轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)分析

姚德福

摘 要：轉(zhuǎn)爐煉鋼作為重要煉鋼方法之一，其具有應(yīng)用廣泛和操作高效等特點(diǎn)，而這一生產(chǎn)過程對(duì)冶煉終點(diǎn)控制技術(shù)的應(yīng)用重視程度極高。通過優(yōu)化冶煉終點(diǎn)控制技術(shù)，一方面可以進(jìn)一步提高鋼水質(zhì)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(yīng)用方面，受原料、化學(xué)反應(yīng)等多方面原因影響，目前在冶煉準(zhǔn)確性的控制方面仍存在較大難度，這就需要相關(guān)技術(shù)人員加強(qiáng)設(shè)備研究和操作優(yōu)化。與此同時(shí)，鋼廠要積極優(yōu)化終點(diǎn)控制技術(shù)，進(jìn)一步完善工藝，在此基礎(chǔ)上提高對(duì)設(shè)備的選擇合理性，由此來最大程度提高精度和效率。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼;終點(diǎn)控制;技術(shù)分析

引言

我國(guó)的轉(zhuǎn)爐煉鋼控制技術(shù)還處在高速發(fā)展和歷史交匯階段，隨著對(duì)各種智能化設(shè)備以及算法的使用，使該行業(yè)對(duì)技術(shù)人力資源的需求得到有效降低，智能化設(shè)備控制是未來發(fā)展的新方向，從人工控制階段邁向了更加先進(jìn)的臺(tái)階，節(jié)約成本的同時(shí)增加了效率和安全性，使得企業(yè)的利益得到有效的保證，但是我們不能掉以輕心，目前我國(guó)的轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制還沒有大面積的覆蓋，部分小微企業(yè)還處在原始階段，自動(dòng)化控制技術(shù)的普及還需要很長(zhǎng)時(shí)間的努力。

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

傳統(tǒng)煉鋼工藝大多依靠工作人員多年經(jīng)驗(yàn)和過程觀察進(jìn)行判斷，根據(jù)鋼水的變化狀態(tài)和呈現(xiàn)質(zhì)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(jìn)行查看。這種簡(jiǎn)單的個(gè)人目測(cè)只能依靠工作人員的經(jīng)驗(yàn)而非專業(yè)的技術(shù)手段，因此在觀察過程中很容易出現(xiàn)科學(xué)誤差，如果工作人員個(gè)人經(jīng)驗(yàn)不足或外界干擾因素過強(qiáng)，煉出的鋼材質(zhì)量會(huì)嚴(yán)重受損。目前國(guó)內(nèi)鋼產(chǎn)業(yè)熔煉依靠技術(shù)支持，通過觀察鋼水熔煉過程中的數(shù)據(jù)變化和各項(xiàng)參數(shù)信息，掌控恒定溫度和鋼水變化狀態(tài)。在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)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(zhuǎn)爐煉鋼的控制技術(shù)重點(diǎn)在于內(nèi)部溫度變化和碳含量的穩(wěn)定性，工作人員要嚴(yán)格把控熔煉溫度，溫度過高會(huì)遺留更多的磷硫元素，過低則會(huì)影響鋼水中碳氧含量，影響最終產(chǎn)品質(zhì)量，造成無端浪費(fèi)，增加成本支出。目前轉(zhuǎn)盧煉鋼的生產(chǎn)過程有很多種，國(guó)內(nèi)主要根據(jù)人工經(jīng)驗(yàn)和自動(dòng)控制進(jìn)行判斷，分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)控制。

2轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)分析

2.1人工經(jīng)驗(yàn)控制技術(shù)

