金屬材料加工過程的轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)控制技術(shù)應(yīng)用

楊永剛

（酒鋼集團(tuán)公司人力資源部，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，金屬材料大部分都被應(yīng)用在房屋建設(shè)方面，而比較傳統(tǒng)的冶煉技術(shù)已經(jīng)很難滿足目前建筑對金屬材料的實(shí)際需求，而材料本身的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率也因此而需要提出更高的要求，所以企業(yè)要盡量加強(qiáng)現(xiàn)在金屬冶煉的過程，并且改善金屬材料的具體方法，使冶煉效率提高給社會(huì)需求，提供更加充足的金屬材料資源[1]。目前我國的冶煉技術(shù)在不斷的發(fā)展，從發(fā)展前景不難看出，轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)是企業(yè)最為核心的技術(shù)，也是能夠直接決定提高金屬材料質(zhì)量的最重要的依據(jù)，但是我國的轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)目前仍然處于發(fā)展階段，加強(qiáng)對冶煉技術(shù)方面的引入以及完善，是可以提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益以及滿足社會(huì)需求最關(guān)鍵的部分。

1 轉(zhuǎn)爐冶煉過程

煉所造成的影響也不容忽視。在總裝入量不變的前提下，通過提升廢棄金屬的用量，減少水的用量，來降低轉(zhuǎn)爐冶煉的金屬材料消耗指標(biāo)[2]。廢棄金屬質(zhì)量提高之后，對轉(zhuǎn)爐的熱平衡產(chǎn)生的影響以及為了保持轉(zhuǎn)爐的熱平衡，穩(wěn)定所出金屬材料溫度，需在轉(zhuǎn)爐冶煉的技術(shù)和操作上做出優(yōu)化。為了能夠在廢棄金屬材料比的前提下更加穩(wěn)定的控制金屬材料在轉(zhuǎn)爐內(nèi)的溫度，首先金屬水物理熱必須達(dá)到一定程度，讓前期爐內(nèi)的溫度更加穩(wěn)定，使其可以達(dá)到早化渣的目的。其次要加大氧氣的流量，在盡量不會(huì)延長吹煉的時(shí)間的前提之下，達(dá)到預(yù)期終點(diǎn)要求。氧槍也要使用固定型號的，要盡量加大熔池?cái)嚢璧哪芰Γ瑫r(shí)可以使用恒壓變槍的供氧方法，氧壓控制在一定程度上靈活的變動(dòng)槍，從而達(dá)到不同時(shí)期吹煉的效果[3]。

根據(jù)目前的冶煉行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)效率仍在不斷提高，而且產(chǎn)品的質(zhì)量也能夠達(dá)到最前沿的技術(shù)所需質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐冶金的終點(diǎn)控制技術(shù)是整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中最核心的部分，對所產(chǎn)生的金屬液體質(zhì)量，以及冶煉的時(shí)間等各方面的控制都非常重要。轉(zhuǎn)爐冶煉使用的原料、輔料的保供，以及物料質(zhì)量檢查，包括金屬材料的化水的成分以及溫度條件對轉(zhuǎn)爐冶煉可能造成的影響，同時(shí)，活性石灰等對轉(zhuǎn)爐冶煉所造成的影響，以及廢棄金屬質(zhì)量對轉(zhuǎn)爐冶

2 常見轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)控制技術(shù)

2.1 人工經(jīng)驗(yàn)控制技術(shù)

拉碳補(bǔ)吹法是一種非常常見的人工經(jīng)驗(yàn)的控制技術(shù)。主要在吹煉的后期，以人工經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)判斷金屬材料當(dāng)中碳的含量是不是達(dá)到目標(biāo)，然后控制是否停止繼續(xù)吹氧。根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用效果不難發(fā)現(xiàn)，采用拉碳補(bǔ)吹法，具有終點(diǎn)金屬水氣體含量低、殘錳含量高、金屬收得率高、夾雜物低等特點(diǎn)，比較適合中高碳金屬材料的生產(chǎn)。使用補(bǔ)吹拉碳法來控制終點(diǎn)的碳含量和金屬材料溫度，在可以滿足終點(diǎn)的雙命中的前提之下，金屬水的氧化性比較低，更加有利于水的純凈度。正常澆筑爐的終點(diǎn)溫度需要控制在一定范圍內(nèi)，終點(diǎn)的碳含量也是如此，可通過爐后增碳滿足成品碳含量方面的要求[4]。

