轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)應(yīng)用

楊陽(yáng)

摘 要：鋼材資源是社會(huì)建筑和生產(chǎn)制造業(yè)不可缺少的必備原材料之一，煉鋼技術(shù)是提供鋼材原料的主要技術(shù)，逐漸受到各行各業(yè)的重視，目前的煉鋼技術(shù)中轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)是全球煉鋼效率最高的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)煉鋼企業(yè)中，轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)是轉(zhuǎn)爐煉鋼后期的重要操作程序，終點(diǎn)控制水平影響著煉鋼的效率和質(zhì)量技術(shù)，本文主要根據(jù)目前轉(zhuǎn)爐煉鋼控制技術(shù)，對(duì)不同的技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析總結(jié)，提出縮短煉鋼時(shí)間和提高產(chǎn)品質(zhì)量的主要途徑，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：煉鋼；轉(zhuǎn)爐；終點(diǎn)控制技術(shù)；現(xiàn)狀

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.008

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋼材多數(shù)應(yīng)用于房屋建造、商品樓構(gòu)建等原材料需求方面，但傳統(tǒng)的煉鋼技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足目前建筑對(duì)鋼材的需求量，鋼材本身的質(zhì)量和生產(chǎn)效率也提出了更高的要求，因此企業(yè)要加強(qiáng)現(xiàn)代鋼材煉鋼過(guò)程，改善煉鋼方法，提升煉鋼效率，為社會(huì)需求提供充足的鋼材資源。就目前的煉鋼技術(shù)發(fā)展前景看，轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)是企業(yè)的核心技術(shù)之一，是決定提升鋼材質(zhì)量的主要依據(jù)，但我國(guó)的轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)處于發(fā)展階段，加強(qiáng)對(duì)煉鋼技術(shù)的引進(jìn)和完善，是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和滿足社會(huì)需求的關(guān)鍵。

1 轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)的現(xiàn)狀

我國(guó)的轉(zhuǎn)爐煉鋼方法從上世紀(jì)六十年代開(kāi)始開(kāi)始發(fā)展，通過(guò)利用熱力實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和總結(jié)，對(duì)冶煉鋼鐵過(guò)程中設(shè)計(jì)的原材料產(chǎn)生的熱能進(jìn)行匯總，通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)，轉(zhuǎn)爐煉鋼方法的數(shù)量和質(zhì)量都可以得到嚴(yán)格的控制，轉(zhuǎn)爐煉鋼的鋼水質(zhì)量和冶煉問(wèn)題應(yīng)采取高度控制方法，如果減少對(duì)鋼水碳含量的控制就容易發(fā)生鋼材碳含量高的情況，給鋼材中礦物質(zhì)的脫硫造成阻礙，增加了鋼材中的氮氧含量。

2 轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)的控制技術(shù)的種類

（1）轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制是轉(zhuǎn)爐冶煉后期的重要操作，終點(diǎn)控制的水平直接影響到生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，隨著我國(guó)煉鋼工藝的不斷完善，大大提高了煉鋼生產(chǎn)的節(jié)奏，轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)主要采用動(dòng)態(tài)控制法和靜態(tài)控制法，通過(guò)分析企業(yè)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制的現(xiàn)狀，分析轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制的方法，對(duì)提高我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制有重要意義。轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制的對(duì)象是鋼水的成分和溫度，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制技術(shù)經(jīng)過(guò)人工經(jīng)驗(yàn)控制、靜態(tài)控制、動(dòng)態(tài)控制等幾個(gè)發(fā)展階段，人工經(jīng)驗(yàn)控制是一種最原始的控制方法，通過(guò)由作業(yè)人員觀察轉(zhuǎn)爐火焰的變化情況和爐前取樣等手段判斷轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)；該方法準(zhǔn)確率較低，不同的操作者之間存在不同的差別；靜態(tài)控制根據(jù)冶煉初期的鐵水溫度或成分等目標(biāo)的差距，進(jìn)行物料進(jìn)行熱平衡計(jì)算，對(duì)終點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，準(zhǔn)確率相對(duì)人工控制方法較高；動(dòng)態(tài)控制以靜態(tài)控制為基礎(chǔ)，對(duì)參數(shù)進(jìn)行修正，達(dá)到控制終點(diǎn)的目的，該技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)冶煉過(guò)程中的動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行計(jì)算，及時(shí)下發(fā)正確的指令，從而達(dá)到控制系統(tǒng)的目的，該方法是應(yīng)用最為廣泛也是準(zhǔn)確率最高的。

（2）轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)的控制方法有拉碳補(bǔ)吹法、一吹到底增碳法和氣相分析法等方法，控制方法大部分以建立控制模型為基礎(chǔ)，通過(guò)匯總計(jì)算和系統(tǒng)分析取得的，轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程是高溫條件下的復(fù)雜物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，受較多因素的影響，要達(dá)到令人滿意的境界較為困難。

