150t转炉副枪与人工测温取样对比分析

关永永，苏 磊，蒋兴昌

(宝钢集团八一钢铁股份有限公司，乌鲁木齐830022)

自动化炼钢是目前最为先进的转炉吹炼控制技术，可提高钢的产量、质量，同时能够降低能耗及成本，对于生产优质钢，提高炼钢生产技术水平有显著的经济效益。副枪是目前国内外大中型转炉炼钢不可或缺的检测工具和过程控制工具，是实现自动炼钢控制的必要手段和方式。转炉采用副枪控制，可以在不中断冶炼及不倒炉的情况下进行测温、定氧、定碳、取样操作。副枪TSO(定氧定碳)探头，副枪测量出吹炼终点熔池内的实际温度和定氧含量，从而获得钢水成分、碳含量信息。通过TSC副枪探头提供的信息经由计算机模型计算冷却能及需要喷吹氧耗，可最终接近炼钢终点碳温要求，当符合工艺要求时即可直接出钢。采用副枪系统，可以在吹氧过程中进行测温、定氧、定碳以及采样，通过计算机系统进行快速分析，及时调整吹氧量，可提高炼钢命中率，并且大大缩短冶炼周期。

1 实验材料和方法

实验采用150t转炉副枪，TSC(结晶定碳)、TSO副枪探头(定氧定碳);人工测温枪，钢水取样器，样勺样模。本次试验是基于炼钢厂150t转炉现场生产实际所得，为了数据具有准确客观和可比性，所取数据均为同一班组生产同一钢种和同一操作者操作，冶炼完整一炉钢为实验基准。转炉吹氧结束提枪为本次实验开端，转炉副枪测温取样或炉前倒炉人工测温取样操作为实验过程，钢水温度和样品完整测出结果为结束进行实验对比分析。

2 结果与讨论

图1为转炉副枪测量启动进行完整的测温取样周期流程图。冶炼吹炼结束，关停吹氧，提升氧枪并启动副枪TSO(定氧定碳)探头，副枪测量出终点熔池中钢液实际温度及氧含量，通过定碳仪推算出碳含量，同时取样进行成分分析。转炉副枪从启动测量周期到测出温度和定氧定碳用时46s，当符合终点要求即可直接出钢。副枪启动测量周期无人工干预，减少人工成本，避免人工测温取样过程与高温金属液体接触，从而大大降低因倒炉产生的不可预知风险。副枪在启用全自动模式后无需人工操作每一步环节，只需启动装探头按钮和启动测量按钮，节省了操作人员时间与精力。

图1 副枪测量周期流程图

图2为人工测温取样流程图，由图中可知人工测温取样过程全程人工参与，冶炼后期人工判断吹炼结束，开炉工提升氧枪至设定高度，转换倾动旋钮，二助手接受信号开始倒炉至合适角度，炼钢工目测钢水温度及化渣情况后判断是否适合测温取样，炼钢工指挥炉前工进行测温取样，测温取样合格后炼钢工指挥二助手摇炉至零位。人工测温取样过程至少三人协同才能顺利完成，倒炉过程中人员与高温金属液体(钢水温度1 550℃～1 700℃)近距接触，容易因站位不当或熔池内钢液与辅原料反应不完全导致钢渣翻腾灼伤人员，风险性较高。

图2 人工测温取样流程图

图3为转炉副枪TSO(定氧定碳)探头测温取样和人工测温取样过程时间对比，实验过程均由同一班组生产同一钢种，采集十次作对比。由图3中可知，副枪TSO(定氧定碳)探头测温取样过程耗时均匀，波动较小，从启动测量到结束整个过程用时在120s左右，人工测温取样平均用时192s，时间波动较大，主要是由于人工操作导致测温取样时间变化较大。由图3中对比可知，副枪TSO(定氧定碳)探头测温取样所用时间相比人工测温取样时间普遍较短，由表1数据可知，二者之间测温取样时间相差最大时达到117s，接近2min，相差最小为42s，平均相差72s。

图3 转炉副枪和人工测温取样时间对比

表1 副枪测温取样和人工测温取样时间 /s

图4为终期样品取出送到化验室分析得出化学元素含量所用时间对比。终期样品化学元素含量获得经过以下四个步骤:探头中取出高温金属样品→冷水快速冷却→高速打磨机抛光打磨→能谱仪成分分析。取样送样到获得钢水成分，全程人工操作。根据人工操练熟练程度不同耗费时间会有波动，但波动不大。样品取出到成分获得用时120s到180s之间，即2min～3min时间。

图4 送样时间对比

目前炼钢厂150t转炉冶炼一炉钢水标准周期为38min～41min，转炉副枪测温取样平均用时2min，占整个冶炼周期4.88%～5.26%;人工测温取样平均用时3.2min，占整个冶炼周期7.80%～8.42%，二者相比相差2.92%～3.16%个百分点。副枪取样送样与人工取样送样时间相差不大，用时最长为180s，最短为120s，平均用时150s左右，送样平均时间占整个冶炼周期的6.1%～6.6%，耗费时间较多。随着副枪技术的熟练运用，根据副枪提供终点信息，普碳钢可直接出钢，减少了因送样分析耗费的时间，可缩短整个冶炼周期2min～3min。

经验丰富的炼钢工可根据金属液滴形成的火花和钢样表面形状来判断钢液碳含量高低，根据经验和终点温度判断出钢与否。转炉副枪的投入使用使钢水终点碳含量判断更加稳定，钢水氧含量控制准确，转炉副枪可快速提供终点碳含量及氧活度等数据，为炼钢工快速判断出钢提供了依据，可以更加准确的进行脱氧合金化操作，减少合金消耗，提高合金收得率，有利于品种钢冶炼，在高节奏生产过程中提高了产量同时确保了钢水质量。

3 结语

通过转炉副枪的开发和应用，减少转炉倒炉和人工测温取样次数，避免与高温金属液体的接触，提高了安全系数，同时缩短冶炼周期，提高炼钢产能，降低人工成本。副枪快速提供过程碳含量，更有利于达到终点碳温双命中，终点碳含量及氧活度数据等数据有利于冶炼优质钢，为开发高附加值钢种和品种钢提供了必要条件。

［1］代江龙.副枪技术在转炉生产中的应用［J］.天津冶金，2006，134(3):9－12.

［2］陶钧，谢书明，柴天佑.转炉炼钢控制模型的研究与展望［J］.钢铁1999，(8):69－72.

［3］于志祥.现代转炉炼钢技术［J］.炼钢，2001，(2):6－10.