轉爐煉鋼終點控制技術分析

姚德福

摘 要：轉爐煉鋼作為重要煉鋼方法之一，其具有應用廣泛和操作高效等特點，而這一生產過程對冶煉終點控制技術的應用重視程度極高。通過優化冶煉終點控制技術，一方面可以進一步提高鋼水質量并縮短冶煉周期，另一方面可以顯著提高整體效率和安全性能。在具體的應用方面，受原料、化學反應等多方面原因影響，目前在冶煉準確性的控制方面仍存在較大難度，這就需要相關技術人員加強設備研究和操作優化。與此同時，鋼廠要積極優化終點控制技術，進一步完善工藝，在此基礎上提高對設備的選擇合理性，由此來最大程度提高精度和效率。

關鍵詞：轉爐煉鋼;終點控制;技術分析

引言

我國的轉爐煉鋼控制技術還處在高速發展和歷史交匯階段，隨著對各種智能化設備以及算法的使用，使該行業對技術人力資源的需求得到有效降低，智能化設備控制是未來發展的新方向，從人工控制階段邁向了更加先進的臺階，節約成本的同時增加了效率和安全性，使得企業的利益得到有效的保證，但是我們不能掉以輕心，目前我國的轉爐煉鋼自動化控制還沒有大面積的覆蓋，部分小微企業還處在原始階段，自動化控制技術的普及還需要很長時間的努力。

1轉爐煉鋼終點控制技術的發展現狀

傳統煉鋼工藝大多依靠工作人員多年經驗和過程觀察進行判斷，根據鋼水的變化狀態和呈現質量決定工程是否完成，扛水的碳含量需要由火焰形狀、迸濺的火花和鋼水溫度的共同變化進行查看。這種簡單的個人目測只能依靠工作人員的經驗而非專業的技術手段，因此在觀察過程中很容易出現科學誤差，如果工作人員個人經驗不足或外界干擾因素過強，煉出的鋼材質量會嚴重受損。目前國內鋼產業熔煉依靠技術支持，通過觀察鋼水熔煉過程中的數據變化和各項參數信息，掌控恒定溫度和鋼水變化狀態。在網絡數據上能直觀感受鋼水的變化狀況，確保工作效率的可靠性，為鋼水熔煉提供高效保障。轉爐煉鋼的控制技術重點在于內部溫度變化和碳含量的穩定性，工作人員要嚴格把控熔煉溫度，溫度過高會遺留更多的磷硫元素，過低則會影響鋼水中碳氧含量，影響最終產品質量，造成無端浪費，增加成本支出。目前轉盧煉鋼的生產過程有很多種，國內主要根據人工經驗和自動控制進行判斷，分為靜態和動態控制。

2轉爐煉鋼終點控制技術分析

2.1人工經驗控制技術

人工經驗控制中一種最為常見的方法就是拉碳吹補法，這是一種在后期由人工進行判定的吹煉法，在判定好碳含量達到其固定值時即刻停止吹氧。這種方法運用在許多中、高碳鋼的生產當中。由于在吹煉的過程當中，目標碳的含量比較高會加快氧化的速度。因此為了將供氧的時間以及供氧的含量設置高于冶煉的鋼材的含碳量，并且及時進行取樣和吹補、調溫。這種方法操作比較簡單，利用其原料消耗相較低的優勢在許多的鋼種中都能夠應用。但是，在其使用效率上來看還存在一定的不足。另一種人工經驗控制的方法使直吹增碳法，這種方法使為了實現一吹到底的操作， 通過人工經驗減少額外限度的因素，控制好終點鋼的碳質量分數以及溫度，能夠進一步提高冶煉的效率，節省補吹的實踐。在時間更短、效率更高的環節中，其具有迅速化渣的特點，因此終點命中率大都高于80%。這種方法有更強的適應性[1]，在許多低碳鋼的生產中也能夠應用。

2.2拉碳補吹法

不管是過去還是現在，人工控制是最常用的煉鋼方法，后期工作都是依靠人力和經驗完成，工作人員根據自身知識和經驗對鋼水參數變化進行判斷，按照碳含量要求標準決定是否中止吹氧。碳鋼和高碳鋼的生產大多采用拉碳補吹法，由于目標碳內部含量數值較高可根據氧化速度的快慢進行判斷，錘煉過程選擇最合適的供養時間，根據供養數值的最終結束點獲取所需的標準碳含量。工作人員取樣要適當根據外界環境因素對內部溫度進行調節，外界自然溫度、熔煉空間和個人習慣都會有所影響，可適當采用補吹法。這樣不僅能節省熔煉時間、降低材料消耗量，還可以提高成品的質量。