人工經(jīng)驗(yàn)控制中一種最為常見的方法就是拉碳吹補(bǔ)法，這是一種在后期由人工進(jìn)行判定的吹煉法，在判定好碳含量達(dá)到其固定值時(shí)即刻停止吹氧。這種方法運(yùn)用在許多中、高碳鋼的生產(chǎn)當(dāng)中。由于在吹煉的過程當(dāng)中，目標(biāo)碳的含量比較高會(huì)加快氧化的速度。因此為了將供氧的時(shí)間以及供氧的含量設(shè)置高于冶煉的鋼材的含碳量，并且及時(shí)進(jìn)行取樣和吹補(bǔ)、調(diào)溫。這種方法操作比較簡(jiǎn)單，利用其原料消耗相較低的優(yōu)勢(shì)在許多的鋼種中都能夠應(yīng)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(jīng)驗(yàn)控制的方法使直吹增碳法，這種方法使為了實(shí)現(xiàn)一吹到底的操作， 通過人工經(jīng)驗(yàn)減少額外限度的因素，控制好終點(diǎn)鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及溫度，能夠進(jìn)一步提高冶煉的效率，節(jié)省補(bǔ)吹的實(shí)踐。在時(shí)間更短、效率更高的環(huán)節(jié)中，其具有迅速化渣的特點(diǎn)，因此終點(diǎn)命中率大都高于80%。這種方法有更強(qiáng)的適應(yīng)性[1]，在許多低碳鋼的生產(chǎn)中也能夠應(yīng)用。

2.2拉碳補(bǔ)吹法

不管是過去還是現(xiàn)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(jīng)驗(yàn)完成，工作人員根據(jù)自身知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)鋼水參數(shù)變化進(jìn)行判斷，按照碳含量要求標(biāo)準(zhǔn)決定是否中止吹氧。碳鋼和高碳鋼的生產(chǎn)大多采用拉碳補(bǔ)吹法，由于目標(biāo)碳內(nèi)部含量數(shù)值較高可根據(jù)氧化速度的快慢進(jìn)行判斷，錘煉過程選擇最合適的供養(yǎng)時(shí)間，根據(jù)供養(yǎng)數(shù)值的最終結(jié)束點(diǎn)獲取所需的標(biāo)準(zhǔn)碳含量。工作人員取樣要適當(dāng)根據(jù)外界環(huán)境因素對(duì)內(nèi)部溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，外界自然溫度、熔煉空間和個(gè)人習(xí)慣都會(huì)有所影響，可適當(dāng)采用補(bǔ)吹法。這樣不僅能節(jié)省熔煉時(shí)間、降低材料消耗量，還可以提高成品的質(zhì)量。

2.3靜態(tài)控制

根據(jù)原材料的條件以及吹煉的鋼種，對(duì)鐵水、廢鋼等的各量指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，再進(jìn)行裝瓶以及吹煉的操作，這就是靜態(tài)控制的要求。但是在靜態(tài)控制中存在著一些不可避免的問題，由于靜態(tài)控制對(duì)吹煉的過程無法發(fā)生更改，其終點(diǎn)命中率會(huì)因此受到影響。在許多煉鋼的實(shí)際操作當(dāng)中，還是需要人工經(jīng)驗(yàn)來協(xié)助轉(zhuǎn)爐煉鋼的靜態(tài)控制方法，當(dāng)人工經(jīng)驗(yàn)在終點(diǎn)控制的合理范圍內(nèi)時(shí)，其終點(diǎn)碳溫的命中率可達(dá)到百分之八十。在轉(zhuǎn)爐的靜態(tài)控制當(dāng)中，包括多種模型，例如機(jī)理模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵约叭斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[2]。在機(jī)理模型當(dāng)中，通過分析冶煉過程中的參數(shù)，計(jì)算物料平衡等數(shù)據(jù)，得到一些有利于方案設(shè)計(jì)的方法，并且獲得相應(yīng)的裝料模型。轉(zhuǎn)爐煉鋼同時(shí)存在著許多不確定性并且轉(zhuǎn)爐煉鋼的過程當(dāng)中有序多復(fù)雜的工序， 許多特殊物質(zhì)的性質(zhì)也影響著某些物料的數(shù)據(jù)。由于在整個(gè)冶煉過程中涉及的參數(shù)較多，半機(jī)理經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膽?yīng)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(duì)整體工作的干擾，降低工作人員工作量進(jìn)而達(dá)到吹掃的目的。根據(jù)一定的人工經(jīng)驗(yàn)，如果能夠有效的掌握溫度的各個(gè)數(shù)值并且了解碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，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(bǔ)吹的時(shí)間，而且開展這一操作的時(shí)間比較短，開展的效率很高，終點(diǎn)命中率同樣很大， 特別適合生產(chǎn)低碳鋼。轉(zhuǎn)爐煉鋼這一工作方法當(dāng)中應(yīng)用的關(guān)鍵的技術(shù)， 其出現(xiàn)于初期的人工控制階段，依托大量的人工操作經(jīng)驗(yàn)和終點(diǎn)控制技術(shù)理論。在上個(gè)世紀(jì)初期的時(shí)候，轉(zhuǎn)爐煉鋼的方法并沒有得到廣泛的應(yīng)用，大多數(shù)開展鋼材冶煉作業(yè)的工廠習(xí)慣采用人工經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，而這對(duì)技術(shù)人員的操作經(jīng)驗(yàn)和判斷水準(zhǔn)提出了較高要求[3]，如果煉鋼人員經(jīng)驗(yàn)不足可能就會(huì)致使工作過程中出現(xiàn)失誤。直吹增碳法在人工經(jīng)驗(yàn)控制技術(shù)中屬于不同的兩類關(guān)鍵的方法，其一是增碳法，其二是補(bǔ)吹法，這兩種控制方法應(yīng)用的頻率也比較高。

