当前冶金行业属于典型的高耗能产业,其能耗约占其生产成本的三分一。对于冶金行业推广和开发关键性节能技术,在能源消耗和经济效益上都有着非凡的意义。冶金行业中温度是重要的过程参数,而对温度的实时监测和控制在冶炼中十分重要。本文设计将AOD炉在线温度监测与底吹气体控制相结合组成温度监控系统,实现依据实时温度来判断吹炼阶段并达到自动调节氩氧混合比的目的。该系统在减少吹炼时间、降低能耗、提高生产效率和终点命中率上起着十分重要的作用。经过对比目前AOD炉测温方式和方法的优缺点,本文选择红外比色法实现非接触式的温度实时监测。红外比色法最大优点是不破坏炉内温度场,并且可以大大降低发射率的影响,提高了测温精度。由于采用非接触式测温,本文将原有底枪进行改造作为测温的观测口。AOD炉温度监控硬件设计包括光路、信号处理和数据远传等部分。本文摒弃了传统双光路,而是设计出旋转调制盘结构实现单光路从而减小环境干扰。充电方式和数据远传均从有线方式改为无线方式。由比色法推导可知,测温部分直接获取的是辐射温度而非真实温度。通过分析底吹气体射流特性建立了等温黑体腔并计算气体做功。同时本文还考虑到底吹气体的氧化还原反应和以室温吹入引起的温度变化,综合考量后经功能转换确定温度补偿模型。经现场运行温度补偿模型具有较强适应性,便于生产实践。本文中底吹气体采用分级结构来实现自动控制,其硬件包括PLC主从站控制电路、现场总线等。根据底吹气体流量变化特点,传统PID调节易造成大的超调量故采用微分先行PID实现气体流量调节。为了实现AOD炉不同吹炼阶段气体流量(氩氧混合比)的自动调节,本文设计将在线温度监测和底吹气体控制结合在一起。AOD炉温度监控系统的建立可使上位机根据测温部分无线传输的实时温度来判断吹炼阶段。同时根据设定的气体参数按预设程序来控制调节阀进而改变流量。经过系统定标和标定使得测温精度在0.3%内,并确定了各吹炼阶段的终点温度。通过对温度监控系统的实验得出该系统使吹炼时间缩短了10min,相应地气体消耗量也减少了,提高了终点命中率,实现了一定的节能减排效果,具有较好的经济效益。