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[摘 要]随着科技水平的不断提高，自动化控制技术在工业生产中发挥了积极的助推应用，而在炼钢行业，转炉炼钢自动化技术也得到了广泛的应用，不仅节省了人力物力，而且使炼钢更高效、精度控制更准确，明显提高了炼钢质量，本文就转炉炼钢自动化控制优势及其关键技术进行了详细的分析。
[关键词]转炉炼钢 ；自动化控制技术 ； 研究
中图分类号：TF345 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0059-01
由于转炉炼钢生产环境恶劣、过程复杂，并且工作期间难以精确地进行连续不断的测量，因而采用常规过程控制的方法对其进行控制难度大，而仅凭人工经验控制炼钢终点又难以保证钢材产品优质、操作稳定和低能耗，这与当前钢铁市场低成本高质量的要求相距甚远，而若想提高产品市场竞争力，就必须提高炼钢科技化水平，必须对炼钢生产进行精准的自动化控制，只有这样才能提高炼钢生产效率和钢铁成品质量。
1.轉炉炼钢自动化控制技术综述
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，这项技术主要包含计算机、自动控制、数学模型、冶铁机理、人工智能等多种技术，其系统相对较为复杂，由于转炉炼钢多元、高温下的特殊工艺包含着很多难以确定的影响因子，使连续准确的在线检测过程中的各种参数很难实现，因此自动化技术多采用数学模型，通过对模型的控制，实现自动化转炉炼钢。
2.转炉炼钢自动化控制的优势
常见的自动化转炉炼钢系统主要是二级计算机控制系统，即一级基础性自动控制模块和二级过程性自动控制模块，其中一级基础性自动控制模块主要包括氧枪自动控制系统、底吹控制系统、转炉自动化仪表系统、副枪自动控制系统、除尘自动控制系统等；二级过程性自动控制模块主要包括数据采集系统、补吹校正计算系统、报表打印系统等。这种转炉炼钢自动化控制系统可以将过程中的参数集中显示和管理，并能提供可视性很强的界面，显示包括工艺流程模拟、趋势曲线等情况，能够在简化工作的同时，让人对工艺以及设备的运行状态有更加直观的了解。
通过实践应用总结得出，应用转炉炼钢自动化控制技术有着明显的技术优势，其显现出来的优势主要表现在，一是能使国内平均的转炉后吹率降低50%左右，同时可使转炉终点温度和碳的命中率从60%提高至90%；二是明显缩短了冶炼周期，提高了炼钢效率；三是能使喷溅率、石灰的消耗率分别降低30%和3kg/t，从而提高了铁的得率约0.5%左右；四是减少对于炼钢工经验的依赖，有利于标准化、规范化管理水平的提高，明显降低能耗，增加经济效益显著。
3.转炉炼钢过程自动化控制功能及关键技术分析
3.1 转炉炼钢自动化控制系统的功能
1）实现废钢、铁水质量的称量控制
由转炉炼钢工作环境恶劣，废钢、铁水的称重必须由天车主钩吊装废钢料槽和铁水炉缸进行装料，装料过程主要通过多个压式重量传感器读出废钢或者铁水的重量，并由补偿接线盒显示重量数据，并及时进行记录。
2）对电气控制的指示控制
在转炉炼钢过程中考虑到有些电气操作是应急处理操作，关系到自动化系统的安全性和可靠性，因此电气控制指示必须独立构成。自动化转炉炼钢共有六个散装料料仓，在散料质量测量中，主要通过料仓四角处的压式称重传感器通过监测画面在仪表器中显示。
3）转炉炼钢系统对仪表监视的控制
计算机的监测画面是仪表部分的网络服务器，通过适配器从仪表中读取监测废钢、铁水等原料的使用数据；同时，监测画面还能实时的显示氧气、氮气以及冷却水的压力和流量，给操作人员提供有利的数据，供其对氮气、氧气、冷却水进行调整，同时对钢水温度的监控中，采用热电偶探头深入转炉内取出钢水的温度，并利用监控系统从仪表器中显示。
3.2 转炉炼钢自动化控制系统关键技术
3.2.1转炉炼钢检测技术
转炉炼钢检测技术主要分为废气分析检测技术和副枪监测技术两部分。在转炉炼钢过程中，它们主要通过检测仪表对熔钢温度、液面高度、熔钢成分等参数的记录，并进行及时分析，为炼钢过程中的温度控制、添加原料等提供有利的数据支持，这其中检测仪表是自动化炼钢检测技术的前提，只有对仪表进行科学合理的设置检查，才能及时准确的获得诸如熔钢温度、液面高度等控制过程所需要各类参数，以此为基础，我们的自动化控制才能得到有效的实施。
1）废气分析检测技术。转炉炼钢技术在炼钢过程中主要产生一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气、氧气等废气，传统的方法是炉气定碳法，它是通过废弃成分来反映炉内的指标参数，但是这种方法受制于各方面的原因，其准确性相对较低，误差较大，已经难以满足现在的需求。
