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浅谈冶金技术及其自动化 浅谈冶金技术及其自动化XXX（XXXX学校，重庆市，邮编：xxx）摘要：冶金是国民经济建设的基础，是国家实力和工业发展水平的标志，它为机械、能源、化工、交通、建筑、航空航天工业、国防军工等各行各业提供所需的材料产品。冶金工程领域是研究从矿石等资源中提取金属或化合物，并制成具有良好的使用性能和经济价值的材料的工程技术领域。而冶金自动化技术，控制包括采矿、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。PLC等自动化技术被广泛运用于冶金行业中。关键词：冶金工程； 冶金自动化技术； PLCAnalysis of Metallurgical Technology and its automation XXX(XXXschool, Chongqing, Zip Code:xxx)Abstract: Metallurgy is the basis for national economic construction, national strength and a symbol of industrial development, it is mechanical, energy, chemicals, transportation, construction, aerospace industry, defense industry and other industries to provide the necessary material products. Metallurgical engineering is an extract from the ore resources of metal or compounds, and made good use of performance and economic value of the materials engineering field. The metallurgical automation,control,including mining,ore dressing,smelting,casting,rolled and other main production process and water supply,electricity,heat,oxygen,gas and other auxiliary production process. PLC and other automation technology is widely used in metallurgical industry.Key words: Metallurgical Engineering; Metallurgical Automation Technology; PLC引言： 随着市场经济的不断发展，钢铁冶金联合企业成为了社会的主流，它们不断发展了冶金行业，同时也带动了其他行业的发展。而冶金自动化技术逐渐成为了冶金行业的基本技术，被广泛运用到了采矿、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。如：PLC等技术。1. 钢铁冶金联合企业主要生产环节1.1 铁矿石的开采铁矿石的开采方式主要有露天开采、地下开采和液体开采。1.2高炉炼铁高炉冶炼是在炉料与煤气流逆向运动过程中完成各种错综复杂的化学反应和物理变化的，炉内主要是还原性气氛。高炉是密闭的容器，除装料、出铁、出渣及煤气外，操作人员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器仪表间接观察炉内状况。高炉是连续的、大规模的高温生产过程，机械化和自动化水平较高。 1.3铁合金生产铁合金的生产方法主要有碳还原法（高炉、电炉）、金属热还原法及电解法。1.4炼钢用原材料炼钢用原材料可分为金属和非金属两类。金属料主要指铁水（或生铁块）、废钢和铁合金。非金属料主要指造渣材料、氧化剂、冷却剂等。1.5炼钢的基本任务a) 脱碳并将其含量调整到一定范围。b) 去除杂质，主要包括：脱磷（冷脆）、脱硫（热脆）、脱氧、去除气体（氢、氮）和非金 属夹杂物（氧化物、硫化物、磷化物、氮化物等）c) 调整钢液成分和温度d) 将钢液浇注成质量好的钢锭或钢坯。1.6转炉、平炉炼钢转炉炼钢法主要包括底吹酸性转炉炼钢法、碱性转炉炼钢法、侧面吹风的酸性侧吹转炉炼钢法、氧气顶吹转炉炼钢法（LD法）、 氧气底吹转炉炼钢法及顶底复合吹转炉炼钢法。1.6.1转炉炼钢法基本原理在于他不借助外加能源，仅靠吹入熔池的空气或氧气与生铁水中各种元素的放热氧化反应完成脱碳和脱除杂质的任务，并将钢液加热到出钢（1600或更高）温度。1.6.2氧气顶吹转炉炼钢法用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法。自50年代初投入工业生产以来，在世界范围内得到迅速推广，逐步取代空气转炉法和平炉炼钢法，成为现代炼钢的主要方法。1.6.3 平炉炼钢特点从外部供给热量 因平炉炉体庞大,冶炼时间长,炉墙散热损失和高温废气带走的热量大，除钢铁原料中各元素氧化产生热量外，必须从外部供给燃料和使用预热空气燃烧燃料，方能保持炼钢时需要的热量。1.7电弧炉冶炼电弧离解作用是钢中氮氢含量较转炉高。1.8炉外精炼1.8.1选择一个理想的精炼气氛条件，通常采用真空、惰性气氛或还原性气氛。1.8.2对钢液进行搅拌，可采用电磁感应、惰性气流或机械方法搅拌。1.8.3钢液加热，在精炼过程中通常采用电弧加热、埋弧加热、等离子加热或增加化学热等。 1.9钢的浇铸钢的生产包括炼钢、浇铸两大环节。