150t轉爐副槍與人工測溫取樣對比分析

關永永，蘇 磊，蔣興昌

(寶鋼集團八一鋼鐵股份有限公司，烏魯木齊830022)

自動化煉鋼是目前最為先進的轉爐吹煉控制技術，可提高鋼的產量、質量，同時能夠降低能耗及成本，對于生產優質鋼，提高煉鋼生產技術水平有顯著的經濟效益。副槍是目前國內外大中型轉爐煉鋼不可或缺的檢測工具和過程控制工具，是實現自動煉鋼控制的必要手段和方式。轉爐采用副槍控制，可以在不中斷冶煉及不倒爐的情況下進行測溫、定氧、定碳、取樣操作。副槍TSO(定氧定碳)探頭，副槍測量出吹煉終點熔池內的實際溫度和定氧含量，從而獲得鋼水成分、碳含量信息。通過TSC副槍探頭提供的信息經由計算機模型計算冷卻能及需要噴吹氧耗，可最終接近煉鋼終點碳溫要求，當符合工藝要求時即可直接出鋼。采用副槍系統，可以在吹氧過程中進行測溫、定氧、定碳以及采樣，通過計算機系統進行快速分析，及時調整吹氧量，可提高煉鋼命中率，并且大大縮短冶煉周期。

1 實驗材料和方法

實驗采用150t轉爐副槍，TSC(結晶定碳)、TSO副槍探頭(定氧定碳);人工測溫槍，鋼水取樣器，樣勺樣模。本次試驗是基于煉鋼廠150t轉爐現場生產實際所得，為了數據具有準確客觀和可比性，所取數據均為同一班組生產同一鋼種和同一操作者操作，冶煉完整一爐鋼為實驗基準。轉爐吹氧結束提槍為本次實驗開端，轉爐副槍測溫取樣或爐前倒爐人工測溫取樣操作為實驗過程，鋼水溫度和樣品完整測出結果為結束進行實驗對比分析。

2 結果與討論

圖1為轉爐副槍測量啟動進行完整的測溫取樣周期流程圖。冶煉吹煉結束，關停吹氧，提升氧槍并啟動副槍TSO(定氧定碳)探頭，副槍測量出終點熔池中鋼液實際溫度及氧含量，通過定碳儀推算出碳含量，同時取樣進行成分分析。轉爐副槍從啟動測量周期到測出溫度和定氧定碳用時46s，當符合終點要求即可直接出鋼。副槍啟動測量周期無人工干預，減少人工成本，避免人工測溫取樣過程與高溫金屬液體接觸，從而大大降低因倒爐產生的不可預知風險。副槍在啟用全自動模式后無需人工操作每一步環節，只需啟動裝探頭按鈕和啟動測量按鈕，節省了操作人員時間與精力。

圖1 副槍測量周期流程圖

圖2為人工測溫取樣流程圖，由圖中可知人工測溫取樣過程全程人工參與，冶煉后期人工判斷吹煉結束，開爐工提升氧槍至設定高度，轉換傾動旋鈕，二助手接受信號開始倒爐至合適角度，煉鋼工目測鋼水溫度及化渣情況后判斷是否適合測溫取樣，煉鋼工指揮爐前工進行測溫取樣，測溫取樣合格后煉鋼工指揮二助手搖爐至零位。人工測溫取樣過程至少三人協同才能順利完成，倒爐過程中人員與高溫金屬液體(鋼水溫度1 550℃～1 700℃)近距接觸，容易因站位不當或熔池內鋼液與輔原料反應不完全導致鋼渣翻騰灼傷人員，風險性較高。

圖2 人工測溫取樣流程圖

圖3為轉爐副槍TSO(定氧定碳)探頭測溫取樣和人工測溫取樣過程時間對比，實驗過程均由同一班組生產同一鋼種，采集十次作對比。由圖3中可知，副槍TSO(定氧定碳)探頭測溫取樣過程耗時均勻，波動較小，從啟動測量到結束整個過程用時在120s左右，人工測溫取樣平均用時192s，時間波動較大，主要是由于人工操作導致測溫取樣時間變化較大。由圖3中對比可知，副槍TSO(定氧定碳)探頭測溫取樣所用時間相比人工測溫取樣時間普遍較短，由表1數據可知，二者之間測溫取樣時間相差最大時達到117s，接近2min，相差最小為42s，平均相差72s。

圖3 轉爐副槍和人工測溫取樣時間對比

表1 副槍測溫取樣和人工測溫取樣時間 /s

圖4為終期樣品取出送到化驗室分析得出化學元素含量所用時間對比。終期樣品化學元素含量獲得經過以下四個步驟:探頭中取出高溫金屬樣品→冷水快速冷卻→高速打磨機拋光打磨→能譜儀成分分析。取樣送樣到獲得鋼水成分，全程人工操作。根據人工操練熟練程度不同耗費時間會有波動，但波動不大。樣品取出到成分獲得用時120s到180s之間，即2min～3min時間。

圖4 送樣時間對比

目前煉鋼廠150t轉爐冶煉一爐鋼水標準周期為38min～41min，轉爐副槍測溫取樣平均用時2min，占整個冶煉周期4.88%～5.26%;人工測溫取樣平均用時3.2min，占整個冶煉周期7.80%～8.42%，二者相比相差2.92%～3.16%個百分點。副槍取樣送樣與人工取樣送樣時間相差不大，用時最長為180s，最短為120s，平均用時150s左右，送樣平均時間占整個冶煉周期的6.1%～6.6%，耗費時間較多。隨著副槍技術的熟練運用，根據副槍提供終點信息，普碳鋼可直接出鋼，減少了因送樣分析耗費的時間，可縮短整個冶煉周期2min～3min。

經驗豐富的煉鋼工可根據金屬液滴形成的火花和鋼樣表面形狀來判斷鋼液碳含量高低，根據經驗和終點溫度判斷出鋼與否。轉爐副槍的投入使用使鋼水終點碳含量判斷更加穩定，鋼水氧含量控制準確，轉爐副槍可快速提供終點碳含量及氧活度等數據，為煉鋼工快速判斷出鋼提供了依據，可以更加準確的進行脫氧合金化操作，減少合金消耗，提高合金收得率，有利于品種鋼冶煉，在高節奏生產過程中提高了產量同時確保了鋼水質量。

3 結語

通過轉爐副槍的開發和應用，減少轉爐倒爐和人工測溫取樣次數，避免與高溫金屬液體的接觸，提高了安全系數，同時縮短冶煉周期，提高煉鋼產能，降低人工成本。副槍快速提供過程碳含量，更有利于達到終點碳溫雙命中，終點碳含量及氧活度數據等數據有利于冶煉優質鋼，為開發高附加值鋼種和品種鋼提供了必要條件。

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