转炉炼钢终点控制技术分析

姚德福

摘 要：转炉炼钢作为重要炼钢方法之一，其具有应用广泛和操作高效等特点，而这一生产过程对冶炼终点控制技术的应用重视程度极高。通过优化冶炼终点控制技术，一方面可以进一步提高钢水质量并缩短冶炼周期，另一方面可以显著提高整体效率和安全性能。在具体的应用方面，受原料、化学反应等多方面原因影响，目前在冶炼准确性的控制方面仍存在较大难度，这就需要相关技术人员加强设备研究和操作优化。与此同时，钢厂要积极优化终点控制技术，进一步完善工艺，在此基础上提高对设备的选择合理性，由此来最大程度提高精度和效率。

关键词：转炉炼钢;终点控制;技术分析

引言

我国的转炉炼钢控制技术还处在高速发展和历史交汇阶段，随着对各种智能化设备以及算法的使用，使该行业对技术人力资源的需求得到有效降低，智能化设备控制是未来发展的新方向，从人工控制阶段迈向了更加先进的台阶，节约成本的同时增加了效率和安全性，使得企业的利益得到有效的保证，但是我们不能掉以轻心，目前我国的转炉炼钢自动化控制还没有大面积的覆盖，部分小微企业还处在原始阶段，自动化控制技术的普及还需要很长时间的努力。

1转炉炼钢终点控制技术的发展现状

传统炼钢工艺大多依靠工作人员多年经验和过程观察进行判断，根据钢水的变化状态和呈现质量决定工程是否完成，扛水的碳含量需要由火焰形状、迸溅的火花和钢水温度的共同变化进行查看。这种简单的个人目测只能依靠工作人员的经验而非专业的技术手段，因此在观察过程中很容易出现科学误差，如果工作人员个人经验不足或外界干扰因素过强，炼出的钢材质量会严重受损。目前国内钢产业熔炼依靠技术支持，通过观察钢水熔炼过程中的数据变化和各项参数信息，掌控恒定温度和钢水变化状态。在网络数据上能直观感受钢水的变化状况，确保工作效率的可靠性，为钢水熔炼提供高效保障。转炉炼钢的控制技术重点在于内部温度变化和碳含量的稳定性，工作人员要严格把控熔炼温度，温度过高会遗留更多的磷硫元素，过低则会影响钢水中碳氧含量，影响最终产品质量，造成无端浪费，增加成本支出。目前转卢炼钢的生产过程有很多种，国内主要根据人工经验和自动控制进行判断，分为静态和动态控制。

2转炉炼钢终点控制技术分析

2.1人工经验控制技术

人工经验控制中一种最为常见的方法就是拉碳吹补法，这是一种在后期由人工进行判定的吹炼法，在判定好碳含量达到其固定值时即刻停止吹氧。这种方法运用在许多中、高碳钢的生产当中。由于在吹炼的过程当中，目标碳的含量比较高会加快氧化的速度。因此为了将供氧的时间以及供氧的含量设置高于冶炼的钢材的含碳量，并且及时进行取样和吹补、调温。这种方法操作比较简单，利用其原料消耗相较低的优势在许多的钢种中都能够应用。但是，在其使用效率上来看还存在一定的不足。另一种人工经验控制的方法使直吹增碳法，这种方法使为了实现一吹到底的操作， 通过人工经验减少额外限度的因素，控制好终点钢的碳质量分数以及温度，能够进一步提高冶炼的效率，节省补吹的實践。在时间更短、效率更高的环节中，其具有迅速化渣的特点，因此终点命中率大都高于80%。这种方法有更强的适应性[1]，在许多低碳钢的生产中也能够应用。

2.2拉碳补吹法

不管是过去还是现在，人工控制是最常用的炼钢方法，后期工作都是依靠人力和经验完成，工作人员根据自身知识和经验对钢水参数变化进行判断，按照碳含量要求标准决定是否中止吹氧。碳钢和高碳钢的生产大多采用拉碳补吹法，由于目标碳内部含量数值较高可根据氧化速度的快慢进行判断，锤炼过程选择最合适的供养时间，根据供养数值的最终结束点获取所需的标准碳含量。工作人员取样要适当根据外界环境因素对内部温度进行调节，外界自然温度、熔炼空间和个人习惯都会有所影响，可适当采用补吹法。这样不仅能节省熔炼时间、降低材料消耗量，还可以提高成品的质量。