2）副枪检测技术。该技术是通过一定的副枪设备来实现检测的目的，目前在我国鞍钢，宝钢等大型钢铁公司都采用了此项技术，而且获得了很好的实际效果。
转炉炼钢废气检测主要使用炉气定碳法和副枪技术相结合，以副枪测定为主，结合废气分析计算脱碳速度，通过炼钢过程中排除的废气成分和流量，为计算转炉内瞬时钢液残留碳的含量提供信息，从而确定转炉中的含碳量，此法不仅使转炉内含碳量的测量精度大大提高，而且为自动化检测技术提供了有利的数据，避免了传统人工工作模式，提高了工作效率和钢产品的质量。
3.2.2转炉炼钢自动化技术
转炉炼钢自动化技术主要包括控制技术、人工智能技术以及对炼钢模型的研究，主要是指转炉炼钢过程中以计算机技术为媒介对检测技术所显示炼钢生产过程中转炉内原料不足、废气过多、温度不准等原因进行自动化调整。
1）控制技术。控制系统的主要功能是估算出吹炼终点的含碳量以及熔钢温度，一般为动态控制模型和反馈计算模型两个模块，动态控制模型能够分析出需要的氧气量和冷却剂龄，并根据过程中检测的各项数据，估算出吹炼终点的含碳量以及熔钢温度；反馈计算模型能分析出动态控制模型中的估算误差，并实施适度的调整。
2）数学模型。转炉炼钢的动静态控制都是以数学模型为基础的，例如现在比较常见的动态控制是在化学平衡和热平衡的基础上发展而来的，通过建立静态的数学模型，计算得到起始的氧流量、氧枪高度等参数，再于吹炼操作中，利用副枪检测的信息来调整控制参数，最终实现自动化的过程控制。
3）人工智能技术。人工智能技术是基于计算机科学技术通过模拟、延伸和扩展人的智能方法发展起来的一项技术，其主要是针对炼钢过程中一些需要人为处理的工作，通过计算机科学技术模拟进行操作，从而减少劳动力，提高生产效率和产品质量，进而实现钢铁企业智能化的进程。
4.结束语
随着自动化控制技术在炼钢行业的不断发展与应用，转炉炼钢自动化水平得到了进一步提高，因为为了实现炼钢“高质、高效、节能、环保”，应大力发展转炉炼钢自动化控制技术。
参考文献
[1]张红渡.炼钢厂转炉系统自动化控制[J].科技创新导报.2013，12（4）：111-112.
[2]王启均.自动化炼钢控制技术分析[J].现代工业科技与信息化.2014，14（02）：178-179.
[3]李小平.转炉炼钢动态过程预设定模型的混合建模与预报[J].天津科技大学学报.2013，24（08）：715-718.
[关键词]转炉炼钢 ；自动化控制技术 ； 研究
中图分类号：TF345 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0059-01
由于转炉炼钢生产环境恶劣、过程复杂，并且工作期间难以精确地进行连续不断的测量，因而采用常规过程控制的方法对其进行控制难度大，而仅凭人工经验控制炼钢终点又难以保证钢材产品优质、操作稳定和低能耗，这与当前钢铁市场低成本高质量的要求相距甚远，而若想提高产品市场竞争力，就必须提高炼钢科技化水平，必须对炼钢生产进行精准的自动化控制，只有这样才能提高炼钢生产效率和钢铁成品质量。
1.轉炉炼钢自动化控制技术综述
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，这项技术主要包含计算机、自动控制、数学模型、冶铁机理、人工智能等多种技术，其系统相对较为复杂，由于转炉炼钢多元、高温下的特殊工艺包含着很多难以确定的影响因子，使连续准确的在线检测过程中的各种参数很难实现，因此自动化技术多采用数学模型，通过对模型的控制，实现自动化转炉炼钢。
2.转炉炼钢自动化控制的优势
常见的自动化转炉炼钢系统主要是二级计算机控制系统，即一级基础性自动控制模块和二级过程性自动控制模块，其中一级基础性自动控制模块主要包括氧枪自动控制系统、底吹控制系统、转炉自动化仪表系统、副枪自动控制系统、除尘自动控制系统等；二级过程性自动控制模块主要包括数据采集系统、补吹校正计算系统、报表打印系统等。这种转炉炼钢自动化控制系统可以将过程中的参数集中显示和管理，并能提供可视性很强的界面，显示包括工艺流程模拟、趋势曲线等情况，能够在简化工作的同时，让人对工艺以及设备的运行状态有更加直观的了解。
通过实践应用总结得出，应用转炉炼钢自动化控制技术有着明显的技术优势，其显现出来的优势主要表现在，一是能使国内平均的转炉后吹率降低50%左右，同时可使转炉终点温度和碳的命中率从60%提高至90%；二是明显缩短了冶炼周期，提高了炼钢效率；三是能使喷溅率、石灰的消耗率分别降低30%和3kg/t，从而提高了铁的得率约0.5%左右；四是减少对于炼钢工经验的依赖，有利于标准化、规范化管理水平的提高，明显降低能耗，增加经济效益显著。
