转炉炼钢终点控制技术应用现状

黎耀华

广西钢铁集团有限公司 广西防城港 538002

1 转炉炼钢终点控制技术的应用现状说明

炼钢技术人员通过相关数据进行详细分析，科学地计算出炼铁的具体条件，并对热力学进行了非常精确的实验研究[1]。另外，通过利用计算机技术分析转炉炼钢的生产状况，并分析炼钢炉内不同物料之间特殊的化学反应所产生的热量，从而控制温度的稳定。当钢水中碳含量过高时，不利于终点脱磷，更无法满足钢种要求；当碳含量过低时，应想办法提高终点的氧氮含量。其实，温度与熔炼时间和原材料消耗量有着密切的关系，也对钢水质量造成很大的影响。

2 各类转炉炼钢终点控制技术利弊简要分析

2.1 人工经验控制技术

在转炉炼钢技术尚未得到广泛应用时，转炉炼钢技术的雏形是从人工经验控制技术发展而来的。而人工经验控制技术则是通过炼钢工人的肉眼观察来实现。在炼钢过程中向炼钢炉中投入不同比例的原料，通过观察明火的颜色和大小的变化，判断钢水的含碳量，从而形成人工经验控制技术。但是，此项技术必须根据工人的长期工作经验来判断[2]。因此，随着炼钢技术不断地改进和发展，人工经验控制技术也得到快速的改善和发展。另外，复吹法是在炼钢后期通过一定的人工操作来判断原料在不同生产环节的投入比例是否合理的一套方法。而人工经验技术中的终点控制技术的复吹方法主要有拉碳复吹法和直接复吹法。因此，在使用复吹法时，需要通过取样和观察来调整冶炼和氧化速度，以生产高碳钢。此外，也可用补炉吹炼法来炼钢，因为采用补炉吹炼法生产的钢铁氧化废渣少，处理废渣的成本低。

2.2 静态控制技术

静态控制技术离不开铁水、助熔剂、废钢等原材料条件，更离不开炼钢炉龄、吹炼终点等操作条件。因此，必须利用该模型对原料配比、时间节点、冷却剂输入、熔化物输入比例、终点指标、硫含量等数据进行模拟，最终得到一系列符合炼钢产品技术要求的参数数据[3]。静态控制技术主要依靠有机机理模型、增量模型、统计模型等，辅以大量的实验，并且在吹炼末段还需要人工经验控制，因此需要较长的时间来进行实验。

2.3 动态控制技术

动态控制技术是将计算机技术与动态过程中各种检测方法相结合的冶炼技术，主要包括炉气动态分析终点控制技术，通过检测吹炼过程中的废气、声强、熔炼炉的信息、废气温度的变化等，获得吹炼过程中熔池的信息，从而获得出钢所需的碳含量和温度。吹炼结束前，技术人员在熔池中插入副枪，通过副枪检测或取样，获得钢水温度、碳含量、熔池液面、钢渣氧含量等数据。

2.4 光学图像法

炉口光强谱在吹炼过程中有着特殊的规律，且具有理论成熟、检测精度高的优点。而终点的判断通常以检测激光的变化和测量炉气的成分来进行。但是由于光强谱需要求设备工作在转换器附近，因此常常受到高温的影响，从而缩短了设备的使用寿命。

3 转炉终点控制的主要技术方法及应用

3.1 经验炼钢法

经验炼钢法是目前国内外转炉吹炼过程中广泛采用的一种终点控制方法，其在中小型转炉吹炼过程中所占的比例较大。并且在转炉炉体和炉盖之间有一个空间，通过这个空间可以观察到炉口火焰的形状变化。而炉口火焰的形状变化与吹钢过程中化学反应的不断变化密切相关[4]。但由于原材料的不同，这种方法往往不能一次命中，因此需要继续吹炼。而这种复吹方法在进行过程中会现熔炼时间长、钢水质量差、生产率低、人工劳动强度高、危险性大、经验丰富的工人培训时间长等诸多的问题，且连吹炼精度和吹炼成本的问题都不能解决。

3.2 静态模型控制方法

静态模型控制法是在单一静态模型与人工经验控制相结合的基础上形成的终点确定方法，也是炼钢厂最常用的技术之一。该静态模型是以热平衡原理、物料平衡原理为基础来设定原材料的种类和钢材吹炼条件，并确定终点温度和碳等元素含量的。而静态控制模型主要包括统计模型、经验模型和机制模型。这些方法克服了经验炼钢的不确定性。

3.3 副枪动态控制方法

随着副枪动态控制方法在大型转炉中的广泛应用，炼钢技术人员采用钢水终点静态控制模型设计，并直接采用专用探头测量终点钢水的相对数据状态，将测量结果反馈给整个控制系统，从而使控制系统可以准确地修改和调整吹炼过程中的一些输入参数，如氧含量等[4]。与上述两种方法相比，动态控制方法不仅可以缩短吹气时间，减少吹气次数和一系列可能的污染，还可以提高终点预报效果，并大大降低了工人的劳动强度。但是，由于副枪设备价格昂贵，一般安装副枪系统的炼钢厂都是大型转炉厂，而大型转炉吹炼过程相对稳定，工业控制系统自动化程度高，因此需要二次炮作为辅助测量才可以发挥更好的作用。

4 结语

随着炼钢技术的发展，转炉炼钢终点控制技术逐渐由手工经验向自动控制过渡，其主要采用更简单的方法实现效益最大化，促进企业的可持续发展。因此，终点控制技术在转炉后期操作和提高炼钢效率方面发挥了重要作用。然而，目前的炼钢技术仍然存在许多缺陷。只有不断优化转炉炼钢终点控制技术，才能提高炼钢的安全性能。目前，转炉炼钢技术仍处于发展和完善阶段，终点控制技术由于其各种优缺点仍有很大的改进空间。