2.2 靜態(tài)控制技術(shù)

首先是理論模型，也可以把理論模型當(dāng)做機(jī)理模型。將冶金的過程傳輸機(jī)理和反應(yīng)機(jī)理當(dāng)作基礎(chǔ)。根據(jù)物料的平衡以及熱平衡的方程，在實(shí)際生產(chǎn)條件確定的基礎(chǔ)上來進(jìn)行一系列的假設(shè)條件，以確定最終可以推導(dǎo)，并且建立模型。對轉(zhuǎn)爐冶煉的技術(shù)來說，整個(gè)生產(chǎn)過程較為復(fù)雜，可能會(huì)受到各方因素帶來的影響，而且有一部分物料平衡以及熱平衡的數(shù)據(jù)必須要按照假設(shè)條件確定，所以對理論模型這方面來說，模型建立大多需要大量參數(shù)當(dāng)做支持，實(shí)際控制起來難度很大；其次是人工神經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)模型，近年來人工神經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展非常迅速，目前已經(jīng)被比較可靠的應(yīng)用在轉(zhuǎn)爐冶煉的終點(diǎn)控制當(dāng)中，和傳統(tǒng)的控制模型比起來，人工神經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)其自身就具有一定的自學(xué)習(xí)能力，可以任意精度逼近的非線性函數(shù)，可以給冶煉生產(chǎn)提供更加準(zhǔn)確的指導(dǎo)，因此，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中使用也更加廣泛。

3 應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

3.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，金屬材料被大量應(yīng)用到各行各業(yè)發(fā)展當(dāng)中，傳統(tǒng)的冶煉技術(shù)已經(jīng)無法滿足不同生產(chǎn)建設(shè)領(lǐng)域?qū)饘俨牧系膫€(gè)性化需求，相應(yīng)對材料本身的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率提出更高的要求。所以金屬企業(yè)要在盡可能提高冶煉裝備自動(dòng)化信息化水平的情況下，進(jìn)一步優(yōu)化冶煉工藝，從而保障改工藝的質(zhì)量與效率。提供更加充足的金屬材料資源，對轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)控制水平、質(zhì)量、效率都有直接關(guān)系。如果轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)精準(zhǔn)，相應(yīng)產(chǎn)品的質(zhì)量也會(huì)因此而提高。有很多金屬產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以及溫度數(shù)值緊密相關(guān)。一旦碳含量的數(shù)值比較高，那么就會(huì)加劇含有金屬元素成分的化合物，將硫元素去除。一旦溫度的控制不夠合理，那么就會(huì)使得原材料過量被消耗，而且冶煉周期會(huì)延長。根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉的技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況，不難發(fā)現(xiàn)只有讓技術(shù)獲得不斷的更新，那么才能真正的滿足生產(chǎn)實(shí)際需求。