3.转炉炼钢过程自动化控制功能及关键技术分析
3.1 转炉炼钢自动化控制系统的功能
1）实现废钢、铁水质量的称量控制
由转炉炼钢工作环境恶劣，废钢、铁水的称重必须由天车主钩吊装废钢料槽和铁水炉缸进行装料，装料过程主要通过多个压式重量传感器读出废钢或者铁水的重量，并由补偿接线盒显示重量数据，并及时进行记录。
2）对电气控制的指示控制
在转炉炼钢过程中考虑到有些电气操作是应急处理操作，关系到自动化系统的安全性和可靠性，因此电气控制指示必须独立构成。自动化转炉炼钢共有六个散装料料仓，在散料质量测量中，主要通过料仓四角处的压式称重传感器通过监测画面在仪表器中显示。
3）转炉炼钢系统对仪表监视的控制
计算机的监测画面是仪表部分的网络服务器，通过适配器从仪表中读取监测废钢、铁水等原料的使用数据；同时，监测画面还能实时的显示氧气、氮气以及冷却水的压力和流量，给操作人员提供有利的数据，供其对氮气、氧气、冷却水进行调整，同时对钢水温度的监控中，采用热电偶探头深入转炉内取出钢水的温度，并利用监控系统从仪表器中显示。
3.2 转炉炼钢自动化控制系统关键技术
3.2.1转炉炼钢检测技术
转炉炼钢检测技术主要分为废气分析检测技术和副枪监测技术两部分。在转炉炼钢过程中，它们主要通过检测仪表对熔钢温度、液面高度、熔钢成分等参数的记录，并进行及时分析，为炼钢过程中的温度控制、添加原料等提供有利的数据支持，这其中检测仪表是自动化炼钢检测技术的前提，只有对仪表进行科学合理的设置检查，才能及时准确的获得诸如熔钢温度、液面高度等控制过程所需要各类参数，以此为基础，我们的自动化控制才能得到有效的实施。
1）废气分析检测技术。转炉炼钢技术在炼钢过程中主要产生一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气、氧气等废气，传统的方法是炉气定碳法，它是通过废弃成分来反映炉内的指标参数，但是这种方法受制于各方面的原因，其准确性相对较低，误差较大，已经难以满足现在的需求。
2）副枪检测技术。该技术是通过一定的副枪设备来实现检测的目的，目前在我国鞍钢，宝钢等大型钢铁公司都采用了此项技术，而且获得了很好的实际效果。
转炉炼钢废气检测主要使用炉气定碳法和副枪技术相结合，以副枪测定为主，结合废气分析计算脱碳速度，通过炼钢过程中排除的废气成分和流量，为计算转炉内瞬时钢液残留碳的含量提供信息，从而确定转炉中的含碳量，此法不仅使转炉内含碳量的测量精度大大提高，而且为自动化检测技术提供了有利的数据，避免了传统人工工作模式，提高了工作效率和钢产品的质量。
3.2.2转炉炼钢自动化技术
转炉炼钢自动化技术主要包括控制技术、人工智能技术以及对炼钢模型的研究，主要是指转炉炼钢过程中以计算机技术为媒介对检测技术所显示炼钢生产过程中转炉内原料不足、废气过多、温度不准等原因进行自动化调整。
1）控制技术。控制系统的主要功能是估算出吹炼终点的含碳量以及熔钢温度，一般为动态控制模型和反馈计算模型两个模块，动态控制模型能够分析出需要的氧气量和冷却剂龄，并根据过程中检测的各项数据，估算出吹炼终点的含碳量以及熔钢温度；反馈计算模型能分析出动态控制模型中的估算误差，并实施适度的调整。
2）数学模型。转炉炼钢的动静态控制都是以数学模型为基础的，例如现在比较常见的动态控制是在化学平衡和热平衡的基础上发展而来的，通过建立静态的数学模型，计算得到起始的氧流量、氧枪高度等参数，再于吹炼操作中，利用副枪检测的信息来调整控制参数，最终实现自动化的过程控制。
3）人工智能技术。人工智能技术是基于计算机科学技术通过模拟、延伸和扩展人的智能方法发展起来的一项技术，其主要是针对炼钢过程中一些需要人为处理的工作，通过计算机科学技术模拟进行操作，从而减少劳动力，提高生产效率和产品质量，进而实现钢铁企业智能化的进程。
4.结束语
随着自动化控制技术在炼钢行业的不断发展与应用，转炉炼钢自动化水平得到了进一步提高，因为为了实现炼钢“高质、高效、节能、环保”，应大力发展转炉炼钢自动化控制技术。
参考文献
[1]张红渡.炼钢厂转炉系统自动化控制[J].科技创新导报.2013，12（4）：111-112.
[2]王启均.自动化炼钢控制技术分析[J].现代工业科技与信息化.2014，14（02）：178-179.
[3]李小平.转炉炼钢动态过程预设定模型的混合建模与预报[J].天津科技大学学报.2013，24（08）：715-718.