转炉炼钢终点控制技术探究

王玉明

随着社会经济的不断发展，生活方面的各个行业对于钢铁的需求越来越大，质量较好的钢材已经成为市场的首要选择，因此为了促使钢材行业满足市场发展需求，我国钢铁行业则要做出技术性的变化，以此通过技术优化的方式，生产质量较好的钢材，促进整个该行业的发展，促进国家的发展。

1 转炉炼钢终点控制技术的现状

自上世纪转炉炼钢技术被提出，转炉炼钢技术是行业从事者的智慧结晶，是劳动人民的无数次实践以及汗水挥洒的结果，在现如今炼钢铁的过程中, 转炉炼钢已经成为了一项发展的重心，也被炼钢企业关注和管理。在现阶段我国的经济社会不断发展的状况下，转炉炼钢生产技术也被广泛的应用和推广，其中转炉炼钢技术在应用的过程中，自身也向着新型的发展技术和模式发展下去。但是终点控制技术在转炉后期操作中也存在着一系列不可避免的问题。转炉炼钢技术其技术的主要原理是在钢铁生产过程中对于钢铁钢水的温度以及钢铁的碳含量的控制技术，后期伴随着信息化技术的不断发展，信息化技术也被运用大转炉炼钢技术中，从而在炼钢中运用转炉炼钢技术，通过实际的数据进行那个转炉炼钢的的情况分析，最后才形成了终点控制技术。在终点控制技术的发展过程当中，最开始因为各项技术以及劳动的不完善，该技术的运用并没有显著性的效果，在实际的钢铁生产当中，转炉炼钢技术并没有将碳含量控制技术发挥到实际，并没有实际化的对于钢铁生产产生影响。反而消耗大量的钢铁原材料，从而降低了钢铁的生产效果。在后期的不断发展当中，伴随各项技术的不断完善以及劳动人员的技术水平的不断提高，生产设备的不断完善，信息化计算机技术补足了钢铁生产中找你炉炼钢技术的某些缺陷之处，通过计算机的细化的数据分析，掌握了炼钢过程中的真实性数据，并且能够实时监测炼钢过程中的各项事宜，促使转炉炼钢技术得到了一定的技术转型，成为了真正的自动化信息炼钢技术，并且在炼钢中取得较好的发展，并且取代了部分人工操作。转变为更加可空话的操作技术，发展到如今，各个大型炼钢生产厂家，已经进行了钢铁声场转炉炼钢技术的普及并且在科技的不断的发展中，进行转炉炼钢技术的完善，以此促进钢铁行业的不断发展。

2 转炉炼钢终点控制技术的发展现状

转炉炼钢技术在信息化没有得到普及之前依然依靠人工操作进行，因此，在项目进行中难免会出现一些问题。项目的完成与否要依靠钢水的变化情况和质量来确定。水中的碳含量必须通过火焰形状、飞溅和钢水温度的常见变化来控制，并且各项细化的变化数据主要由工作人员依据工作经验进行判断，所以其误差性可想而知。这其中如果存在工作人员的判断出错或是经验不足判断失误等等认为因素，那么其都会为钢材的质量造成不可预估的影响。当下，我国的钢铁行业，主要通过对于钢铁钢水的数据进行观察的方式、以及钢铁温度及其他方面的变化的状态的控制进行判断钢铁的质量情况。信息化发展下的转炉炼钢技术通过信息化数据的形式对于以上温度以及钢水数据进行细化的分析，并且展示在工作人员面前，避免了人为的判断，并且还可以进行温度以及其他方面的控制。为钢铁生产提供了技术方面的保障。转炉钢生产的控制技术主要通过温度以及碳含量情况进行判定。因此工作人员一定要细化的进行温度的控制，避免温度产生误差，影响钢水碳含量，最终为产品质量做出影响，从而浪费生产资源。

3 转炉炼钢终点控制技术分析

3.1 人工控制技术

3.1.1拉碳补吹法

当下转炉炼钢技术仍以人工为主要控制方式，其主要依靠人工操作进行，在钢铁生产中，相关的钢铁生产数据依旧是人工经验进行控制，其人工依据是按照碳含量中是否终止吹氧操作。碳钢和碳钢的生产多采用拉拔加吹碳的方法。由于碳的目标含量比较高，可以通过氧化的程度进行细化的判断，在回火中工作人员可以选择添加材料的时间并且作为根据，后进行最终的判断进而使用正确的方式方法，节省时间，减少原材料的浪费情况，并且保障钢材的质量。

