智能炼钢

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论
1)攀钢钒通过对原辅料 、转炉冶炼、LF钢包精
炼、RH真 空处理和连铸的研究改进 ，有效地控制了
钢中氮含量 ，并实现 以帘线钢、IF钢和气瓶钢等为代
表 的洁净 钢 的生产 。
2)攀钢钒在冶炼帘线钢 的过程中，通过一系列
措施降低 了钢中氮 的含量，氮质量分数控制在 45×
10 的水平，显著降低钢中TiN夹杂的析出。
3)攀钢钒通过改进底吹模式以及出钢不脱氧等
措施将IF钢中氮质量分数控制到40X10 的水平 。
4)攀钢钒采取一系列控氮措施，在气瓶钢 的生
产中，钢 中氮质量分数可控制在 50×l0 左右，且转
炉到炉后小平台是主要的增氮途径 。

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对钢厂智能化的认识

原冶金工业部副部长、中国工程院院士殷瑞钰

智能化发展是新时代钢铁工业高质量发展的强大杠杆之一，是技术进步的核心。智能化的定义是要构建一个数字物理融合系统（CPS），是一个系统性、全局性、开放动态性的命题。智能化钢厂，也是一个全局性、全流程动态持续运行过程及其智能管控的问题，不同于个别工序/装置各自的自动化操作，工序/装置层级的自动化操作只是一个局部管控问题。

作为一个数字物理融合系统，需要有物理系统方面的知识（包括工艺、装置、系统集成、工程设计、材料、环保、生态等）和信息系统方面的知识相向而行，相互整合，相互促进。在智能化信息物理融合系统中，物理系统是“本”，信息系统是物理系统动态运行的“灵魂”。“魂”要附体，协同融合。

智能化是一个巨大的工程系统，需要有系统工程的理念。钢铁企业具有复杂的制造流程系统，为了实现智能化制造、管控、供给、服务，必须要有整体性、全局性、协同性、动态性等观念。个别工序/装置的局部自动化不属于智能化的范畴，这只是智能化系统中的一部分基础条件。智能化系统必须是整体系统性、动态协同性、自感知、自学习、自决策、自执行、自适应的大系统的智能化。不是建立一个局部自动化的小系统就可以称得上智能化系统。

钢厂智能化的表现形式应该是把信息化、数字化、网络化技术，系统地融入钢铁制造流程生产运行和运营决策、管理执行的过程中，实现数字化研发和生产，网络协同化制造，管控模式和业态创新，因此是一个综合集成-协同创新的过程。这需要有一个探索、研究、示范过程，不可能一蹴而就，不宜急于求成。需要不同专业的专家相互协作，结合钢厂的具体条件，找准切入口，突破一批关键共性技术，求得解决问题的方案，组织好攻关队伍，取得示范性的效果。

组织好能适应时代命题的攻关队伍，也是值得重视的重要大事，其中当然也包括了知识更新，用新知识对一线工程师们“充电”。

近日得知宝钢研究院的杜斌教授、贾树晋博士编著了一本《工业智能化知识基础》，该书是为帮助钢铁企业和其他行业中的材料、工艺、设备、能源、质量、制造，甚至自动化、计算机等专业的工程师快速学习和了解智能化基础知识而编写的一本集基础知识、实际工业案例、编程代码于一体的通俗实用的读本。杜斌教授是我国钢铁冶金界有名的自动控制专家，长期在宝山钢铁公司工作，理论与实践兼长，这本新著的内容尤其适合企业一线工程师乃至领导层快速学习和掌握工业（工厂）智能化知识基础，以利在今后推动钢厂智能化过程中，能适应新时代、新征程和高质量新进展的历史性任务。

（图片来源于网络）

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作者| 两会报道组记者 朱晓波 记者 魏庆军

编辑 | 陈曦

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莱钢炼钢技术进步与展望
郑春玉，庄 辉，马佐仓，李丰功
（莱芜钢铁集团有限公司 技术资源部，山东 莱芜 271104）