2.5轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)的動(dòng)態(tài)控制

動(dòng)態(tài)控制相對(duì)靜態(tài)控制來說具有一定的優(yōu)點(diǎn)，可以對(duì)煉鋼過程中的變化進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，但是動(dòng)態(tài)控制與靜態(tài)控制有一定的關(guān)聯(lián)，其主要建立在靜態(tài)控制所建立的模型之上。副槍動(dòng)態(tài)控制主要是轉(zhuǎn)爐吹煉后期需要使用副槍測(cè)定鋼水的溫度和結(jié)晶碳濃度，以此來計(jì)算為了達(dá)到轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)所需的鋼水碳含量所需的吹氧量和冷卻量，然后利用相應(yīng)的函數(shù)來具體推測(cè)吹煉過程中的碳含量，及時(shí)對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。爐氣分析的動(dòng)態(tài)控制法主要是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煉鋼轉(zhuǎn)爐過程中的連續(xù)檢測(cè)，從而更好的對(duì)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。這種檢測(cè)方法相對(duì)來說較為全面，因?yàn)樵诖诉^程中不僅可以得出相應(yīng)的碳含量，還可以測(cè)出在煉鋼過程中的雜質(zhì)，進(jìn)而幫助操作者通過分析調(diào)整終點(diǎn)的確定，提高準(zhǔn)確率。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和工業(yè)建設(shè)的推進(jìn)，各領(lǐng)域?qū)Ω哔|(zhì)量鋼材的需求越來越大，由此制成的鋼鐵類產(chǎn)品也成為市場(chǎng)上廣泛流通應(yīng)用的商品之一。為了更好地滿足社會(huì)各領(lǐng)域?qū)Ω哔|(zhì)量鋼材的需求，我國(guó)煉鋼產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中提高了對(duì)技術(shù)應(yīng)用和技術(shù)優(yōu)化的關(guān)注程度，通過逐步提高轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)應(yīng)用水平來進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。從這一層面講， 積極提高煉鋼技術(shù)不僅可以進(jìn)一步提升工藝水平，而且有助于充分提高整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)出質(zhì)量，從而為整個(gè)行業(yè)創(chuàng)造出更好的市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]付道宏. 試論轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 冶金與材料，2020， 40（1）：121+190.

[2]敖翔.轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)應(yīng)用淺析[J].冶金與材料，2019，39（5）：110+112.