时，数据挖掘还能够确保炼钢过程中不同数据的实际作用被充分挖掘与体现，以此帮助炼钢企业能够应用全部数据，研究出更为节能降耗的生产方式，提高生产效率与质量［5］。此外，软计算用于计算炼钢过程中产生的各种参数信息，并将其变化趋势进行精准分析。软计算通过应用神经网络、遗传算法等新型计算方法，使炼钢过程中出现的非数字过程得到准确计算，避免炼钢过程中不确定性因素产生过多影响，为钢材生产过程提供更为坚实的基础保障。
2冶金转炉炼钢自动化控制技术的核心要点
2.1自动化控制目标
冶金转炉炼钢自动化控制技术的核心在于自动化控制目标的设定，自动化控制目标的重点内容在于能够实时检测并调整炼钢过程中的全部系统。自动化控制目标的实现需基于实时监控系统开展，确保炼钢过程中所用全部设备的状态参数值能够被准确监管，使得车间管理者能够及时根据监控系统的反馈结果进行优化与调整。转炉炼钢自动化控制目标需结合理论与实践共同制定，既要考虑炼钢过程的流程规范，又要考虑实际转炉内的真实情况。自动化控制目标被设定完成后，需对其进行仿真分析。提前使用模拟软件对炼钢过程中的每个环节进行评定，确保转炉内的温度、效率等数据真实、准确，随后将数据结果传输至计算机系统当中，完成最终输出控制效果图、各个环节转炉状态曲线图，以及生产能力直线图［6］。这些图表能够为自动化控制目标的调整、优化提供准确依据，确保冶金转炉炼钢自动化控制技术拥有更为精准的目标设定。
2.2控制系统的主要流程
转炉冶炼是一个复杂的过程，其中涉及多个主要流程步骤。首先，冶炼以接收铁水信息为开始流程，铁水信息中涉及装入量、成分及温度等多维度内容，而后加入废钢成分及重量等信息，确保冶炼的初始条件符合相关规定。随后将根据三级MES下达的目标钢种，对其重点成分及温度等要求进行目标设定，冶金转炉炼钢模型将根据这些目标信息对冶炼时间及加料配比进行最终计算。其次，在开始降氧枪吹炼之前，应确保所有准备工作均已完成，对冶炼情况进行实时监测，确保冶炼过程顺利进行［7］。当达到吹炼终点时，需使用副枪进行钢水成分及温度的测量，以此确保冶炼结果的直接信息得到收集，以此计算出补吹时间及补料量。最后，根据所有的数据和计算结果，判定是否达到了三级的生产目标钢种。如果达到目标，整个冶炼过程将就此结束；如果没有达到目标，需进行进一步调整或者重新开始冶炼过程。整个转炉冶炼过程需严格遵循操作流程，以确保生产过程的稳定性和安全性。
2.3控制系统的参数设定
冶金转炉炼钢自动化控制系统中的参数需要结合转炉内的实际情况及炼钢过程中的不同阶段而设定。
第一，针对测控阶段，需根据系统实现自动化炼钢目的。测控阶段具有专门的计算机系统，采集并录入转炉内铁水与废钢的准备条件，同时将实时监控吹炼的全过程，确保其产生的成分能够被精准检测，使钢水在到达吹炼终点后的最终温度与成分满足提前设定的参数要求。此外，测控阶段中所应用的测控系统需包含静态与动态两种控制计算方法，这两种计算方法需相互协作，从而建立更为准确、庞大的数据库，确保参数设定基于静态与动态两种角度进行考虑，参数设定更加全面与完善，以此确保冶炼质量的提升。
第二，针对供氧阶段，需严格控制转炉氧枪的具体位置与供氧强度，设定相应合理参数，以此确保氧枪与钢水液面之间拥有科学距离，从而保证冶炼过程中能够平稳开展工作，有效避免出现返干、喷溅等不正常问题。
第三，针对称量原辅料阶段，将应用传感器、振动器等多种设备，需通过计算机设定原辅料相应参数，以此确保与实际称量结果进行分析比较后能够及时做出调整，使原辅料称量具有准确依据。
第四，在应用副枪系统阶段，应主要设定TSC的时间参数，通常为整个冶炼过程需要进行周期的80%左右。但时间参数并非完全固定，仍然需要考虑实际情况，例如废钢的具体种类、搭配情况、铁水的温度差异、成分等诸多内容，均是影响时间参数的因素。此外，副枪系统会将测量的结果实时、准确地传输至计算机系统当中，自动化控制系统需要将测量数据根据终点冶炼过程控制进行校正，自动计算出实现终点控制目标的冶炼方案。
第五，在煤气回收阶段，应主要考虑安全参数问题。为了实现安全效果，应进行全程降罩，确保汽化烟道内的烟气能够通过多种变送器进行精准采集［8］。同时，经过自动化控制系统进行分析，确保烟气回收系统能够随时进行调节，以此确保转炉炉口位置微负压，从而达到空气无法进入转炉内的目的，实现烟气回收的有效性与安全性。