拉碳補(bǔ)吹法指在吹煉過(guò)程中通過(guò)判斷已經(jīng)達(dá)到終點(diǎn)而停止吹氧，采用高拉碳和補(bǔ)吹的方法進(jìn)行調(diào)整，我國(guó)目前采用的高拉補(bǔ)吹法根據(jù)吹煉時(shí)的特征取樣分析，達(dá)到要求的終點(diǎn)。該方法具有終點(diǎn)鋼水氧含量和終渣含量低及氧氣消耗少的優(yōu)點(diǎn)。一吹到底增碳法是終點(diǎn)按照低碳鋼控制法，該方法使用的增碳劑要求質(zhì)量和純度都很高，在出鋼過(guò)程中使得鋼水中的含碳量達(dá)到所煉鋼種要求的范圍，為采用有限的鐵水生產(chǎn)更多的鋼，采用增碳法終點(diǎn)控制，有利于增加廢鋼的用量。

3 轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)的實(shí)施價(jià)值及其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

（1）原始的冶煉工藝通過(guò)人工操作完成，技術(shù)人員根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)操作，方法簡(jiǎn)單粗略，根據(jù)吹煉爐內(nèi)材料的反應(yīng)特征判斷氧含量和碳含量，煉成后存在一定的差距，該方法多適用于含碳量較低的鐵礦石冶煉，隨著科技的進(jìn)步越來(lái)越先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備逐漸代替人工操作。

（2）靜態(tài)控制技術(shù)是轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)控制技術(shù)較為先進(jìn)的一種，在冶煉初期利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)冶煉過(guò)程中所需要的物料合理化科學(xué)化的設(shè)計(jì)，該方法彌補(bǔ)了人工經(jīng)驗(yàn)控制方法產(chǎn)生的不確定性，是目前企業(yè)中使用最為廣泛的技術(shù)。將人工經(jīng)驗(yàn)控制技術(shù)和靜態(tài)控制技術(shù)相結(jié)合，最終獲得的產(chǎn)物符合技術(shù)要求，為企業(yè)提供更加高效的技術(shù)。

（3）動(dòng)態(tài)控制是以靜態(tài)控制為基礎(chǔ)，采用爐氣分析儀、自動(dòng)測(cè)溫裝置等檢測(cè)隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)信息，根據(jù)檢測(cè)和搜集的信息修正相關(guān)吹煉參數(shù)，轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)控制主要是副槍動(dòng)態(tài)終點(diǎn)控制和爐氣動(dòng)態(tài)終點(diǎn)控制兩種；副槍動(dòng)態(tài)終點(diǎn)控制根據(jù)轉(zhuǎn)爐吹煉后期制作過(guò)程中為達(dá)到設(shè)定溫度和冷卻劑，利用終點(diǎn)測(cè)試碳及溫度信息進(jìn)行比對(duì)，這樣可以減少因?yàn)橄到y(tǒng)誤差造成的補(bǔ)吹次數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源和改善工作環(huán)境的目的。轉(zhuǎn)爐爐氣分析的動(dòng)態(tài)控制通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)爐口的爐氣成分，以此計(jì)算鋼水的脫碳速率，方便確定鋼水中的碳含量和爐渣成分，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉全過(guò)程的動(dòng)態(tài)控制。

（4）自動(dòng)化煉鋼采用靜態(tài)控制和副槍監(jiān)測(cè)信息為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)組合方法，該方法可以準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)的溫度和碳含量，調(diào)整在冶煉過(guò)程中的原材料、輔助材料和氧氣的含量，通過(guò)動(dòng)靜結(jié)合的終點(diǎn)控制方法，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐吹煉的全自動(dòng)控制，轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)中影響終點(diǎn)溫度和碳含量的因素有很多，各個(gè)因素之間相互牽制，采用先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)爐人工智能技術(shù)可以提高控制精度，提高終點(diǎn)命中率。

（5）轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制技術(shù)經(jīng)過(guò)的每個(gè)階段都逐漸提高了轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)的命中率，自動(dòng)化水平也進(jìn)一步提高，在實(shí)際操作中，煉鋼廠的轉(zhuǎn)爐操作水平各不相同，轉(zhuǎn)爐發(fā)展趨向于大型化，小型轉(zhuǎn)爐使用率較低逐漸淘汰；大型轉(zhuǎn)爐的自動(dòng)化水平發(fā)展較快，隨著終點(diǎn)控制技術(shù)的發(fā)展，多數(shù)先進(jìn)的終點(diǎn)控制技術(shù)得到應(yīng)用，特別是副槍和人工智能模型在轉(zhuǎn)爐中得到廣泛的應(yīng)用，大型轉(zhuǎn)爐是轉(zhuǎn)爐發(fā)展的必然趨勢(shì)，是轉(zhuǎn)爐發(fā)展到成熟的標(biāo)志，因此新型監(jiān)測(cè)設(shè)備得到廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)逐漸由人工經(jīng)驗(yàn)向自動(dòng)化控制轉(zhuǎn)化，更多簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)利益最大化，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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