钢铁冶金电气自动化控制技术的应用

摘要：钢铁冶金电气自动化控制技术，通过集成PLC、DCS等智能系统，能够实现炼钢、轧制、连铸等核心环节的自动化精准控制。该技术显著提升生产效率，通过实时监测与调整温度、压力、成分等关键参数，确保产品质量稳定性，同时降低能耗与人力成本。其优势在于高度可编程性、故障快速响应及多场景适应性，为冶金行业转型升级提供技术支撑。

关键词：钢铁冶金；电气自动化；控制技术

钢铁冶金行业作为工业体系的重要支柱，传统生产方式存在效率低、质量波动大、能耗高等问题。电气自动化控制技术的引入，通过自动化系统与智能设备的深度融合，实现了生产全流程的精准管控与优化。本文旨在探讨该技术在钢铁冶金领域的应用场景、技术优势及未来发展方向，分析其对生产效率、质量控制及行业可持续发展的推动作用，为冶金企业技术升级提供参考。

一、钢铁冶金过程中电气自动化控制技术的优势分析

（一）实现全流程自动化，提高生产效率

电气自动化控制技术通过集成PLC、DCS等智能系统，可以实现钢铁冶金生产全流程的自动化控制。在炼钢、轧制、连铸等核心环节，自动化系统能够替代传统人工操作，减少人为失误和机械故障导致的停机时间。例如，利用PLC技术构建的自动上料系统，能够精准控制料车启动与加速，提高物料配送效率；通过实时监测与调整生产参数，包括温度、压力、成分等，能够确保生产过程的连续性与稳定性，从而提升整体生产效率。

（二）精准控制生产参数，提升产品质量

电气自动化控制技术通过精细化控制生产参数，可以全面提升钢铁冶金产品的质量和一致性。在炼钢过程中，自动化系统能够精确控制氧气、燃料和废气的配比，可以提高燃烧效率和能源利用率；同时，通过对炉内温度和压力的实时监测，可以确保炉内环境稳定，从而提升钢水质量和成品性能；利用PLC技术对称重系统进行控制，能够避免传统人工测量带来的误差，进一步保障产品质量的稳定性[1]。

（三）降低人力与能源成本，优化运营成本

电气自动化控制技术的应用，可以有效降低钢铁冶金企业的人力成本和能源成本，主要是因为自动化系统替代了大量人工操作，从而能够减少人力投入和人为失误导致的损失，且通过优化能源管理和设备维护，可以降低能源消耗和设备故障率。例如，智能继电保护装置能够实时监测设备运行状况，及时发现并处理潜在故障，避免故障扩大导致的生产中断和维修成本增加；利用高性能控制器和模型技术，企业可以进一步降低生产成本，提高经济效益。

二、钢铁冶金电气自动化控制技术的具体应用

（一）炼铁过程的全流程智能控制

在炼铁过程的原料处理环节，电气自动化控制技术通过集成PLC、传感器和智能控制系统，实现原料配比的精准控制和自动化输送。PLC技术依据预设程序，可以自动调整原料的投放量和投放顺序，确保配料的准确性和一致性，比如，在烧结工序中，自动化系统能够根据原料的粒度、成分等参数，自动调整烧结机的运行参数，包括烧结温度、烧结时间等，以提高烧结矿的质量和产量；利用传感器对原料的粒度、成分进行实时监测，并将数据反馈至控制系统，以便及时调整配料方案；自动化输送系统根据生产需求，将原料输送至指定位置，从而可以提高输送效率和准确性。

在铁水处理环节，电气自动化控制技术的应用，可以对铁水质量进行有效控制和优化处理，通过采用智能传感器对铁水的成分、温度等关键参数进行实时监测，将数据传递至控制系统；控制系统根据数据，可以自动调整铁水的处理工艺参数， 包括搅拌速度、添加剂的投放量等，从而能够确保铁水质量的稳定性和一致性。例如，在铁水脱硫过程中，自动化系统能够根据铁水中硫含量的实时监测结果，自动调整脱硫剂的投放量和搅拌速度，提高脱硫效率和铁水质量；采用自动化控制系统，能够对铁水处理过程中的能耗进行监控和优化，比如通过调整铁水包的保温措施和运输路线，可以降低能源成本和环境影响[2]。