2.4控制系统的控制计算
冶金转炉炼钢自动化控制系统中通常采用C++语言作为计算机的主要程序语言，并通过控制计算、仿真模拟、人机交互等系统组成全自动化控制系统。顺序运算主要用于分析并研究转炉炼钢自动化控制系统的全部过程，计算从开始阶段到最终阶段中每个环节所需时间以及实际耗费时间。同时，顺序计算还会综合考虑各个生产环节所需要的运作设备的数量以及工作方式，并将每个单元设置为不同数值，确保各个设备及环节能够按照规定要求循序渐进地开展工作。此外，由于冶金转炉炼钢自动化控制技术是一个复杂且繁琐的过程，为得到精准的结果，需要对自动化控制系统进行反复模拟计算。该计算过程需将自动化控制的全流程均进行控制计算，以此确保对整个系统进行精准的测试与调试，直到系统被调控至预期目标为止。自动化控制系统在实际运转过程当中，可能出现诸多不确定性与不可控性因素来影响运行结果，控制计算的目的便是通过不断优化与调整将其实际性能进行稳定，从而达到预期目标设定。
2.5自动化控制原则
冶金转炉炼钢流程与热处理工艺流程在工业生产中占据重要地位，其自动化技术的深入研究和优化对于提高生产效率、降低成本、确保生产安全具有关键作用。转炉炼钢自动化技术的应用有助于提升炼钢过程的精准度和稳定性，减少人为因素对生产质量的影响。
通过自动化控制，实现炼钢参数的精确调整，确保钢水成分的稳定和炼钢效率的提高。同时，自动化技术还有助于降低能耗、减少污染物排放，实现绿色生产。但想要实现上述全部目标，就必须遵守三项原则。首先，安全第一。转炉炼钢自动化系统设计时应充分考虑各种潜在的安全隐患，并采取有效措施加以防范。其次，以人为本。在自动化控制技术的设计与应用过程中，需将人为因素充分考虑在内，确保人机界面的友好性和操作的便捷性。通过优化操作界面、简化操作流程等方式，降低操作难度，提高操作效率。最后，科学规划。对转炉炼钢自动化控制流程进行全面分析，找出影响生产效率和质量的关键因素，针对性制定优化方案。同时，关注新技术、新工艺的发展，及时将其应用于生产实践中。
3结束语
当前，工业发展过程中十分重视转炉炼钢技术，为确保炼钢行业的高效、安全生产，需要将自动化控制技术应用其中，尽早实现炼钢设备与系统的智能化、信息化目的，以此确保炼钢过程中人为因素产生的误差及影响降到最低，使炼钢生产效率大幅提升，确保炼钢过程的安全性得到保障，促进工业可持续、健康的发展。
参考文献
［1］赵尚.冶金转炉炼钢自动化控制技术研究［J］.冶金管理，2023，18（11）：25-27.
［2］房立文.冶金转炉炼钢自动化控制技术的分析［J］.山西冶金，2023，46（2）：59-60+71.
［3］胡小勇.关于转炉炼钢自动化控制技术研究［J］.工程学研究与实用，2022，3（12）：193-195.
［4］张禹群.转炉炼钢技术的自动化控制探究［J］.冶金与材料，2022，42（2）：67-68.
［5］崔世刚.转炉炼钢的自动化控制技术研究［J］.中国金属通报，2022（16）：82-84.
［6］赵峰.基于自动化控制技术的转炉炼钢研究［J］.冶金与材料，2022，42（3）：82-84.
［7］吴浩然，程洪波，赵滨.转炉炼钢自动化控制的技术探究［J］.中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2022（1）：3.
［8］宋男，刘丽珍，王海楠.关于转炉炼钢自动化控制技术的思考［J］.中文科技期刊数据库（引文版）工程技术，2022（2）：4.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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冶金转炉炼钢自动化控制技术研究论文
人参与 2024-11-01 10:05:11 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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