转炉炼钢终点控制技术现状研究

杨 普，杨 杰

（安阳钢铁集团股份公司第二炼钢厂， 河南 安阳 455000）

行业纵横

转炉炼钢终点控制技术现状研究

杨 普，杨 杰

（安阳钢铁集团股份公司第二炼钢厂， 河南 安阳 455000）

在炼钢中，转炉炼钢技术是一个相对重要的环节，这一技术的合理应用对于生产的高效率开展具有积极的意义。是否对转炉炼钢的终点进行有效的控制，对于转炉炼钢的效率具有较大的影响。转炉炼钢技术中存在着一系列的弊端和不足，技术人员要针对生产实际，采取有效的措施，实现终点控制技术的不断优化，使转炉炼钢的性能和效率稳步提高。

转炉炼钢 终点控制 技术现状

1 人工经验控制法

1.1 拉碳补吹法

这是人工经验控制中较为常用的一类方法，是在吹炼后期由人工来完成各项操作的，并对参数进行分析判定，如果碳含量满足目标要求，就可以终止吹氧。在中碳钢和高碳钢的生产中，较多的采用拉碳补吹法完成操作，借助于目标碳的含量数值较高，氧化速度快的特点来开展工作。结合锤炼特点，发现供氧时间和供氧数值的结束点要比冶炼过程中钢的含碳量高，所以在取样时，应该适当地进行补吹以及温度调节等操作。这种方法操作简单，消耗原材料的计量较小。对于高碳钢、中碳钢的控制尤为适用。

1.2 直吹增碳法

在进行直吹增碳法中，能够避免受到额外限制因素的影响，满足吹扫的目标，依据人工经验，将终点时的碳的质量分数和温度数值控制在合理的范围内，实现冶炼效率的提高。直吹法不仅减少了补吹的时间，而且操作时间短、效率高、终点命中率大，对于低碳钢的生产尤为适用。

2 静态控制

终点的静态控制需要结合原材料的状况以及吹炼钢种的目标，将铁水、废钢、铁合金材料加入，实现供氧量的计算。静态控制中，基本无法进行吹炼过程的更改，导致命中率显著降低，在实际的应用中，必须采用人工控制静态点的范围。通常终点碳的命中率为80%以上。

另外，转炉炼钢的静态控制包括机理模型、经验模型以及人工神经网络模型。机理模型的建立是通过对冶炼中不同参数的合理分析实现的，通过提出一系列具有假设性的方法，加上物料平衡的计算和热平衡的计算，得到合理的装料模型。在炼钢中，这一技术应用较多，但是基于转炉炼钢的过程较为繁琐，所以受到的影响因素较多，对于一些物料的平衡和热平衡来说，必须进行合理的设置，保证假设条件的合理性。通常所说的机理模型大多数是半机理形式的，包括的参数多，不易进行操作。人工神经网络模型则是一类发展极快的模型，在炼钢终点也得到了合理的应用。人工神经网络模型与其他模型相比，神经网络可以实现自主性学习，也可以取任何精度接近非线性的函数，所建立的模型具有极高的准确程度，可以科学、合理的指导生产，具有极好的应用前景。

3 动态控制

3.1 副枪动态终点控制技术

在即将到达锤炼终点时，可以在熔池中埋入副枪，测得熔池温度和碳含量。结合检测得到的数值校正静态模型的结果，在满足锤炼重点的供氧量要求以及副原料需要量的同时，保证转炉的稳定性以及终点的命中率。基于设备的影响，副枪和炉口的尺寸具有一定的联系，可以在100 t的转炉中应用。基于钢种碳的质量分数较低，所以测定钢水中的碳质量可以采用结晶定碳技术，得到极高的测量精度。另外，在钢中，碳的质量分数较高，测得的精度会随之下降，无法满足准确度的要求，在中碳钢和低碳钢的生产中，大多采用副枪动态终点技术。

3.2 炉气分析动态终点控制技术

在进行吹炼的后期，依据检测炉口炉气的成分来获取熔池的脱碳速度。同时，测得钢水的温度以及成分，满足转炉炼钢重点的目标。利用炉气动态终点控制技术指示出钢水的含碳量以及温度，并进行系统的合理校正，进而对钢水种类和磷的含量进行准确提示。如果终点钢水中碳含量较低，则命中率以及测量精度都相对较高，应该保持在90%以上。另外，采用转炉炼钢进行动态控制，终点的命中率保持在70%以上。第一，就光学方法来说，基于转炉口的火焰的光谱会产生一系列的变化，所以在终点会具有极好的效果。第二，模式识别法的目标是实现图像的分解，将其划分为不同的区域以及范围，由于频率与像素具有较大的关系，所以在指定的区域中将频率作为主要的特征，实现识别。第三，纹理分析法主要是时间将图像进行深入的分析，然后再进行判断。

