（黑龙江建龙钢铁有限公司设备处,黑龙江双鸭山155126）
摘要：高炉自动化炼钢技术已经深入到很多钢铁企业公司，并投入生产实践中，取得良好的效果。主要就高炉炼钢的基本知识进行简单的介绍，通过对高炉炼钢自动化系统构建的认识和了解，从而突出高炉炼钢的几个显著的特点。最后就高炉自动化炼钢的动态和静态模型作了详细的阐述。
关键词：高炉;自动化;自动化炼铁
自动化炼钢系统主要是负责完成转炉生产的过程控制,操作指导,工艺控制模型计算,数据库管理,生产报表等功能。自动化炼钢系统的控制范围从作业计划开始到钢水进精炼区为止，整个过程控制由过程控制级计算机系统，二级系统完成。二级系统的工艺控制模型产生工艺设定值，工艺设定值从二级系统传送到一级基础自动化系统，由基础自动化系统控制转炉设备完成整个冶炼过程，工艺控制模型作为自动化炼钢系统的关键，根据工艺流程分别由加料计算(分一次加料计算和二次加料计算),熔池液面计算,烟气模型,校正计算,反馈计算,出钢合金化等模型组成。
1高炉炼铁自动化系统的构建
炼铁生产过程是在高炉内进行的一系列复杂的还原反应的过程，炉料（矿石、燃料和熔剂）从炉顶装入，从鼓风机来的冷风经热风炉加热后，形成高温热风从高炉风口鼓入，随着焦炭燃烧产生的热煤气流自下而往上运动，而炉料则由上而往下运动互相接触进行热交换，逐步还原，最后在炉子的下部还原成生铁，同时形成炉渣。积聚在炉缸的铁水和炉渣，分别由出铁口和出渣口放出。高炉自动化过程主要包含高炉本体控制、给料和配料控制、热风炉控制，以及除尘系统控制等。高炉自动化的目的，主要是保证高炉操作的四个主要问题：正确配料并以一定的顺序及时装入炉内；控制炉料均匀下降；调节炉料分布及保持其与热煤气流的良好接触；保持高炉整体有合适的热状态。高炉自动化系统主要包括仪表检测及控制系统、电气控制系统和过程及管理用计算机。仪表控制系统和电气控制系统通常由DCS或PLC完成。高炉生产必须要求计算机控制系统能够很好地保证生产过程的连续性和实时监控性，而且要求数据量最多，所有设备的自动化程度要高。计算机系统要求数据采集周期短，刷新速率快，特别对通讯网络而言，数据传输速率、网络稳定性和正确性尤为重要。对检测仪表而言，也即对温度、压力、差压、流量、料位、重量的检测，要求数据的采集精确度≤0.2%，采集速率≤0.8S。
2高炉自动化炼铁的特点
高炉的自动化控制方案，首先应着眼于系统的可靠性、实用性和先进性，并在此基础上提高系统的性价比。2.1可靠性。高炉在钢铁厂生产中处于十分重要的位置，它不仅要及时稳定的给炼钢工序提供合格的铁水，还同时为轧钢加热炉提供煤气。高炉生产的短时间中断都会给整个生产流程带来不可估量的损失。因此，必须把系统的可靠性也即安全性放在高炉控制系统设计的第一位。在设备控制方面，要满足炼铁设备及工艺的特定要求，完善必要的软硬件连锁，实现最可靠的开停车顺序控制，以及可靠的处理突发性事件的应急处理方案，确保整个高炉生产系统的安全性。为保证这些设备安全可靠运行，除了系统硬件之外，还必须在软件编程上增加多种保护功能，以进一步提高系统的安全性和可靠性。2.2实用性。为适应中型规模钢铁厂在生产管理的技术基本点面上要求循序渐进、逐步提高的多数情况，对高炉生产的过程控制，设有手动和自动两种操作状态，两种操作状态之间，可实现无扰动切换。由工业微型计算机和PLC系统、计算机网络、控制软件组成在线计算机应用系统，下位机通过各检测仪表，采集高炉上料、配料运行数据、炉体温度、风温、风压，除尘系统等工艺参数。在手动操作模式下，上述工艺参数经过上位机计算机处理，使之成为清晰而精确的“软件仪表”，将过去人工来不及分析的、各种缺乏相关性的信息都能充分地利用起来，揭示出它们之间的内在联系，从而对判断高炉生产过程和指导操作起到了更多的作用。在自动操作模式下，我们在常规PID调节的基础之上，增加了非线性变参数调节，自适应调节和智能控制等环节。