摘 要：简要介绍了莱钢炼钢的总体概况，介绍了莱钢炼钢在铁水预处理、转炉、电炉、二次精炼、连铸和资源综合利用等方面的技术进步，阐述了近年来自主开发集成技术的现状和水平，这些技术的采用为莱钢开发生产高难度、高附加值产品以及资源综合利用创造了良好的条件。提出了莱钢炼钢未来的发展方向，提高装备水平，生产洁净钢种，优化、完善炼钢新工艺、新技术，加强环保和资源回收利用等。
关键词：炼钢；连铸；精炼；资源综合利用；技术进步；展望
中图分类 号：TF7 文献标识码：A 文章编号：1004-4620（2010）01-0005-03

Progress and Prospects of Steelmaking Technology in Laiwu Steel
ZHENG Chun-yu, ZHUANG Hui, MA Zuo-cang, LI Feng-gong
（The Technology Resources Department of Laiwu Iron and Steel Group Corporation,
Laiwu 271104, China）
Abstract: A brief introduction to Laiwu Steel’s steelmaking is given in this paper. The technological progress in hot metal pretreatment, converter, EAF, secondary refining, continuous casting and comprehensive utilization of resources is also introduced. The present situation and level of the technologies are described as wel1. These technologies provided good conditions for developing high value-added products and comprehensive utilization of resources in Laiwu Steel. The future development trend of steelmaking technology in Laiwu steel is advanced, that is, raising the level of the equipment for producing clean steel, optimizing and perfecting new steelmaking process and technology and strengthening the environment protection and the recovery utilization of resources etc.
Key words: steelmaking; continuous casting; refining; comprehensive utilization of resources; technological progress; prospect

