冶金过程自动化技术丛书 炼铁生产自动化技术

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1、第章概述炼铁就是通过冶炼铁矿石，从中得到金属铁的过程。现代炼铁法不外高炉炼铁法和非高炉炼铁法。高炉炼铁法，即传统的以焦炭为能源的炼铁法。由于高炉炼铁技术经济指标好，工艺简单、可靠，产量大，效率高，能耗低，这种方法生产的铁占世界生铁总产量以上，高炉炼铁这种主导地位预计在相当长时期之内不会改变，但是一些缺乏焦炭资源的国家和地区，也使用不同形式的非高炉炼铁法。非高炉炼铁法，即高炉以外的，不用焦炭，而以煤、燃油、天然气、电为能源基础的炼铁方法。非高炉炼铁法主要有直接还原法和熔融还原法，此外还有电炉炼铁法。直接还原法是指铁矿石

2、在低于熔化温度之下还原成海绵铁的炼铁生产过程，其产品是直接还原铁，也称海绵铁。它有气体直接还原法（竖炉法）和固体还原剂直接还原法（主要是回转窑法）。近年来，直接还原法发展迅速，在世界钢铁工业已有一定地位，而在一些国家则居主要地位。熔融还原法是指一切不用高炉冶炼液态生铁的方法，发展熔融还原法的目的在于取代目前的高炉炼铁法，它是用高品位铁精矿，经预还原在高温熔融状态下直接还原成液态金属。熔融还原法是正在发展的、很有前途的一种方法。电炉炼铁法是以电热代替焦炭燃烧，但仍用少量焦炭或炭素作还原剂，产品是液态生铁，它只用于水电资

3、源丰富而又缺乏焦炭的地区和国家。基于下列原因：炼铁工业是能耗大户，高炉炼铁占整个钢铁企业的，因此有效节能经济意义很大，是关系钢铁工业稳定发展必不可少的因素，而自动化技术对节能起了关键作用。）设备大型化。现代高炉容积已超过，稍一不正常就损失很大，例如某钢厂高炉，据统计每悬料一次平均减产，每崩料一次减产，而以计算机为中心的异常炉况预报系统命中率高于，从而使工长预先采取措施，避免事故。工艺连续化与前后工序关联化。无论高炉还是非高炉炼铁都要为后续工序炼钢提供及时的、优质的钢水，后续工序的产品质量、操作都受由前列工序来料的影响

4、，没有自动化和信息化系统，难以为后续工序提供及时的质量均一的原料。工艺操作复杂。要求产品高质量、高效率、高收得率和低耗。例如高炉生产需要：正确的配料和及时的装入炉内、保持煤气流与炉料良好的接触、使炉料均匀下降，维持一定的炉缸热状态，人工操作时很难达到，此外，高炉是密闭的，必须借助于许多检测仪表才能判断其内部情况，故自动化是必不可少的。原料用量大，运输量大。例如一个高炉，一昼夜需装料，且要按严格的配比和顺序装入，没有自动配料装料和批重以及水分补正系统就不仅耗费人力，且无法获得良好技术指标。设备要有高的运转率同时要长寿。

5、例如要减少高炉的休风率，就得自动监视设备1状态，出现故障先兆时就设法排除。要高炉长寿，就得监视砌体烧损情况，炉体温度和煤气流分布，并依此而及时调整。因此，炼铁生产应用自动化已成为必然趋势，它不仅是炼铁工业现代化的标志，且投入产出比显著，据奥钢联的报道，其高炉自动化系统在林茨厂和南非厂运行结果取得良好的结果和效益：生产率平均提高煤气利用率至少提高总燃料消耗量减少鉄；喷煤率提高；硅标准偏差小于投资回收期不到个月（以年产百万铁水的高炉为基础，项的年经济效益为百万美元，项为百万美元，项等为百万美元，总计为百万美元／年）。现代

6、钢铁工业自动化包括：基础自动化、过程自动化、管理自动化，即众所周知的三级结构的系统（计算机集成制造系统，流程工业称，国内在钢铁工业有学者称为综合管理控制系统），三级结构就是把分为三级，其中）级是单纯考虑企业经营管理问题的企业资源规划（，主要是利用以财务分析决策为核心的整体资源优化技术，，即制造执行系统）级是考虑生产与管理结合问题的中间层制造执行系统，主要利用以产品质量和工艺要求为指标的先进控制技术和以生产综合指标为目标的生产过程优化运行、优化控制与优化管理技术，）级是单纯考虑生产过程问题的过程控制系统，即过程自动化和

7、基础自动化系统。近年来由于要适应激烈的市场竞争需要，互联网和信息技术的发展，全球化的趋势，钢铁公司的信息化和自动化已从钢铁公司内部到顾客和社会。实行生产一物流一销售一体化，不仅生产部门与公司销售部门联网，且与外界贸易公司，最终用户（汽车、家电、机电制造等工厂）以至税务部门和海关联网甚至和国外的有关部门通信，使信息更广域化和高效化，甚至通过卫星监视船舶到达地点，以向用户报告使之作接受准备。此外，电子商务的发展等等，这就要求信息化、自动化系统能适应这些进展，为此，出现（网络集成制造系统）系统。的功能已远远超出计算机集成制

8、造系统）的功能，它是以和智能技术为基础，能充分利用互联网的资源，能实现全球化供销链、远程技术支持和远程诊断等，包括常规控制和智能控制、监控、复杂的优化数学模型和人工智能模型等运算、智能信息处理（运行生产经营管理软件如等）以及电子商务等。炼铁生产的信息化、自动化系统也如钢铁工业自动化系统同样包括：基础自动化、过程自动化、管理自动化，应该是钢铁工业