经过计算机综合分析和建立数学模型，作为人工操作或自动调节的依据，并充分利用计算机储存信息量大的优点，为高炉的操作提供更准确、更合理的控制策略。2.3先进性。采用智能控制技术，以改变控制策略去适应对象的复杂性和不确定性。具有更好的适应性、容错性、鲁棒性、自组织功能，具有自学习能力、更强的实时性和人机协同功能。不仅依靠单纯的数学模型，而是能够根据知识和经验的积累，进行在线推理，做出非线性和多因素的判断，从而优选出能随动实时变化的最佳控制策略。通过记录、分析高炉的历史生产数据，采用“优选图法”，指导操作人员，使之确定的每一步动作更加精确和科学。在这种状况较之传统人工操作模式下，高炉各操作参数的离散程度将明显缩小，向着最佳区间，甚至最佳点靠拢的趋势将非常明显。在系统更进一步优化后，可实现多种“趋势分析”，计算机能够做出趋势预报，及时为操作者提供更多的手段，相当于真正做到了类似于传统操作模式下，工艺管理上经常会提出“早调、勤调、少调”的要求。高炉生产过程在应用本系统后将更加趋向稳定。
3自动化炼铁的模型
通过特点的介绍，我们可以总结出在自动化炼铁过程中常见的几种模型。3.1静态模型。3.1.1一次计算(FCC)。一次计算是利用转炉物料平衡和热平衡的原理，根据铁水成份、温度、重量和目标钢水成份、温度、重量以及终点渣成份进行初步计算。为达到出钢目标成份和温度，一次计算首先根据设定的最低碱度计算，如果根据该碱度计算达不到目标的碳、磷、硫含量则系统自动增加碱度，如此循环直到能够达到目标值，同时计算出需要的原辅料、冷却剂用量和吹氧量。如果系统增加到最高设定碱度仍然不能达到目标成份，则系统自动给出一个警告信息。3.1.2二次计算(SCC)。脱硫站将脱硫后实际铁水成份、温度和重量传输到转炉二级后，二级系统重新对吹氧量、钢水和炉渣终点成份和温度以及吹炼液位进行计算。二次计算和一次计算唯一的区别是：二次计算得到的是铁水脱硫站脱硫后传到转炉的铁水温度和[S]含量，并根据此成份进行计算从而得出更精确的结果。3.1.3液位测量。副枪通过专用的测量液位探头对铁水液位进行测量。其原理当探头接触到铁水时，探头内电流导通，系统记录下该位置数值。3.1.4氧气量模型氧气用量模型的计算。先根据铁水化学成份计算吹炼该炉钢所需的氧气量；再计算矿石带入的氧量；最后根据上炉氧气利用率对该炉氧气用量进行修正，从而得出该炉最终氧气用量。3.1.5合金计算模型(ALL)。合金计算模型是根据终点钢水成份计算需要使用的脱氧、合金化用合金量，在使用合金模型时，工程师预先将合金各有效元素含量、价格输入二级系统，待终点钢水成份化验出来后启动合金计算模型，模型根据目标钢水成份和合金价格进行合金计算的优化。3.2动态计算模型(IBC／COR)。动态计算模型是当转炉吹氧量达到80％时，副枪对钢水温度和碳含量进行吹炼中测量，同时将测出的碳含量和温度值发送到二级，并根据测得的数值对终点进行计算。动态模型计算包括：a.计算动态过程的吹氧量。b.计算终点碳含量和终点温度。c.计算补加冷却剂或升温剂加入量。3.3自学习模型(FBC)。自学习模型是根据该炉役内各炉次生产情况对工艺模型参数进行适时调整。3.3.1模型的调整基于以下原因：a.转炉炉衬的侵蚀。b.氧枪喷嘴的磨损。c.氧枪的更换。d.转炉热损失的变化。e.氧气利用率。f.P和S在钢渣间分配系数。3.3.2模型参数调整。根据生产情况，需要对模型参数不断地进行优化，从目前情况看，需要调整的数据为：a.氧气利用率系数。终点渣碱度。c.终点渣氧化镁含量。d.温度损失。e.原辅料、合金料成份的变化
结束语
目前国内大多钢铁企业公司都运用到自动化炼钢技术，通过不断的摸索改进和生产实践，自动化炼钢都取得良好的成果。
参考文献
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