广东韶关钢铁股份有限公司炼铁厂 512100
摘要：高炉工业在我国有着较长的生产历史，其基础工艺也相对成熟，本文介绍了炼铁高炉自动化控制系统的基本设置以及相应的自动控制系统，以期进一步强化炼铁高炉生产过程中的自动化、智能化水平，希望能够给读者带来启发。
关键词：炼铁高炉；自动化控制；原料系统
引言：传统的炼铁高炉生产过程较为复杂，工作人员往往因无法有效控制生产过程而影响产品的质量，为解决这一问题，随着当前科学技术的不断发展，将自动化控制技术应用于炼铁高炉当中，不仅可以提升生产工艺的安全性，还可以提高炼铁高炉的生产效率，提升高炉生产的经济效益。
一、炼铁高炉自动化系统的基本设置
在当前炼铁高炉自动化系统建设过程中，为保证系统建成后不仅可以满足生产的实际需求，还可以尽量降低系统的建设成本，大部分炼铁高炉的自动化系统往往依据高龄生产特点分布在不同的区域，并不是集中在某一个位置的，并且各设备主要借助缆线完成系统之间的连接。此外，现阶段，为进一步降低在炼铁高炉工作过程中对人工的需求量，炼铁高炉的自动化系统中不仅包含相应的检测设备仪表、电气系统、电气设备，还包括PLC装置系统、计算机系统等部分。
二、炼铁高炉的自动化控制系统
在整个炼铁高炉系统中，输入包括热风与原料，其中热风方面可以作为参数的有鼓风的流量、气体的温湿度、含氧量等，原料中可以作为输入参数的有炉料的氧化度、碳铁比、含铁度等；输出量包括生铁、炉渣、废气等，其中可以作为参数的主要可以分为液相与气相两方面，液相方面包括生铁的质量、炉渣的数量指标、生铁与炉渣的化学成分、温度等，气相方面包括炉顶煤气的流量、温度、化学成分等部分。在实际生产过程中，相关工作人员可以通过将上述数据输入计算机操作系统当中的方式，得出科学具体的数学模型，并对生铁的质量加以评估，依照数值对炼铁高炉的炉温、炉况等情况加以调节，进而保证生铁的质量能够达到当前市场的需要。
（一）自动化过程控制系统
由于炼铁高炉的工艺流程较为复杂，在实际运行过程中，极易因受到各种因素的影响导致成品的质量出现问题，为进一步强化对高炉工作流程的管理，借助计算机、传感器等设备，实时采集、分析、监控炼铁高炉在工作过程中产生的各项数据，并依据数据结果对高炉工作状态加以调控，就成了一种提升产品质量的有效方式。由于在实际生产过程中，高炉的各项参数可能受设备、设施等方面的问题而发生波动，进而对产品的质量造成影响，为进一步提升产品质量的稳定性，现阶段，在高炉炼铁过程中应用如图1所示的自动化控制系统，不仅可以最大限度地降低高炉在生产过程中受各项可控因素的影响，还可以实时监测高炉数据变化情况，通过不定期改变高炉生产中各项相关参数的方式，将高炉的生产参数稳定在某一既定范围当中，进而达到提升产品质量的目的。现阶段，在炼铁高炉自动化过程控制系统在运行过程中，往往会通过开环调节和闭环调节两种调节方式，保证产品的稳定生产。其中开环调节主要是由计算机提出相应的调节方案，而由工作人员来决定最后的调整方案；而闭环调节则是由计算机自行制定并展开调整，不受工作人员的影响，并且闭环调节相较于开环调节在当前的高炉生产过程中的应用更为广泛[1]。
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图 1 高炉自动化控制系统硬件与网络系统的配置图
（二）原料自动化控制系统
现阶段，随着长时间的应用与发展，炼铁高炉所应用的原料自动化控制系统已经比较成熟，大部分的原料控制自动化系统能够通过记录通过漏斗进入的原料的输入值以及输出值的方式，精确计算高炉内的原料总量。具体来说，原料自动控制系统的原料总量计算方式为，首先，计算机控制系统依据生产需要以及既定原料的品质明确具体的卸料总量；其次，负荷传感器将会对称量料斗中原料的质量进行记录，并将记录的数据传输到磁力比较运算器当中，将实际重量与既定量值进行比较，当实际重量达到95%的既定量值时，将会传输“减速”的命令到给料机；再次，当原料的实际质量与既定量值相等时，计算机控制系统将会发出“满”的信号，在传输“停止”命令到给料机的同时，记录此时原料的称量值，需要注意的是，若因设备存在故障，导致上述信号无法正常传输，或者命令正常传输后，给料机无法正常停止时，计算机控制系统将会启用备用的“停运”指令，避免因故障影响高炉的正常生产；最后，在放料工作结束后，料斗闸门将会关闭，计算机控制系统将会发出称量斗内物料质量为0的空信号，同时这一指令将会传输到相应的电气设备当中。
（三）传动自动化控制系统
现阶段，如图2所示，在炼铁高炉系统生产的过程中，诸如探尺电机、卷扬机电机等各种高低压传动设备被广泛应用于高炉的传动系统当中，并且在其控制方式主要是借助交流或者直流调速控制，而交—直—交变频调速控制是使用最为广泛的一种控制方式。近年来，为进一步降低高炉传动系统在正常工作过程中出现故障的概率，相关工作人员往往会通过在调速系统内部设置冗余设置的方式，保证系统工作的稳定性。举例来说，某工作人员通过在高炉传动自动化控制系统中的调速系统内部，添加与控制装置相同的变频器作为备用系统的方式，保证系统在主装置出现故障无法正常运行时，通过主备切换的方式，借助备用系统避免传动系统停工的情况出现。
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图 2 炼铁高炉自动化传动系统简图
（四）热风炉自动化控制系统
由于热风炉的工作状况直接关系到了炼铁高炉产品的质量，因此，热风炉的自动化控制系统在高炉自动化控制系统中也占据了极为重要的位置，近年来，相关工作人员往往通过设置三座以上热风炉的方式，保证高炉能够正常工作。具体来说，现阶段的热风自动化系统依据自身的生产需要主要有自动化、半自动化以及人工控制这三种切换模式，其中自动化模式可以辅助相关工作人员结合高炉具体的拱顶温度以及废料废气温度等具体参数，对热风系统的预热过程进行有效控制，相较于半自动与人工控制，自动化控制的控制效率最高[2]。
（五）生产自动化控制系统
在当前炼铁高炉生产过程中，由于金属冶炼的过程较为复杂，原料的质量不够稳定、操作变化响应时间较长、炉内原料的固、液、气状态可能会发生相互作用等因素的存在，都加大了生产自动化系统的设置难度，因此，对当前市面上厂家的生产自动化系统进行分析可以了解到，这一系统并没有像原料自动化系统以及热风自动化系统那样的成熟，其功能主要包括监控炉体、收集与显示操作数据以及操作指令闭环控制等方面。
结论：总而言之，在高炉炼铁过程中的难点主要是生产控制过程较为复杂，并且生产变化相应所需的时间也比较长，为降低因这些问题对生产的影响，现阶段，在炼铁高炉生产过程中采用自动化控制技术，主要是借助计算机技术对高炉炼铁的过程加以控制，从而达到提升生产管控效果，提升产品质量的目的。
参考文献：
[1]李晓培.炼铁高炉生产过程的自动化控制研究[J].内蒙古科技与经济，2020（04）：80-81.
[2]盛丽娜.浅析炼铁高炉生产过程的自动化控制[J].中国设备工程，2019（14）：148-149.