1 前 言
莱钢炼钢系统经过近年来改革和发展，坚持走引进、消化、吸收、再创新的道路，在资源综合利用、节能减排等方面也取得了长足进步，先后改造了3座25 t小转炉、新增铁水预处理工位、淘汰了耗能较高的3座25 t小电炉、实施电炉余热回收等技术进步措施，在品种、质量等方面有了质的飞跃，而且自主开发集成了多项关键技术。目前，莱钢炼钢系统主要包括转炉炼钢和电炉炼钢，转炉炼钢现有3座50 t转炉、1座60 t转炉，5座120 t转炉，相应配套小方坯连铸机、带钢坯连铸机、矩形坯连铸机、异型坯连铸机、板坯连铸机，生产能力为1 000万t/a。电炉炼钢现有1座50 t电炉，配套1台方圆坯连铸机，电炉炼钢的生产能力为55万t/a。
2 炼钢工序的技术进步
2.1 铁水预处理
50 t、60 t转炉铁水预处理2005年以前采用铁水包喷吹脱硫处理工艺，其脱硫处理比例达到70％以上，采用石灰粉和电石粉进行脱硫处理，处理后铁水硫含量可以达到0.020％以下，最低硫含量可以达到0.010％。随着品种钢的开发和低硫钢的生产，2005年进行喷吹脱硫的技术改造，采用喷吹镁粉脱硫技术，处理后硫含量可以达到0.001％，为批量生产低硫钢创造了条件。120 t转炉的铁水预处理采用顶喷镁粒脱硫，设扒渣工位，有效减少了铁水包内的渣量，抑制了回硫现象的发生。目前转炉生产线使用的铁水脱硫已达到90％以上，处理后铁水硫含量平均降到0.010％，其中型钢炼钢生产线铁水预处理最低S低于0.001％。
2.2 转炉
2.2.1 高效吹炼技术
2003年转炉扩容改造后，进行了大幅度提高供氧流量的研究，供氧强度提高到4.5 m 3 / （min·t），每炉平均吹炼时间降低到12 min，缩短了冶炼周期，提高了转炉的生产效率。此外，通过不断优化冶炼工艺，加强化渣操作，减少喷溅，提高了终点成分的保
障能力，降低了再吹率，缩短了镇静时间，从而达到了转炉不等成分直接出钢，转炉冶炼周期缩短到23min以下，二次拉碳率也降低到2％。
2.2.2 转炉复吹技术
2004年新投产120 t转炉，投产初期就采用顶底复吹技术，底吹气体为氮气，目前底吹供气强度为0.03～0.1 m 3 / （min·t）。通过对该技术的引进消化和改进创新，对底吹风口的选择、风口布置结构进行了优化，注重提高底吹风口寿命和复吹比例，强调底吹风口裸露，提高了底吹效果。转炉复吹技术不仅创造了良好的经济效益，而且为提高产品的质量创造了条件，特别是为开发高难度、高附加值的新钢种提供了良好的条件，如近年来开发生产的抗氢致裂纹X60、X80管线钢，深冲钢SPHE等均采用了转炉复吹技术。
2.2.3 炉龄控制技术
50 t转炉实施改造后，转炉耐材的材质、炉衬结构、维护方式均发生了根本的变化，耐材以100％镁碳砖综合砌筑，并实施转炉溅渣护炉工艺技术，该技术对提高转炉炉龄起到了积极作用，转炉炉龄有了质的飞跃。2004年以来，每座转炉均实现了万炉不补炉和1个炉役内炉龄超过2万炉，转炉耐材消耗从2004年的0.5 kg/t降低到2008年的0.15 kg/t，实现了经济炉龄。
2.2.4 低磷低硫工艺技术
为了满足高难度、高附加值钢种的开发和生产，对转炉脱磷、脱硫等工艺技术进行了研究和开发。通过铁水预处理深脱硫、铁水包扒渣等技术的应用，入炉铁水S含量降低到0.005％以下，再采用转炉低硫冶炼工艺可以使转炉吹炼终点钢水中的硫含量＜30×10 -6 。采用双联低磷冶炼工艺，使转炉吹炼终点钢水中的磷含量达到0.002 0％以下。
2.3 电炉
莱钢特钢厂50 t电弧炉经过不断的工艺技术改造，实施了铁水热装工艺和炉壁氧枪改造，优化了工艺操作模式［1］ 。目前，入炉钢铁料结构为“废钢+大于50％铁水”，炉门氧枪1座、炉壁氧枪4座，采用流钢控制技术等，确保了熔清后碳含量为0.30％～0.80％，磷含量为0.010％～0.030％水平，电炉冶炼周期明显缩短，达到平均42 min水平，冶炼电耗和电极消耗明显降低。
2.4 二次精炼
2.4.1 精炼装备概况
2004年前，与转炉配套的精炼装备只有2座LF精炼炉，与50 t电炉配套的精炼装备为1座LF和1座VD炉，VD炉只在生产轴承钢时使用。为进一步提高产品质量档次，开发新品种，在股份炼钢转炉上又新增了1座LF精炼炉，同时提高了VD炉的利用率（利用率达100%），在120 t转炉投产同时，先后配套了5座LF精炼炉、2座RH精炼炉。精炼装备的提升，实现了全精炼工艺措施，对提高产品质量、开发新品种、生产高附加值产品以及提高产品的市场竞争力打下了坚实的基础。表1为莱钢具备的二次精炼设备和功能。

