基于自动炼钢转炉精准控制研究

张曙光 邱进明 谭涛

摘要：随着时代的不断发展，我国的科学技术在不断进步，当前自动炼钢转炉技术得到了广泛的应用，在具体的生产加工过程中发挥了十分重要的作用。在当前发展过程中主要依托转炉烟气来对自动炼钢系统进行系统的分析，并且针对当前150T的转炉脱磷效率较低，整个钢液的洁净度较低，以及整个生产过程中很容易出现节奏不稳定的情况进行了重点分析。通过相关的研究表明，在具体的生产过程中需要充分发挥相关二套模型的工艺和设备。通过这样的方式才能够对整个转炉的温度进行有效的控制，从而达到精准控制的目的。

关键词：自动炼钢;转炉;精准控制;研究

虽然我国当前呈现出高速发展的态势，对于自动炼钢转炉精准控制技术的发展也十分重视，但是在具体的发展过程中仍然存在一些问题，导致我国的相关技术与其他国家的一些技术存在一定的差异。转炉炼钢自动控制技术在欧洲和日本等国家已经十分成熟。当前在加拿大，已经能够基本实现整个生产过程全程使用模型进行控制，并且能够保证出钢不倒炉取样的效果，能够进行直接出钢。我国早在2001年的时候就开始不断引进烟气分析动态控制系统，但是在具体的使用过程中效果并不是十分理想。但是相关部门在充分分析了自动炼钢模型的基础上，通过对转炉氧枪喷头的优化实现了二级模型的调试，从而才能够对转炉的温度进行较为精准的控制。

一、转炉烟气分析自动炼钢工艺

转炉烟气的分析自动炼钢技术，简单来说示意转炉的区域所有相关物质有关，并且在整个冶炼的过程中需要根据当前的供养数据的具体情况进行相应的分析，对转炉的整个冶炼过程中采用计算机的系统控制，整个操作过程中主要包括吹前的预计算、预测转炉冶炼的过程中抑菌剂成分质量等方面的信息，最后通过转炉的基础自动化系统对整个转炉冶炼进行高效的控制。当主吹结束以后，需要对整个模型进行相关的误差计算，这样才能够保证准确性，在计算的过程中主要采用L1级别的计算模式还有L1级别的自动化程序执行材料。通过这样的方式来完成整个冶炼过程中。具体的控制过程如图1所示。

二、转炉工艺设备条件

（1）供给转炉铁液条件。转炉工艺设备需要很多条件，首先需要相应的供给转炉铁液材料。详细转炉铁的成分如表1所示。

（2）炼钢工艺条件。在炼钢的过程中炼钢工艺一定满足相应的条件，才能够更加高效的进行炼钢。某个炼钢工厂有一座双工位的预处理站，并且是150T，还有三座150T的顶底复吹转炉。转炉的出钢温度超过1600摄氏度，在加工生产的过程中转炉使用的氧枪是五孔的喷头，整个氧气的流量能够达到28000-33000。

三、转炉补吹原因分布

从对图形的数据分析得知，虽然补吹的原因有很多，但是最为主要的是其中三个原因，分别是P高，T低以及C高。C&T的未命中占比达到了56%，而P高的补吹占比达到了26%，因此根据相关数据需要对C＼T＼P进行深入的研究和分析。

四、提高转炉C&T命中率

转炉烟气的分析动态控制系统可以说是整个模型的核心部分，如果无法对转炉烟气进行正确高效的分析，那么将会直接影响整个模型的最终结果。在进行转炉烟气的过程中需要根据当前的连续检测进行转炉吹炼，然后在整个过程中会产生相应的烟气，例如一氧化塘、二氧化碳、氮气等等。此时需要计算熔池的瞬间脱碳速度和脱碳量，并且根据瞬时的供氧量和废渣量的加入进行配比的计算，从而能够准确的推算出在熔池中各个物质元素的具体含量。通过这样的方式能够更加准确且稳定的分析出影响转炉终点的因素。对C的计算也会更加准确且稳定，对转炉重点的最终判断也会更加准确。

烟气的信息和实际的供氧量可以得到两个指标，这两个指标分别是能够反映出内脱碳反映的情况以及当时的脱碳速度。脱碳速度受到单位时间内熔池的脱碳量影响，如果供给的氧气强度较大，那么在计算的过程中整个熔池的脱碳量都是进行累计计算。脱碳氧的效率是每立方米的氧气的脱碳量，脱碳氧因为受到供给氧气强度的影响较小，因此能够反映出氧气在炉内的具体利用效率。

五、提高转炉脱P效果

（1）高马赫数氧枪开发。在炼钢工艺中，氧枪是十分重要的设备。在整个设计工艺的过程中一定要十分重视冶炼技术的经济性。相关生产单位在传统生产的过程中都是使用0.75-0.85左右的氧压，在吹炼的过程中会出现较为明显的软吹情况，甚至在吹炼的过程中会出现喷溅，在吹炼的后期还有可能会出现返干的情况，整个脱P效率能够始终维持在90%左右，如果转炉后期的低吹失败，那么脱磷的效率只能達到70%左右。因此为了保证P的效率，就需要重新设计整个，因此研究开发除了五孔的高马赫数氧枪喷头。

（2）高马赫数氧枪吹炼模式调试。在不断地发展过程中，氧枪喷头也得到了不断的优化，一直相对应的炼钢工艺则需要记性系统性的调试，由于高马赫数氧枪在整个操作过程中都呈现出硬吹的情况，原有的一些钙质造渣不能够满足当前的自动炼钢生产要求，在生产过程中脱磷的效率仅为15%左右，面对这样的问题就需要对造渣方法和路线进行不断的优化和改进。

结束语

综上所述，通过更换转炉烟气的流量，能够对转炉吹炼后期的操作进行严格的规范，并且能够对转炉的重点进行更为准确的判断。通过高马赫数氧枪的开发能够对吹炼模型进行系统性的调试，从而不断降低重点的氧位。

参考文献：

[1]李艳龙，么洪勇，单庆林，张军国，叶飞，周士伟，张贺君，刘晓斌.基于自动炼钢转炉精准控制研究[J].铸造技术，2018，39（12）：2791-2794.