曲靖鑫创新材料有限公司炼钢厂 655000
摘要：转炉炼钢是现阶段效率较高、应用广泛的一种炼钢技术。在冶炼过程中，终点控制是决定炼钢效果和冶炼周期的重要因素，加强终点控制也成为转炉炼钢技术应用中重点关注的技术要点。随着转炉炼钢技术的不断成熟，关于终点控制的技术措施也逐渐增多，例如最早使用的人工经验控制，以及近年来兴起的自动控制等。本文首先详细介绍了几种主流的转炉炼钢终点控制技术，随手结合企业实际应用情况，就该技术的未来发展趋势进行了简要分析。
关键词：转炉炼钢；终点控制；拉碳补吹法；自动化
引言：转炉炼钢在实践应用中，由于入炉原料的质量参差不齐，加上炉内高温环境下化学反应的复杂性，决定了终点控制的精确性容易受到影响。从转炉炼钢的工艺流程上来看，终点控制的实质就是对钢水中碳质量分数和温度的控制。我国转炉炼钢技术始于20世纪五六十年代，经过半个多世纪的发展，已经形成了系统化的终点控制技术体系。但是各种技术的基本原理、操作方法、技术成本等分别存在差异，这就需要炼钢厂结合自身情况选择恰当的终点控制技术，在保证钢材生产质量的基础上，也维护炼钢厂自身经济效益。
一、转炉炼钢终点控制的技术类型
1、人工经验控制
在转炉炼钢技术应用之初，人工经验控制是终点控制的主要方法。根据具体形式的不同，又可以细分为两种，其一是拉碳补吹法。依靠技术人员的工作经验，判断碳含量是否达到设计值，达到目标后停止吹氧，达到控制目的。这种终点控制方法适合在一些碳含量较高的钢铁冶炼中使用。其二是直吹增碳法。其优点是一次性完成吹炼，中间不需要多次补吹，这样就极大的提高了冶炼效率，并且所得钢制品中含渣量较低，钢材质量较好。
2、静态控制
静态终点控制模式下，技术人员需要先确定转炉炼钢所需要的各类材料，包括铁水、废钢，以及冶炼过程中吹氧速率等；然后还要确定吹炼钢种的目标。在明确了这些基本要求和完成准备事项后，开始进行冶炼。静态控制相比于上文中提及的人工经验控制，可以按照相关的标准提前进行计算，然后按照计算数据完成终点控制，在很大程度上减少了人工经验控制中存在的精度不准的问题。但是静态控制还存在一些缺陷，例如一旦开始冶炼操作，不能中途更改吹炼过程，终点控制命中率维持在75%-80%左右。
3、动态控制
（1）副枪动态终点控制。在快到达吹炼终点时，将副枪插入到熔池中，获取熔池温度和碳含量的检测值。结合检测结果不断改正静态模型的计算结果，在满足吹炼终点的供氧量和副原料的加入量时，保证转炉冶炼的稳定、合理的终点命中率，借助于计算机操作不断完成转炉冶炼的动态控制目标。副枪控制系统如下图1所示。
4、自动控制
相比于以往的静态或动态控制技术，在自动控制技术中引进了炉渣在线监测和碳化率动态测量等技术，一方面是为技术人员提供了更加直观的数据支持，可以借助于这些先进的工具仪器等，及时开展针对性的调控措施，保证了终点控制的效果，另一方面也能够进一步提高转炉炼钢的自动化程度，降低了炼钢过程中的成本投入。早期自动控制模式下的终点命中率维持在80%-85%之间，与动态控制相比优势并不明显。随着自动控制技术的不断成熟，目前的终点命中率已经能够稳定维持在90%以上，相比于以往的终点控制技术优势明显。
二、转炉炼钢终点控制技术的实践应用
某炼钢厂2013年转炉炼钢终点控制双命中率最高可高达84%以上，补吹率9%左右。2015年时使用了静态控制技术，终点碳温双命中率已达到95.23%，当目标w(C)小于0.05%时，控制偏差为±0.01%，当目标w(C)大于0.05%时，控制偏差为±0.015%，吹炼终点温度控制为±12℃，平均补吹率仅为2.8%。到2016年时，已经全面采用了全自动控制炼钢技术，Δw(C)为±0.02%、Δt为±15℃的碳、温双命中率最低可达到90%，
三、转炉炼钢终点控制技术的发展趋势
1、进一步提高自动化控制水平
虽然转炉炼钢中使用了一些机械设备，提高了终点控制的自动化水平，但是在一些操作环节上，还是需要技术人员人工进行操作。例如上文中提到的拉碳补吹法，必须要精确的掌握和控制炉内材料的碳化率。这就需要借助于一些高精度、耐高温的监测仪器，以便于自动、精确的获取相应的参数。因此，今后需要根据转炉炼钢终点控制技术的发展需求，研发和投入使用更多高精度的自动化仪器，为终点控制技术的发展提供支持。目前来看，国内多数炼钢厂所用的转炉，已经逐渐淘汰了大型转炉，小型转炉的普及率逐渐增加，也为进行自动化控制创造了良好条件。
2、进一步提高控制精度
从整体上来看，转炉炼钢终点控制技术先后经历了人工经验控制、静态控制、动态控制和自动控制四个发展阶段。通过对比可以发现，每一次终点控制技术的发展，都会在控制精度上上升一个台阶。以自动控制和动态控制为例。动态控制虽然可以借助于相关的仪器、设备，帮助技术人员动态、灵活的掌握冶炼过程中的相关数值。但是还是需要经过计算后才能得出终点控制结论。而计算阶段可能由于基础数据不完善，精度不高等，导致重点控制的精度受到影响。相比之下，自动控制则利用了更多智能化设备，可以自动完成数据的收集与计算处理，所得结果精确度更高。
结语：转炉炼钢作为现阶段炼钢厂广泛使用的一种生产技术，合理、精确的终点控制，能够提高钢材产品的质量，给炼钢厂带来更高的经济效益。目前可供选择的终点控制技术有人工经验控制、静态控制、智能控制等多种，炼钢厂要综合对比操作难易程度、钢材产品质量、加工周期等因素，选择一种最佳的终点控制技术，通过生产优质钢材提高炼钢厂的市场竞争力。另外，也要注重做好技术创新，推动终点控制技术不断向智能化、精细化程度发展。
参考文献：
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[2]郭伟达,李强笃,任科社,等.转炉全流程智能炼钢控制技术开发与应用[J].山东冶金,2018(14):131-133.
论文作者:盛雄
论文发表刊物:《科技新时代》2019年5期
论文发表时间:2019/7/25
标签：终点论文; 转炉论文; 技术论文; 炼钢厂论文; 静态论文; 自动控制论文; 命中率论文; 《科技新时代》2019年5期论文;