2.4.2 主要工艺技术
1）实施智能吹氩工艺技术。为实现良好精炼氩气搅拌效果，在LF精炼炉引进钢包底吹氩气控制系统，实现自动调整压力，精确了氩气流量控制，杜绝了系统堵塞或者漏气现象，对净化钢水、均匀成分等效果理想,特别是对Al 2 O 3 等夹杂物的去除有良好作用。技术规格指标满足生产需要，设定流量和实际流量偏差＜5 L/min；生产过程中小范围调整流量，设定气体的流量与实际流量反应时间＜2 s，实现了吹氩智能化，提高了精炼过程的气体搅拌效果。
2）提高真空脱气精炼处理率。随着超低碳钢生产的需要，对新增的RH精炼装置进行技术研究和操作完善，RH真空处理技术不断进步，RH处理比例从2007年不足4％提高到2009年25％。随着蒸汽回收技术的不断完善，将回收的蒸汽用于VD处理，大大提高了VD炉利用率。经过真空处理的钢水，达到了低氢、低硫、低氧效果，钢水质量得到明显改善。
3）充分利用LF炉渣精炼工艺技术。莱钢型钢炼钢厂有120 t LF精炼炉3座，主要完成钢水的加热升温、脱氧、脱硫、促使夹杂物上浮去除以及合金成分调整等任务。近几年研究开发了适合莱钢120 tLF的精炼基础渣和精炼埋弧渣，既能很好地完成脱氧、脱硫等冶金功能，又能实现 LF 的全程埋弧操作。目前，经过LF处理的钢水，脱硫效率可以达到
60％～80％，极低硫钢中硫含量可达到10×10 -6 以下，最低达到8×10 -6 ，为批量生产极低硫钢种创造了条件。此外，RH精炼设备也具有升温功能，这些均是通过铝或硅的氧化反应放热来实现的。根据不同升温工艺，其升温速度为5～10 ℃/min。它们所具有的升温功能对于生产组织、物流顺畅起到了良好的作用。
2.5 连铸
2.5.1 主要装备和功能
莱钢股份炼钢厂现有6台连铸机，其中3台小方坯连铸机、1台带钢坯连铸机、1台矩形坯连铸机和1台6机6流方/圆坯合金钢连铸机。莱钢型钢炼钢厂现有1台近终型异型坯连铸机和3台板坯连铸机。型钢炼钢厂通过不断优化连铸保护渣、提高浇铸速度和连浇炉数、采用异钢种连浇等技术，连铸机的产能和连铸坯质量得到很大的提高。为了进一步提升产品质量和满足下工序不断提高的板坯质量要求，2007年和2008年分别对2号、3号板坯连
铸机进行了综合技术改造，连铸坯厚度由160 mm扩展为175 mm，连铸机中间包采用了液压升降台，为连铸恒速浇铸创造了条件。莱钢特殊钢厂合金钢连铸机于2008年进行了全面升级改造，实现方圆兼顾，并且在结晶器和连铸末端实现了电磁搅拌，减少了铸坯缺陷，提高了连铸坯等轴晶率。
2.5.2 新技术的应用
随着连铸技术的进步，莱钢积极跟踪、应用连铸新技术，在连铸机的建设改造中，主要采用的新技术有：中间包液压升降、结晶器电磁搅拌、结晶器在线高速调宽、结晶器液压振动、动态二冷和动态轻压下控制等技术，这些技术的采用，较大地改进了板坯表面和内部质量。
2.6 资源综合利用
改变原有炼钢过程产生大量废弃物的概念，将炼钢过程产生的液态、固态和气态的物质定义为炼钢过程副产品加以利用。
2.6.1 转炉除尘灰和钢渣的综合利用
莱钢转炉除尘灰返回烧结利用开始于2004年，2005年9月开始将转炉除尘污泥也返烧结利用，有效回收利用了除尘灰和污泥中残钢、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰等有益成分。目前烧结竖炉球团矿中的除尘灰配比为4％左右，烧结矿中配比约为3％，年使用量稳定在14万t以上。转炉钢渣，尤其是前期的喷溅渣含铁较高，一直以来，都外卖给莱钢附企回收利用。2009年，莱钢炼钢厂尝试将转炉前期含铁较高的喷溅渣返回转炉利用，试验结果表明，通过适当的工艺将钢渣返回转炉利用，可以有效地促进转炉冶炼过程的前期化渣，降低石灰的消耗，提高金属收得率，达到降本增效的目的。
2.6.2 蒸汽和煤气的回收利用
转炉炼钢产生大量的高温烟气，经除尘后，回收了其中大量的煤气和蒸汽，转炉工序已经实现负能炼钢，莱钢型钢炼钢厂最低达到吨钢-7.04 kg，莱钢股份炼钢厂也于2009年上半年实现负能炼钢，转炉工序能耗达到-0.94 kg。
3 自主开发集成的主要技术
莱钢炼钢系统从投产以来，经历了引进、消化、吸收、改进和创新的过程，近年来自主开发了多项工艺技术，促进了炼钢生产技术的进步和发展，为莱钢生产高附加值和高难度新钢种创造了条件。
3.1 智能炼钢技术
2004年，莱钢型钢炼钢厂的120 t转炉投产后，一直采用人工经验炼钢，转炉终点温度和终点碳氧含量不能准确控制，极大影响了钢水质量和生产节奏。2007年，在转炉副枪系统改造完成后，通过优化原材料条件，提高设备装备水平，完善数据监测及采集系统，提高自动化控制水平，优化冶炼模型等措施，2009年智能炼钢比例达到92.6％，最终完成了转炉智能炼钢技术。自转炉全封闭智能炼钢技术成功开发以来，氧气消耗减少，碳温双命中率提高，钢水过氧化现象减少，钢铁料消耗大幅度降低，经济效益明显增加。