4 自动控制

自动控制技术也是在线监测技术。可以实现对炉渣的监督与查看。在冶炼的全部过程中，很好的控制钢水中的碳元素的质量分数以及温度参数[1]。保证其处于一个相对合理的范围内。另外，不必进行吹扫和倒炉，命中率在终点基本可以达到85%。受到我国现阶段资金投入量以及技术人员水平的限制，并没有完全实现自动化的控制，转炉炼钢的技术水平仍然存在一定的欠缺。转炉炼钢中，对终点温度高低以及碳元素质量分数具有影响的因素较多，不同的因素之间保持非线性的关系。人工神经网络技术在进行非线性关系的处理中，具有显著的应用效果，是一类先进的技术方法[2]。

5 应用现状与发展趋势

5.1 应用现状

转炉炼钢的终点水平和产品的生产效率、质量息息相关。如果在转炉炼钢终点进行控制，则具有较高的效率和较好的效果，产品的质量也显著提高。但是很多只和产品的钢水的质量分数以及温度数值有关，如果碳含量数值较高，则会加剧一些含有铁组分的化合物脱去硫元素；如果温度控制的不合理，将会导致原材料的过量消耗以及冶炼的时间过长[3]。就转炉冶炼技术的应用现状来说，要实现技术的不断更新，以满足生产的实际需要。

5.2 发展趋势

1）适当提高小型转炉的自动化应用水平。现阶段，转炉正在向大型化生产方向发展，大型以及中型转炉的自动化程度显著提高。很多钢厂都将转炉控制技术应用于终点的控制中，具有极为显著的应用效果，实现了效率的提高，命中率的提高。但是，也有一些中小型转炉，在终点的命中率极低，开展控制工作具有极强的局限性，所以，必须采用经验实现控制。合理利用小型转炉，使其自动化水平显著提高。

2）合理使用先进的科学设备。冶炼工作通常是由人工进行操作的，有些技术人员管理经验不足，无法满足精确的生产要求。比如：应用拉碳补吹法，必须合理利用冶炼炉中材料的特点对耗氧量数值以及碳化率的高低进行预测，应用中会产生较大的误差，同时，局限性较强。必须充分利用先进的设备和科学的方法，尽可能不依据经验进行人工操作，以保证生产满足准确化、标准化的目标。

3）静态控制技术与人工经验控制技术的比较。控制的模型具有极高的准确程度，使试验的精确度显著提高。应用静态控制技术，实现了理论与精密公式的合理转化，得到应用于冶炼中的参数与指标，终点的控制效率仍然不高。所以，要做好静态控制的改进与更新，实现参数值的合理管控，使试验中的风险预测能力显著提高。

综上所述，做好转炉炼钢的终点控制对于提高炼钢的质量和效率具有重要的意义。要不断的提高自动化的控制水平，做好生产工艺和技术的优化，合理选择设备和仪器，实现高效率的生产。通过人工经验控制以及经验、动态、自动化控制相结合，提高炼钢终点的控制精度，实现控制效率的显著提高，使炼钢终点的功能得到全面发挥和体现。

[1] 温伟萍，王伟.转炉炼钢的自动化控制技术研究[J].科技创新与应用，2016（16）：156．

[2] 张德合.解析转炉全封闭智能炼钢技术的开发和应用[J].企业技术开发，2014（26）：21－23．

[3] 冯士超，王艳红，丁瑞锋.转炉炼钢终点控制技术应用现状[J].冶金自动化，2016（2）：25.

（编辑：苗运平）

Research on End-point Control Technology of Converter Steelmaking

Yang Pu,Yang Jie
（Second Steel Works of Anyang Iron&Steel Co.,Ltd.,Anyang Henan 455000）

In steelmaking,converter steelmaking technology is a relatively important link,the rational application of which has a positive significance for efficient production.Effective end-point control of converter steelmaking has a great influence on the efficiency of converter steelmaking.There exists a series of defects and deficiencies in steelmaking technology.Technical personnel should take effective measures according to the actual production,and realize the continuous optimization of end-point control technology to steadily improve the performance and efficiency of converter steelmaking.

converter steelmaking,end-point control,technical status

TF713.1

A

1672-1152（2017）04-0053-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.20

2017-04-25

杨普（1987—），男，2011年毕业于内蒙古科技大学冶金工程专业，现在河南安阳钢铁股份有限公司第二炼钢厂从事转炉炼钢专业的工作，助理工程师。

第二作者简介：杨杰（1986—），男，2008年毕业于太原理工大学冶金工程专业，现在河南安阳钢铁股份有限公司第二炼钢厂，从事炼钢专业，助理工程师。