3.2 發(fā)展趨勢

首先需要適當(dāng)?shù)奶岣咝⌒娃D(zhuǎn)爐自動(dòng)化的應(yīng)用水準(zhǔn)，我國當(dāng)前轉(zhuǎn)爐發(fā)展正在朝著大型化的生產(chǎn)方向不斷的提升。而很多金屬企業(yè)都把轉(zhuǎn)爐的控制技術(shù)使用在終點(diǎn)控制當(dāng)中。其應(yīng)用效果是非常顯著的，也可以實(shí)現(xiàn)效率以及命中率的雙向提升。可是也有一些中小型的轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)命中率很低，開展控制工作的局限性很高，因此必須要使用經(jīng)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)控制，合理的使用小型轉(zhuǎn)爐，提高自動(dòng)化水平，獲得較好的終點(diǎn)控制水平。其次就是合理的使用比較先進(jìn)的科學(xué)設(shè)備。冶煉工作一般情況下都是由崗位工人進(jìn)行操作，因?yàn)楣芾淼慕?jīng)驗(yàn)不足，因此很難真正的滿足精確生產(chǎn)的需求。比如使用拉碳補(bǔ)吹法，必須要合理的使用廢棄金屬材料等原料，并且根據(jù)材料的特點(diǎn)，對耗氧量的數(shù)值和碳化率的高低進(jìn)行一定的預(yù)測。通過人為經(jīng)驗(yàn)操作，產(chǎn)生誤差的幾率較大，且局限性比較強(qiáng)。因此必須要充分的利用比較先進(jìn)的設(shè)備以及科學(xué)的方法，盡量不要依靠經(jīng)驗(yàn)來完成人工操作，這樣可以讓生產(chǎn)更加準(zhǔn)確也更加標(biāo)準(zhǔn)。再次，就是靜態(tài)控制技術(shù)和人工經(jīng)驗(yàn)控制技術(shù)相互之間有效結(jié)合，充分利用控制模型的準(zhǔn)確程度較高的優(yōu)勢，讓冶煉的精確度有效提升。使用靜態(tài)控制技術(shù)能夠讓金屬冶煉理論和實(shí)踐更加緊密結(jié)合、合理轉(zhuǎn)化，得出應(yīng)用在冶煉當(dāng)中的參數(shù)和指標(biāo)，促進(jìn)終點(diǎn)控制效率提升，因此必須要及時(shí)的靜態(tài)控制進(jìn)行改進(jìn)以及更新合理的管控參數(shù)值，讓冶煉當(dāng)中的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測能力獲得顯著的提升。

早期的冶煉工藝大部分都是人工操作，一般金屬材料的冶煉都是由技術(shù)人員按照之前的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作，這樣的方法精確度非常低，使用的范圍也很窄。就比如拉碳補(bǔ)吹法，主要是按照冶煉時(shí)期，爐內(nèi)的材料特征來判斷其耗氧量以及炭化率的，因此有可能會(huì)存在比較大的誤差。一般適合使用在碳含量比較高的金屬材料冶煉。而另外一種人工操作方法，同樣都是按照人工經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行，冶煉情況衡量的一般適用于在含碳量比較低的金屬材料種類的冶煉。隨著我國社會(huì)的進(jìn)步，為了讓冶煉效率有所提高，更加先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備將會(huì)逐漸代替人工經(jīng)驗(yàn)的操作。

與人工經(jīng)驗(yàn)控制技術(shù)比起來，靜態(tài)控制技術(shù)主要是通過建立比較精確的靜態(tài)控制模型，提高實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性以及準(zhǔn)確性，在人工經(jīng)驗(yàn)的控制技術(shù)基礎(chǔ)之上，把一些經(jīng)驗(yàn)理論盡量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)當(dāng)中較為精密的操作公式，并且以此來計(jì)算冶煉過程當(dāng)中所需要的原材料，在一切工作開始的時(shí)之前就已經(jīng)設(shè)定了參數(shù)。對實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中的一些意外事件不能夠及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，因此終點(diǎn)控制效率仍然存在很大的局限性，后期技術(shù)的創(chuàng)新以及提升也是至關(guān)重要，靜態(tài)控制技術(shù)成為人工經(jīng)驗(yàn)控制以及動(dòng)態(tài)控制相互之間的一種過渡狀態(tài)。

4 結(jié)束語

綜上所述，轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)目前已經(jīng)變得更加完善，甚至逐漸朝著大型轉(zhuǎn)爐的控制技術(shù)方向發(fā)展。自動(dòng)化的水平也會(huì)獲得顯著的提升，轉(zhuǎn)爐冶煉的終點(diǎn)控制技術(shù)對提升生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量的意義非常重要，面對多種不同的終點(diǎn)控制技術(shù)需要結(jié)合其實(shí)際的情況，選擇適應(yīng)性相對比較高的方法，盡量使其生產(chǎn)效率達(dá)到最高。