3.1.2直吹增碳法

在转炉炼钢技术中可以选择实施直吹增碳法方式，进而减少其他不确定性因素为钢材质量带来的影响，进而达到工程的相关标准要求，促进工程质量的提高，将数值进行合理化的控制。吹法不仅减少了补吹的时间，而且缩短了总操作时间，工作效率和冲击力会更大，这种方法对低碳钢的生产非常有利。在进行转炉钢制造时，一定要意识到制造过程中需要注意的操作点问题，以此能够有效的进行技术方面的控制，其次在炼钢过程当中，在添加原材料时，可以观察炼炉的实际状况，对于状况的判断大部分取决于工作人员的经验。并根据材料的时间以及要投入量问题进行标准判定，在从中发现不足之处。如在观察早期成形钢的氧含量时，可以进行氧含量已经超标的钢材的调整，运用直吹增碳法，其是一种较为简单化的管理方式方法。在通常情况下，在钢铁炼制过程中能够对原材料以及氧含量等等调整指标、参数和控制方法，进而有效的保障钢铁炼制时间以及质量问题，促进行业的发展。

3.2 静态控制技术

由静态控制技术名称可知，静态控制技术是在一个事先预估的情况下进行钢铁冶炼操作的，以控制静态模型的方式，进而按照细化的编著控制相应的碳的含量，以及钢种在生产之前的碳需求量与要吹入转炉中氧气量的大小，根据炼钢所需的终点控制标准确定碳含量与合理温度区间，在实际的冶炼过程中借助事先预估所确定的静态模型进行生产操作。该技术在我国炼钢行业发展迅速，应用范围广泛。是实现钢铁工业自动化的关键技术。要实现静态控制，首先要实现物料平衡和热平衡，并在此基础上建立数学模型具有实际使用价值，可以起到预测作用。根据不同的应用场景，静态控制技术可以分为三种数学类型可以支持的机型。使用物料平衡方程，基于假设，最终通过计算实际参数，如实际炉温、重量和铁水含量等得到，最后推导出，二是增量模型的应用。事实上，它也是基于当量比。将炉内温度和各种因素的转化效果视为一个连续函数，通过函数图的变化来判断炉内情况，为下一步精炼炉提供数据依据。三是机理模型：机理模型需要考虑的参数较多，主要是对冶炼过程中的各种参数进行分析，进而通过计算得出相应的数据，并进行热平衡计算，得出相应的模型，主要包括废钢，铁水以及石灰的模型。但是此种模型所涉及的参数较多，不易控制，因此模型的准确度相对较低。除此之外，因为转炉炼钢的过程中有许多反应机理尚未探明，所以在进行模型构建时通常会借助人工的经验，也就使得机理模型的建立是半经验半机理。四是统计模型：统计模型的建立前期需要准备的工作较多，因为其只考虑输入量和输出量，并根据这两种参数得出具体的分析。想对其他模型来说，统计模型由于考虑的参数较少，因此操作简便，但是模型的建立需要参考大量的数据，建模前期工作量较大。然而一旦模型建立，那么终点的准确率便会有所提高，由于只考虑输入量与输出量，所以在冶炼过程中其他的不良因素可以不被考虑其中，因此减少了随机因素的影响。五是人工神经网络模型由于科技的发展，人工神经网络模型的发展也越来越快速，已经被广泛的运用到静态控制中。由于人工神经网络具有自学习、自组织、强鲁棒性和能够逼近任意非线性函数的能力，因此为静态控制建立数学模型的困难提供了更好的解决方法。

3.3 动态控制技术

目前转炉炼钢技术所采取的动态控制技术主要分为两大类，一种则是动态关键控制技术，另一种则是炉气分析的动态端点控制技术。动态关键控制技术是根据相关的记录数据进行数据的修正以及数据的控制，其能够提高炼钢生产过程的数据有效性，对于技术生产有着重要的作用。第二种方法在回火的最后一步中使用最多。这种方法对专业技术人员的要求较高。专业人员必须在炉口上分析炉气成分，以实现钢浴的冷却，然后对钢水进行评估。其他成分的用量是否准确还必须检查适当的温度才能达到最终目标。相对于传统的技术方法，静态和动态控制技术采用了比手动技术更精确的先进技术。一方面实现了理论与公式的高效转换，另一方面实现了熔炼参数和指标的合理优化。在端点控制效率方面明显高于人工技术。尽管如此，目前我国部分钢厂采用静态控制技术和动态控制技术，控制效率仍然较差。这就要求钢厂在注重参数值的合理控制的同时，加强相关技术的改进和优化。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。

3.4 自动控制

在具体的炼钢技术项目中，其所需温度以及糖含量有着密切的关系，这些问题在转炉炼钢技术中都得到了一定程度的控制。例如在当下的熔体监控中加入了计算机的使用。对炼钢的具体温度有了详细化的科学化的控制以及掌握。其对于钢铁发展有着巨大作用，装计算机的主要目的是控制熔炼过程的温度和含碳量，避免熔炼过程中要求的要求突然变化，影响熔炼结果，并在一定程度上提高钢水的熔化温度，影响碳含量的速度。自动化技术的发展，一方面也促进钢铁行业的发展。自动化作为检测技术，其能够起到对于钢铁炼制过程中的有检测效果。在熔炼过程中，该技术可以控制钢水中的温度参考和碳元素的质量分数。而且减少了大量的人工操作不便，增加了安全性，促进了行业的全面的质的提高与发展。自动控制法是目前转炉炼钢终点控制法中较为准确和先进的方法，准确率最高可达95%以上，因此相关企业要想提高炼钢的质量，需要加大自动控制发的使用。目前，通过自动控制方法主要可以实现以下几种数据检测。①炉渣在线检测，监控并调整炉渣的状况。②炉气在线分析，进一步预测熔池碳含量和温度。③模糊判断和神经网络系统，调整控制模型。④副枪动态控制技术，检测钢水的温度和成分，调整和控制钢水的碳和温度。