2.3靜態控制

根據原材料的條件以及吹煉的鋼種，對鐵水、廢鋼等的各量指標進行計算，再進行裝瓶以及吹煉的操作，這就是靜態控制的要求。但是在靜態控制中存在著一些不可避免的問題，由于靜態控制對吹煉的過程無法發生更改，其終點命中率會因此受到影響。在許多煉鋼的實際操作當中，還是需要人工經驗來協助轉爐煉鋼的靜態控制方法，當人工經驗在終點控制的合理范圍內時，其終點碳溫的命中率可達到百分之八十。在轉爐的靜態控制當中，包括多種模型，例如機理模型、經驗模型以及人工神經網絡模型[2]。在機理模型當中，通過分析冶煉過程中的參數，計算物料平衡等數據，得到一些有利于方案設計的方法，并且獲得相應的裝料模型。轉爐煉鋼同時存在著許多不確定性并且轉爐煉鋼的過程當中有序多復雜的工序， 許多特殊物質的性質也影響著某些物料的數據。由于在整個冶煉過程中涉及的參數較多，半機理經驗模型的應用較多并且在操控上有一定的難度。

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對整體工作的干擾，降低工作人員工作量進而達到吹掃的目的。根據一定的人工經驗，如果能夠有效的掌握溫度的各個數值并且了解碳的質量分數，就可以大大的提高工作效率。直吹增碳法可以有效的降低補吹的時間，而且開展這一操作的時間比較短，開展的效率很高，終點命中率同樣很大， 特別適合生產低碳鋼。轉爐煉鋼這一工作方法當中應用的關鍵的技術， 其出現于初期的人工控制階段，依托大量的人工操作經驗和終點控制技術理論。在上個世紀初期的時候，轉爐煉鋼的方法并沒有得到廣泛的應用，大多數開展鋼材冶煉作業的工廠習慣采用人工經驗技術，而這對技術人員的操作經驗和判斷水準提出了較高要求[3]，如果煉鋼人員經驗不足可能就會致使工作過程中出現失誤。直吹增碳法在人工經驗控制技術中屬于不同的兩類關鍵的方法，其一是增碳法，其二是補吹法，這兩種控制方法應用的頻率也比較高。

2.5轉爐終點的動態控制

動態控制相對靜態控制來說具有一定的優點，可以對煉鋼過程中的變化進行實施監控，但是動態控制與靜態控制有一定的關聯，其主要建立在靜態控制所建立的模型之上。副槍動態控制主要是轉爐吹煉后期需要使用副槍測定鋼水的溫度和結晶碳濃度，以此來計算為了達到轉爐終點所需的鋼水碳含量所需的吹氧量和冷卻量，然后利用相應的函數來具體推測吹煉過程中的碳含量，及時對相應參數進行調整。爐氣分析的動態控制法主要是可以實現對煉鋼轉爐過程中的連續檢測，從而更好的對參數進行及時的調整。這種檢測方法相對來說較為全面，因為在此過程中不僅可以得出相應的碳含量，還可以測出在煉鋼過程中的雜質，進而幫助操作者通過分析調整終點的確定，提高準確率。

3結束語

綜上所述，隨著我國經濟建設和工業建設的推進，各領域對高質量鋼材的需求越來越大，由此制成的鋼鐵類產品也成為市場上廣泛流通應用的商品之一。為了更好地滿足社會各領域對高質量鋼材的需求，我國煉鋼產業在發展過程中提高了對技術應用和技術優化的關注程度，通過逐步提高轉爐煉鋼終點控制技術應用水平來進一步提高產品質量。從這一層面講， 積極提高煉鋼技術不僅可以進一步提升工藝水平，而且有助于充分提高整個企業的生產效率和產出質量，從而為整個行業創造出更好的市場。

參考文獻：

[1]付道宏. 試論轉爐煉鋼終點控制技術應用現狀[J]. 冶金與材料，2020， 40（1）：121+190.

[2]敖翔.轉爐煉鋼終點控制技術應用淺析[J].冶金與材料，2019，39（5）：110+112.