（二）炼钢工艺的动态精准调控

在炼钢工艺中，电气自动化控制技术通过集成PLC、SCADA/HMI等先进系统，实现对炼钢过程的动态精准调控。以某钢铁企业的转炉炼钢工艺为例，该钢铁企业采用120吨转炉进行炼钢生产，主要冶炼低碳钢种。转炉炼钢过程中，炉内温度、碳含量和氧含量是影响钢水质量的关键参数。传统的人工控制模式难以满足现代炼钢工艺对精度和效率的要求，因此企业引入了电气自动化控制系统。

因此，在设计人员转炉的关键位置安装温度传感器、碳含量分析仪和氧含量检测仪，实时采集炉内温度、碳含量和氧含量等关键参数，通过SCADA/HMI系统，将采集到的数据实时传输至控制中心，并在人机界面上直观显示，以便操作人员实时了解炉内状况；系统运行过程中，根据预设的温度曲线和实时采集的温度数据，PLC系统自动调整氧气喷射量和冷却水流量，能够确保炉内温度稳定在合理范围内，当炉内温度低于预设阈值时，系统会自动增加氧气喷射量，以提高炉内温度，而当炉内温度高于预设阈值时，系统会自动增加冷却水流量，以降低炉内温度。同时，通过调整废钢和生铁的配比，以及吹氧时间和吹氧强度等参数，PLC系统自动控制钢水中的碳含量，比如在吹氧初期，系统会适当降低吹氧强度，可以减少钢水中的碳损失；在吹氧后期，系统会适当增加吹氧强度，确保钢水中的碳含量达到预设标准[3]。

（三）实时监测与预警

以转炉炼钢为例，炉内温度、碳含量和氧含量是影响钢水质量的关键参数，通过实时采集参数数据，并传输至控制系统，系统能够实时了解炉内状况，并与预设的工艺参数进行比较，如果发现参数偏离预设范围，则可能预示着冶炼过程存在异常或潜在故障，系统会立即发出预警信号，以便操作人员及时采取措施进行调整，从而确保钢水的质量和产量。对于其他工艺环节如烧结、连铸等，系统也能实时采集关键参数的数据，并进行实时分析和预警，比如在烧结过程中，系统能够实时采集烧结温度、烧结时间等参数的数据，并与预设的工艺参数进行比较，一旦发现参数偏离预设范围，系统会立即发出预警信号，以便操作人员及时采取措施进行调整。

结束语

综上所述，钢铁冶金电气自动化控制技术的应用，标志着行业向智能化、绿色化转型的跨越式发展。通过提升生产精度、优化工艺效率及强化安全保障，该技术为企业降本增效、增强竞争力提供了核心支撑。未来，随着人工智能、物联网等前沿技术的融合创新，电气自动化控制系统将进一步深化，推动钢铁冶金行业向更高层次的自动化与智能化迈进。

参考文献

[1]吴志远. PLC技术在钢铁冶金企业电气自动化控制中的应用[J]. 中国设备工程，2023（12）：248-250.

[2]张少华. 钢铁冶金企业电气自动化仪表与自动化控制研究[J]. 科学与信息化，2023（14）：103-105.

[3]衣松泉. 有关钢铁冶金电气自动化控制技术的创新探讨[J]. 商品与质量，2023（1）：113-115.

[4]郝雅哲.钢铁冶金电气自动化控制技术的研究分析[J].冶金信息导刊，2024，61（02）：50-53+3.

[5]熊波.钢铁冶金电气自动化控制技术研究[J].现代工业经济和信息化，2024，14（01）：285-286.DOI：10.16525/j.cnki.14-1362/n.2024.01.091.

作者简介：范立新（1988.09-）男，汉，河北省唐山市人，本科，高级技师，主要从事钢铁冶金技术工作