2.3静态控制

根据原材料的条件以及吹炼的钢种，对铁水、废钢等的各量指标进行计算，再进行装瓶以及吹炼的操作，这就是静态控制的要求。但是在静态控制中存在着一些不可避免的问题，由于静态控制对吹炼的过程无法发生更改，其终点命中率会因此受到影响。在许多炼钢的实际操作当中，还是需要人工经验来协助转炉炼钢的静态控制方法，当人工经验在终点控制的合理范围内时，其终点碳温的命中率可达到百分之八十。在转炉的静态控制当中，包括多种模型，例如机理模型、经验模型以及人工神经网络模型[2]。在机理模型当中，通过分析冶炼过程中的参数，计算物料平衡等数据，得到一些有利于方案设计的方法，并且获得相应的装料模型。转炉炼钢同时存在着许多不确定性并且转炉炼钢的过程当中有序多复杂的工序， 许多特殊物质的性质也影响着某些物料的数据。由于在整个冶炼过程中涉及的参数较多，半机理经验模型的应用较多并且在操控上有一定的难度。

2.4直吹增碳法

利用直吹增碳法工作可以在一定程度上降低外界因素对整体工作的干扰，降低工作人员工作量进而达到吹扫的目的。根据一定的人工经验，如果能够有效的掌握温度的各个数值并且了解碳的质量分数，就可以大大的提高工作效率。直吹增碳法可以有效的降低补吹的时间，而且开展这一操作的时间比较短，开展的效率很高，终点命中率同样很大， 特别适合生产低碳钢。转炉炼钢这一工作方法当中应用的关键的技术， 其出现于初期的人工控制阶段，依托大量的人工操作经验和终点控制技术理论。在上个世纪初期的时候，转炉炼钢的方法并没有得到广泛的应用，大多数开展钢材冶炼作业的工厂习惯采用人工经验技术，而这对技术人员的操作经验和判断水准提出了较高要求[3]，如果炼钢人员经验不足可能就会致使工作过程中出现失误。直吹增碳法在人工经验控制技术中属于不同的两类关键的方法，其一是增碳法，其二是补吹法，这两种控制方法应用的频率也比较高。

2.5转炉终点的动态控制

动态控制相对静态控制来说具有一定的优点，可以对炼钢过程中的变化进行实施监控，但是动态控制与静态控制有一定的关联，其主要建立在静态控制所建立的模型之上。副枪动态控制主要是转炉吹炼后期需要使用副枪测定钢水的温度和结晶碳浓度，以此来计算为了达到转炉终点所需的钢水碳含量所需的吹氧量和冷却量，然后利用相应的函数来具体推测吹炼过程中的碳含量，及时对相应参数进行调整。炉气分析的动态控制法主要是可以实现对炼钢转炉过程中的连续检测，从而更好的对参数进行及时的调整。这种检测方法相对来说较为全面，因为在此过程中不仅可以得出相应的碳含量，还可以测出在炼钢过程中的杂质，进而帮助操作者通过分析调整终点的确定，提高准确率。

3结束语

综上所述，随着我国经济建设和工业建设的推进，各领域对高质量钢材的需求越来越大，由此制成的钢铁类产品也成为市场上广泛流通应用的商品之一。为了更好地满足社会各领域对高质量钢材的需求，我国炼钢产业在发展过程中提高了对技术应用和技术优化的关注程度，通过逐步提高转炉炼钢终点控制技术应用水平来进一步提高产品质量。从这一层面讲， 积极提高炼钢技术不仅可以进一步提升工艺水平，而且有助于充分提高整个企业的生产效率和产出质量，从而为整个行业创造出更好的市场。

参考文献：

[1]付道宏. 试论转炉炼钢终点控制技术应用现状[J]. 冶金与材料，2020， 40（1）：121+190.

[2]敖翔.转炉炼钢终点控制技术应用浅析[J].冶金与材料，2019，39（5）：110+112.