3.2 铁水＋矿石转炉炼钢技术
随着市场上废钢、铁块资源紧缺，价格大幅度上涨，造成废钢、铁块供应不及时而且质量也难以保证。转炉入炉料结构根据市场形势进行动态调整，波动很大，对稳定转炉操作造成不利影响，转炉钢铁料消耗也大幅增加。从2006年1月份开始，莱钢对转炉入炉料结构进行试验研究，提出了多加入铁矿石代替废钢和铁块的入炉模式，试验研究取得明显效果，转炉氧气消耗从原来的55 m 3 /t降低到52m 3 /t，钢铁料消耗也由1 095 kg/t降低到1 087 kg/t。
3.3 电炉第4孔除尘余热回收利用技术
2006年，在保留50 t电炉原除尘系统的基础上，新建了一套电炉第4孔除尘余热回收利用系统，该系统主要由第4孔移动滑套、高温烟道、燃烧沉降室、余热换热系统、除尘器、风机、吹灰系统、软水站、电气系统、仪表及自动化系统等组成。系统的主要目的是利用烟气余热和热管锅炉产生饱和蒸汽，供给VD炉生产或作为热源外供，最大限度地回收电炉余热能量。
4 展 望
面对快速发展的中国钢铁业和竞争日益激烈的市场环境，为了提高莱钢炼钢的整体实力，增强莱钢产品的市场竞争力，今后几年应炼钢采取的措施如下：
1）提高装备水平，生产洁净钢种。莱钢型钢炼钢厂4 # 大板坯连铸机投产后，将大大提高船板钢、管线钢和深冲钢等品种的产量和质量，并且也将新上KR脱硫装置，极大提高入炉铁水质量。莱钢股份炼钢厂银山前区将来也要新增1套2个工位的VD脱气装置，实现转炉优特钢钢水精炼脱气处理，提高钢水洁净度。
2）优化和完善炼钢新工艺、新技术，不断拓展品种，提高质量。推广炼钢洁净钢生产技术的应用；完善铁水包喷吹脱硫工艺技术，稳定脱硫效果；优化转炉复吹技术，提高复吹比例和底吹效果；优化转炉挡渣技术，减少钢包渣量；进一步完善钢水快速精炼技术和极低碳钢生产技术；完善连铸电磁搅拌技术和动态轻压下技术，改善铸坯质量；优化
完善管线钢、深冲钢和船板钢等高端产品的生产工艺技术，以批量、稳定、合理成本为下工序提供优质连铸坯。
3）建立高效转炉、精炼、连铸生产系统，为炼钢在定修、炉修期间保持物流畅通创造良好的条件。现代化的炼钢生产不仅要提高各工序的作业效率，更重要的是提高整条生产线的作业效率，其中各工序的设备功能完好是建立高效转炉、精炼、连铸生产系统的基础。
4）环保和资源回收利用。随着人们对环境要求以及国家对排放标准的不断提高，对炼钢也提出了更高要求。为进一步减少对周边环境的不利影响，炼钢在除尘方面还要做大量工作，除了减少粉尘的产生以外，还要有效控制粉尘的排放，防止对大气的污染。今后几年要始终坚持科学发展观，依靠科技进步，推进循环经济发展，加大对资源利用、节能降耗、清洁生产、污染控制等方面的技术研究，使炼钢成为走可持续发展道路的样板。
参考文献：
［1］ 王广连，申景霞，王学利，等.50 t EAF-LF冶炼终点（TPC）和窄成分（NCC）控制技术的应用［J］.特殊钢，2007，28（3）：59.