浇铸作业是将合格钢水铸成适合于轧制或锻压加工所需要的一定形状、尺寸和单重的铸坯(或钢锭)。钢锭浇铸分上铸法和下铸法两种。1.10金属塑性加工1.10.1 分类按照塑性加工时是否完全消除加工硬化，分为热加工和冷加工。1.10.2 金属塑性加工特点金属塑性加工在现代冶金工业生产中占有重要地位，同金属切削加工相比，塑性加工有以下优点：从成型原则上说,无切屑,金属损耗较少；在取得所需形状的同时,改善材料的组织和性能,成品能够直接使用或者便于加工；适于专业化的大规模生产。1.11金属热处理金属热处理方法包括退火、正火、淬火、回火和调质。2. 冶金自动化技术冶金自动化技术，作为自动化在冶金行业的应用技术，其发展轨迹既遵从自动化学科自身的发展规律，也与钢铁工业的发展，包括工艺路线演化、制造装备的更迭、生产流程和组织方式、企业运营模式的改革和进步等密切关联。冶金生产过程的自动控制也包括对采矿、选矿、冶炼、浇铸、轧材等主体生产过程和供水、电、热、氧、气等辅助生产过程的控制。现代冶金企业采用计算机把生产过程控制和生产管理结合成统一的整体，大大提高了自动化程度。实现冶金自动化，可以大大提高劳动生产率和产品质量，减少流动资金的占用，改善劳动条件，获取很高的经济效益。如PLC等技术已经被广泛运用到了冶金行业中。2.1冶金自动化中的二个功能层2.1.1过程控制系统 （1）计算机控制取代了常规模拟控制按冶金工序划分，各工序采用通用计算机、PLC、DCS、专用控制模块和其它一些先进控制设备进行控制的比例已经接近100%。在控制算法上，回路控制普遍采用PID算法，在一些专用控制或特殊控制领域则采用智能控制。在检测方面，与回路控制、安全生产、能源计量等相关的流量、压力、温度、重量等信号的检测仪表的配备比较齐全。在一些和工艺、环境紧密联系的监测设备，采用大量的测控领域先进技术，进行全面的工艺参数监测。在电气传动方面, 用于节能的交流变频技术普遍采用；国产大功率交、直流传动装置在轧线上得到成功应用。（2）在过程建模和优化方面，计算机配置率有较大幅度提高根据最近中国钢铁工业协会的调查结果, 在过程建模和优化方面，计算机配置率有较大幅度提高。按冶金工序划分，计算机配置率约在75%左右，前端较低，后端较高。过程计算机更多地起到了数据汇总、过程监视和打印综合报表的作用，由于冶金过程的复杂性，数学模型的适应性很差，过程优化方面的功能大打折扣，即使高价从国外引进的过程控制系统充分发挥作用的也不多。 2.1.2生产管理控制系统 按冶金工序划分，生产管理控制系统计算机配置率水平较低，尤其是炼铁明显低于炼钢、炼钢明显低于轧钢。从功能上来讲，信息集成和事务处理的层面多一些，决策支持和动态管理控制作用没有发挥出来。2.2 循环流化床锅炉炉内喷钙脱硫系统2.2.1喷钙脱硫系统的启动和控制喷钙脱硫系统可采用三种方式进行启动。(1)方式一：自动启动将各就地设备的控制箱切换至“远方”位置，在显示器屏上点击“全自动启动”按钮，系统将按下列顺序启动设备。(a)启动罗茨风机延时12s，开始下一步，否则报警；(b)自动打开风机后电动蝶阀开到预定位置时，开始下一步，否则12s后报警；(c)此时空气母管压力下降至运行I值(调试确定)。启动缓冲罐下旋转给料阀缓慢升速至第一设定转速(调试确定)运行l 2s；(d)启动缓冲罐上粉仓旋转给料阀，并接通缓冲罐料位控制回路；(e)接通SO2监测控制系统回路，通过PLC控制缓冲罐下旋转给料阀转速，使SO2测量值达设定标准值(1200mgm3)，此时空气母管的压力要上升至运行II值；(f)启动电加热器，并将温度调至设定值。(2)方式二：远方操作启动各就地设备控制箱的切换开关切至“远方”位置。设备启动顺序与方式与上述完全相同，只不过是由设备操作人员在主控室CRT前利用鼠标按程序提示框逐一进行启动操作。(3)方式三：就地操作启动各就地设备控制箱的切换开关切至“就地”位置，此时设备的启动顺序不受限制，由操作人员任意启动，但若不是特殊情况，不采用此工作方式，因为该方式即使启动设备也不会实现PLC联调，达不到系统的使用目的。2.2.2 喷钙脱硫控制系统的运行(1)系统运行时显示的状态参数有：粉仓料位、罗茨风机运行状态、电动蝶阀状态、下旋转给料阀转速、上旋转给料阀运行状态(停止、运行交替显示)、缓冲罐料位、烟气SO2值、空气加热后温度、PLC运行状态指示、喷钙量。(2)系统运行时可将各设备的运行状态及SO2值实现采集、存储、通信打印、图形显示等功能，各项功能可在CRT人机界面上利用菜单命令来实现。(a)数据采集：通过画面中的按钮设定数据，通过PLC相关模块进行数据采集；(b)结果显示：将通过PLC相关模块采集到的数据显示到画面中；(c)状态显示：通过PLC与组态的通信将结果状态在画面中显示；(d)故障报警：当出现故障时，报警画面自动弹出，查看出现故障的地方；(e)数据存储：通过设定后，设定的数据将自动存储到系统中去；(f)生成报表：可用工具栏中的按钮查看报表；(g)图形显示：加上运行狗(watch-dog)之后，启动系统就可显示图形画画，从而从画面中监视整个系统；3. 总结目前在冶金行业，钢铁企业面临的外部竞争环境发生着翻天覆地的变化。在能耗方面，钢铁工业耗能量占我国总能耗的11%左右，对比世界先进水平，吨钢能耗就高出10%；在客户服务方面，客户对钢材的品种、规格等需求越来越多样化，对产品的质量和交货期要求也越来越苛刻。我国领先的钢铁企业已经将信息化列为提高企业核心竞争力的措施之一，冶金行业中基础自动化是生产过程中最基础的部分，生产工艺越复杂，基础自动化的程度也就越高，生产过程控制自动化技术方面也取得显著提高，生产过程控制自动化是提高产品质量、保证生产过程优化控制的重要环节，大量自动化技术被运用到冶金行业中，让各个行业相互影响、共同发展。参考文献：【1】刘品潇.电气控制与PLC.国防科技大学出版社,2009.6【2】M Noton.现代控