3.5 发展趋势

图1 转炉炼钢温度控制图

①节能环保技术进步：在保护环境的要求不断提高，人们的环保意识也逐渐增强的大环境下，钢铁的生产也必须与环境协调发展的步伐保持一致。因此在未来的技术研究当中，要优化“负能”工艺，加大对各装备与技术的投资，同时要积极采用多角度多方面的综合节能方法，实现真正地“负能炼钢”。在整体的工序当中，要降低工序的能耗，并且增强能源的转换和循环利用。对各种可再次利用的能源要积极发掘，例如炼钢之后的余温，可利用其热度开发新的使用途径。还有烟气能量，可对其进行高效的转换，冷却水的余热回收也是能源再利用的重要措施。优化工序的流程，缩短工序的时间并且保证工序之间环节的衔接要有效节能，才能够实现高效化的转炉炼钢。另外，可以采用一些节能的物理方法或者化学方法进一步对炼钢工序中的节能潜力进行挖掘。炼钢的过程中要做好烟尘的处理，利用干法除尘技术，减少烟尘对大气的污染同时也能够在一定程度上节约水资源的使用。并且，要加大全过程的保温措施，实现钢铁厂的低温制度运行，最大限度地节约能耗。②在小型化的转炉自动化水平提高：我国的转炉发展关注于大型的转炉控制技术，但是还存在着许多中小型的转炉，这些中小型转炉的自动化水平应该朝着更加科技化的方向发展。许多小型的转炉承载量较小，并且终点的命中率也比较低，运用技术的环节与程序受到了许多限制，在大部分的情况下还是要采用人工经验的方法进行控制。因此对中小型的转炉自动化的控制水平必须要重视与提高。③加大科学设备的使用：科学技术的发展让钢铁自动化生产迈向日程，要早日实现钢铁机械化的目标首先要加强科学机械设备的使用，如今的冶炼工艺人工操作的占比大，而技术人员的专业水平以及管理经验又是影响整个环节的重要因素，这些不可控地因素极大地影响着冶炼的精准化，在拉碳补吹法中就存在着较大的误差。因此要加大创新的技术与能力开发更加先进的机械设备，在使用的过程中不断完善有关的工艺，利用科学有效的管理方式减少人工经验的操作，当然，这种科学化的机械设备必须保证在使用的过程中拥有人工经验，而这就必须要做到在自动化的道路上将科学机械设备的运用与人工经验进行有效的结合，不断提高产品的质量。而其中的技术人员也必须不断提高自己的专业素养，用更高的行为准则来约束自己，在冶炼的实践当中提高自己的能力，并且积极创造新的元素去适应时代发展下炼钢领域的需求。制定管理中的科学指导方案，提高整个冶炼过程的精准度，同时也提高冶炼的效率与科技水平。

3.6 转炉终点控制技术的展望

转炉终点控制技术的发展经历了四个不同的阶段，从最开始的人工经验控制法到后面的自动化控制法，不仅展现了我国的科技进步，更是可以帮助我国的炼钢使用快速的发展。但是由于不同炼钢厂的规模和技术水平有所差别，因此在转炉终点控制技术还存在一定的问题。此外，目前我国炉型的类型相对不够完善，在发展过程中很大程度上会由于于炉型而受到阻碍。目前我国的转炉发展更加趋于大型化，一些小型的转炉已经逐渐被闲置，但是由于大型炉型还有一些限制，还受经济的影响，因此小型的转炉还有存在的必要性。首先，目前小型转炉的自动化水平较低，在使用过程中更多的是要依赖人工经验，从而使得准确率较低，针对此问题主要是需要不断的加大投资力度，使人工智能来促进小型转炉的进一步使用。其次，目前我国大部分使用的是中型炉，马钢、本钢、攀钢都都是选用了炉气分析设备来进行转炉终点控制，并且取得了较高的准确率。转炉炼钢终点控制技术对于炼钢过程中有着重要意义，在我国科技不断进步的背景下，应该不断加强对重点控制技术的研究，以此来提高终点的准确率，促进我国钢铁行业的发展。

4 结语

因为其他因素的干扰以及条件的限制，当下的炼钢技术发展手段并不能在国内大范围的进行发展，因此，许多钢铁生产机构依旧运用人工化的生产操作方式，基于此，我国在钢铁行业的发展中依旧需要改善相应的技术问题，发展新式的钢铁生产技术，减少成本，提高钢铁生产的稳定性，在未来，希望能够有更加多的更精密的钢铁生产自动化设备，进而帮助钢铁行业实现全面发展，促进国家的全面化发展。