收稿日期：2009-12-22
作者简介：郑春玉，男，1974年生，1997年毕业于北京科技大学钢铁冶金专业。现为莱钢技术资源部工程师，从事炼钢工艺技术及管理工作。

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今年前两个月，在市场受疫情影响的情况下，西昌钢钒生产保持稳定运行，产品产销率稳定在99%以上，累计实现销售收入36.62亿元。成绩的取得，与该公司大力推进“两化融合”项目，人工智能助力生产经营息息相关。

去年12月12日，该公司相关负责人在四川省工业大数据创新中心与积微物联共同主办的“产业生态、数字未来”产业数字化转型升级峰会上，发布了ET钢铁大脑计划，每年运用人工智能炼钢可节约成本1700万元。

数字驱动管理升级

“脱硫，6号罐铁水硫磺180个，不利于汽车面板钢生产，换9号罐铁水。”3月12日下午4时，西昌钢钒炼钢厂生产调度室里，调度员唐军拿起电话向脱硫工序发出指令后，马上又拨通了连铸中控室电话：“浇钢，保持拉速。”一切显得镇定自若。

“利用ET钢铁大脑实时跟踪现场生产情况，相比以前要到室外各工序现场联系和在各级调度系统中查看整个生产工艺流程后，再作调度指挥，要及时便捷得多。”唐军说，现在即使不在调度室，只要拿起手机就能知道整条生产线的情况，比如正在生产的钢种，线上有多少罐铁水，成分温度状况，每炉钢水的钢铁料消耗情况，都一目了然。

在西昌钢钒，不只是炼钢厂可以通过以工业大数据驱动流程再造、管理完善、工艺优化、控制生产，板材厂的“冷轧智能表检大屏”等智能大数据可视化平台更是让人“眼前一亮”。

“如果让质检员长时间、高强度地盯着一张薄如纸、亮如银的汽车面板查找缺陷，很难保证判定结果的稳定性。”该公司板材厂生产技术室副主任田维兵说，质检员的技能、经验、理解差异也会造成产品质量差异。人工智能的引入，不仅降低了人工判定的差异性和劳动强度，还让判定更可靠、更准确、更快捷。今年前两个月，尽管疫情给原辅材料准备、生产运输都造成了一定影响，但汽车面板钢产量、质量都创下了同期历史最好水平，并按合同保质保量交到了用户手中。

“智慧”炼钢尽展魅力

在该公司炼钢厂炼钢转炉中控室里，在冶炼之前，丁班2号炉炉长陈波轻点鼠标，将X80钢种的终点目标成分、温度输入“热平衡”模型，系统自动计算出吹炼过程需要加的废钢量、渣料等。而在吹炼结束后，需要添加进钢包的辅料、合金立即在ET钢铁大脑中推算出最优方案。

“通过这套智能系统，我们不再用过多的时间去考虑在保质量的前提下，如何用低价合金去置换高价合金，从而实现最大限度降成本。”陈波说，现在最主要的精力就是集中在过程控制和异常情况处置上面。以转炉来说，深吹明显降低，钢铁料消耗得到很好控制，2月份，在重点品种钢同比增加9.17%的情况下，钢铁料消耗同比降低了1.52公斤/吨钢。

由于钢水温度在转炉工序得到了很好控制，一部分重处理钢种已开始直接甩掉电热处理工序这个“拐棍”，直接进入真空精炼，仅节约的物流时间以及加热电耗，一年就可创上亿元的价值。

据悉，该公司转炉智慧炼钢系统主要包括智能吹炼控制系统、造渣模型辅原料智能投加系统、增碳脱氧合金化方案筛选自动振料系统、滑板挡渣出钢等4套智能系统。目前，音频联化渣、炉气分析技术也正在上马之中。

人工智能促进“幸福炼钢”

在该公司企业管理部，一张在2021年实现“无人化、少人化”美丽钢厂的规划图展示了未来西昌钢钒升级改造，充实ET钢铁大脑的蓝图。通过大数据分析模型，围绕成本、能耗、设备为对象的智能分析系统；建立钢包管理调度模型，指导生产管控，构建智能调指挥协同管理平台，实现全工序温度控制；增加自动配料控制系统、自动控制模型，实现一键式精炼操作……

