2013年中国工业自动控制技术在冶金领域的应用概况

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内容提要：转炉冶炼周期短、产量高、反应复杂，用人工控制钢水终点温度和含碳量的命中率不高、精度也较差，需要完善的自动控制系统。

冶金行业由于特殊的操作环境，对自动控制技术的依赖较高。每一次自动控制技术的进步都极大促进了冶金行业的发展。根据冶炼的基本流程，其生产工艺包括原料场生产工艺、烧结生产工艺、炼铁生产工艺、炼钢生产工艺、热轧生产工艺、冷轧生产工艺以及各种加工工艺。目前自动控制技术在冶金行业已覆盖采矿、选矿、冶炼、浇铸、轧材等主体生产过程和供水、电、热、氧、气等辅助生产过程，在原料、烧结、高炉、转炉、电炉、连铸、轧机、加热炉、均热炉等环节均得到广泛应用。

1、转炉自动控制

转炉冶炼周期短、产量高、反应复杂，用人工控制钢水终点温度和含碳量的命中率不高、精度也较差，需要完善的自动控制系统。转炉自动控制系统由过程控制计算机、微型计算机和各种自动检测仪表、电子称量装置等部分组成。按设备配置和工艺流程分为供氧系统，主、副原料系统，副枪系统，煤气回收系统，成分分析系统和计算机测控系统。

转炉的自动化控制已开始采用信息集中化、控制分散化的集散式系统或分级式计算机系统进行控制。各检测装置和局部控制装置都用微型机或具备微型机的过程控制器来收集数据和进行控制。由它们得到的信息传送到上级计算机，进行数学模型计算、信息管理，并对下级机监控。为了与其他工艺流程配合，转炉过程计算机还与炼铁、连铸、初轧等车间的过程计算机进行数据通信。

2、加热炉自动控制

轧钢工序能源消耗最多的是轧钢加热炉，占轧钢工序能耗的50%以上。目前，我国的钢铁企业开始普遍采用蓄热式加热炉技术，蓄热式加热炉技术的核心是高风温燃烧技术，亦称无焰燃烧技术。该技术具有高效烟气余热回收，高预空气温度和低氮氧化合物排放等多重优越性。该技术被国际公认为是二十一世纪热能工程核心工业技术之一，也被称为环境协调型燃烧技术。加热炉的自动控制主要有炉温及炉膛压力控制、空气预热温度控制、脉冲燃

烧控制、出入料辊道控制、步进梁控制、气化冷却控制等。在控制方法上多采用模糊控制、自适应等智能方法，在不同工况下和工况变化过程中，变换控制策略和控制要点，使计算机的控制规律随着工况变化而自动变化，减少了在常规燃烧控制中对燃料热值、废气残氧量、热效率等难以测量参数的依赖，而代之以易测的温度、压力、流量等常规参数，降低了对仪表的要求和费用。

3、轧机自动控制

现代工业对产品质量、产量要求的日益提高对连轧机控制系统提出了更高的要求，如轧制每卷重45 吨的冷连轧薄带钢卷，要求厚度公差为±5-10 微米，冷连轧机最高轧速达40 米/秒以上，热连轧年产量达500 万吨以上，冷连轧年产量达100 万吨以上等。

一般整套轧机控制系统分为速度调节系统、压下位置控制系统、轧制力调节系统、张力调节系统、厚度调节系统，以及自动制动系统、弯辊数字控制系统、板型控制系统、侧导板自动控制系统、自动换辊系统、进出料自动控制系统等。连轧自动化系统的结构从最初的单机集中控制，发展到后来的多级分区的集中控制，再发展到分散控制。控制功能不断完善，控制精度不断提高，控制范围不断扩大。