该公司企业管理部负责人说，炼钢厂作为西昌钢钒生产链上的重要环节，承担着“产量中心、质量中心、成本中心”的重要任务，任重而道远。西昌钢钒还将在目前通过ET钢铁大脑取得成绩的基础上，不断丰富内涵，不断促进炼钢工艺智能化，把职工从繁重的劳动中解脱出来，真正实现“幸福炼钢”。（廖云环 ）

来源：中国钢铁新闻网-攀钢日报编辑：网站实习3

转炉全智能炼钢控制系统研究及应用

倪志国
（山信软件股份有限公司莱芜自动化分公司， 山东 济南 271100）
摘 要：随着新旧动能的转换以及对炼钢控制的要求，山信软件联合型钢炼钢厂对转炉炼钢进行全面改造，基
于转炉副枪系统成功开发了智能炼钢技术，实现了全智能炼钢改造，达到了国内领先水平。
关键词：全智能炼钢 转炉 二级模型
中图分类号：TP 273.5 文献标识码：A 文章编号：1672-1152（2019）03-0125-02

在信息化技术和智能设备飞速发展的今天，安全高效自动化、信息化技术以准确、真实的数据等优势将冶金行业都推向了一个新的台阶，也为炼钢的生产提供了有力支撑，融合了自动化信息化的智能控制技术使得炼钢更加安全高效。山信软件股份有限公司通过与型钢炼钢厂合作，通过 PLC 自动化控制、计算机网络控制、现场精确操控设备将装备、物料、人员等信息进行数字化、网络化的转换，逐步完善网络建设和信息化建设，形成了具有自动化、信息化、安全、高效的符合炼钢实际的智能化体系，为实现“智能炼钢”打下了坚实的基础。
1 全自动采集系统
数据采集的准确性可靠性是智能炼钢的前提，炼钢数据采集系统分为行车、废钢、铁水成分温度三大采集系统。
行车数据采集系统通过安装在行车上的定位模块以及行车行走辊道上的定位标签用于判断是否进入兑铁区域，同时利用称重仪表上的通讯接口，将质量数据实时传送到无线发射模块，无线发射机将定位标签、称重数据汇总后发送给数采接收机，最总汇入数采服务器。
废钢采集系统通过安装在废钢平板车上的无线称重仪表，将废钢质量实时传送到废钢数采接收机，通过废钢行车上的废钢组分模块，发送装载废钢斗内的废钢成分到废钢数采接收机，最终废钢数采接收机将数据汇总后发至数采服务器。铁水成分及温度采集系统通过测温仪机及化验室分析仪的通讯接口，通过以太网转换模块发送至
成分采集机内，成分采集机将数据汇总后发送至数采服务器。
2 智能精准的自适应均匀布料控制系统
通过数采服务器采集的当前炉次数据，二级控制系统利用炼钢模型计算出当前炉次采用的料单，包含氧布、料种代码、物料质量，利用网关 PLC 发送给一级，通过数学模型智能计算下料时间、下料重量，通过比较模型数据和实际数据后按照下料时间比例、料质量比例，分步多批次、小批量的加入矿石等料种，同时实现档位的自动调节。吹炼 5 min 前，第一批料下料时间为 1 min30 s；吹炼 5 min 后，第二批料的下料方式为定量定时的算法，在不同的料重的情况下，按照料重百分比和下料时间百分比多次下料。矿石质量小于 2 500 kg，下料时间 5 min；矿石质量大于 2 500 kg，小于 3 000 kg，下料时间为 5 min30 s；矿石重量大于 3 000 kg，小于 4 000 kg，下料时间为 6 min；矿石质量大于 4 000 kg，小于 5 000 kg，下料时间为 6 min 30 s；矿石质量大于 7 000 kg，下料时间为 7 min30 s。实现运行画面如图 1 所示。

3 全自动无人干预智能溅渣护炉控制系统
智能溅渣护炉控制系统避免了人工溅渣容易造成枪位定位不准等问题，并根据钢种冶炼需求设计了三种自动模式，正常溅渣模式、溅渣加料模式和留渣溅渣模式，满足不同钢种冶炼完成后对于溅渣护炉的需求。
正常溅渣模式：全自动炼钢模式时，拉碳放钢前根据综合信息判定自动进入“正常溅渣模式”即进入正常溅渣自动控制程序。放钢后转炉摇回零位，PLC采集到零位信号，放钢结束信号，炉后操作台允许信号后，氧枪由等待位自动下降，降至开氮位自动打开氮气切断阀，氮气调节阀自动调节 100%输出，保证氮气压力和流量最大。在氧枪降到外枪位 2.0 m 时停止降枪，吹氮 40 s，之后每隔 40 s，氧枪降 0.5 m，直至氧枪降到外枪位 0.5 m，在最低枪位吹氮气1 min 后提枪到等待位。
加料溅渣模式：全自动炼钢模式时，拉碳放钢前根据综合信息自动进入“溅渣加料模式”即进入溅渣加料自动控制程序。与正常溅渣模式不同的是在溅渣加料模式中，在放钢过程中，转炉本体控制系统将与散装料控制系统通信，散装料系统将自动称量操作人员在画面预定的料种和料重。称量和加料完毕后再次与转炉本体控制系统通信后，向转炉本体控制发送称量完成信号，转炉本体控制系统执行与正常溅渣模式相同的控制流程。放钢后转炉摇回零位，PLC采集到零位信号，放钢结束信号，炉后操作台操作允许信号，氧枪由等待位自动下降，开氮（氧）位自动打开氮气切断阀，自动调节氮气调节阀输出，保证氮气压力和流量最大。在氧枪降到外枪位 2.0 m 时停止降枪，吹氮 40 s，之后每隔 40 s，氧枪降 0.5 m，直至氧枪降到外枪位 0.5 m，吹氮气 1 min 后提枪到
等待位。
留渣溅渣模式：全自动炼钢模式时，拉碳放钢前根据综合信息自动进入“留渣溅渣模式”。放钢后转炉摇回零位，PLC 采集到零位信号，放钢结束信号，采集炉后操作台允许信号后，氧枪由等待位自动下降，开氮（氧）位自动打开氮气切断阀，自动调节氮气调节阀输出，保证氮气压力和流量最大。在氧枪降到外枪位 2.0 m 时停止降枪吹氮气，1 min 后提枪到等待位，转炉自动向前摇到 120°倒渣，倒渣完毕后转炉摇回 0°再次按正常模式进行溅渣。
4 自动放钢控制系统
自动放钢系统通过控制转炉的前倾、后倾、抱闸输出及钢包行走完成全自动放钢。根据滑板的开关和滑板关闭次数，放钢要求可分为单滑和双滑，通过自动计算滑板关闭位置和关闭次数，根据炉倾角度给定不同的力矩，智能执行相应的放钢流程。通过安装在钢包车上的激光测距仪判断当前钢包车位置，并根据倾动角度控制钢包车行走距离，通过多次不间断的实验，得出智能放钢中炉倾与钢包车行走距离的最优参数。全自动放钢示意图如图 2 所示。
5 结语
全智能炼钢控制系统的深入研究和应用，利用高精度氧枪智能动态数据自诊断修正技术，提高了氧枪定位的可靠性、稳定性，采用智能精准的自适应均匀布料控制系统、全自动无人干扰合金加料控制系统、智能炉倾与钢包行走微调控制等系统，极大地改善了转炉炼钢一体化智能控制品质，提高了控制系统的全局稳定性，保证了智能炼钢的高效安全稳定生产、降低能源消耗、控制成本、减少排放并提供实时精确的现场数据，保证了炼钢生产的安全、稳定、顺行。
（编辑：张卓娅）

Research and Application of Intelligent Steelmaking ControlSystem for Converter
Ni Zhiguo
（Shanxin Software Co., Ltd., Laiwu Automation Branch, Jinan Shandong 271100）
Abstract: With the transformation of new and old kinetic energy and the requirement of steelmaking control, Shanxin Software Co- section Steel Works has carried out a comprehensive transformation of converter steelmaking. Based on the converter sub- lance system, intelligent steelmaking technology has been successfully developed, and the all- intelligent steelmaking transformation has been realized, which has reached the leading level in China.
Key words: full intelligent steelmaking; converter; level 2 model

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