转炉炼钢终点控制技术应用浅析

敖 翔

（新余钢铁集团有限公司，江西 新余 338000）

当前随着经济社会的飞速发展，钢材及钢铁制品的使用范围越来越广，各方市场需求也日益膨胀，因此对钢铁的产量和质量要求也越来越高。炼钢技术的高低直接影响着钢铁的产量和质量，作为当前冶炼行业公认效率最高、出产钢材质量较合格的转炉炼钢技术发展前景很可观，其中终点控制又是转炉炼钢生产环节中最至关重要的一步，它的准确性对钢水的质量、钢铁生产成本的控制有着至关重要的影响。当前转炉炼钢技术依然还处在边发展边改进的阶段，终点控制技术也因有着各种不同技术种类利弊并存仍有着很大的提升空间。

1 转炉炼钢终点控制技术的发展现状

转炉炼钢终点控制技术发展开始质变飞跃的转折点是在上世纪60 年代。传统的终点控制技术主要是人工经验控制，主要是通过观察冶炼过程中的火焰、火花、钢水温度变化等物理和化学变化现象来判断钢水的含碳量，这与技术人员、工作人员的经验水平关系很大，一旦遇到工作人员经验不足，再加上工作条件中出现的复杂多变的状况原因，很容易造成钢铁质量难达到高标准。而随着计算机的出现和广泛应用，计算机技术也开始被应用于转炉炼钢的生产过程中。技术人员通过冶炼过程中各种材料在环环相扣生产过程中产生的物理和化学变化现象，如热量、温度、废气产生、含碳量等数据的采集，通过计算机技术从而编制成一套适合现代冶炼生产操作的控制方式。当前转炉炼钢终点控制技术包括对钢水的温度和碳含量的控制，碳含量的变化影响着钢的质量，如果控制不当，过低会提高氮和氧的含量，过高又会使钢的磷、硫脱离不够彻底，从而影响钢的品质，进而会造成原材料的浪费消耗，也容易造成熔炉等生产成本的增加。当前转炉炼钢终点控制技术的衍生过程大概包括人工经验控制技术、静态控制技术、动态控制技术、自动控制技术等。以上各种技术都存在着一定的利弊，下面通过简要分析比较来探讨终点控制技术的发展趋势。

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

在转炉炼钢技术未广泛使用前，转炉炼钢技术的雏形是由人工经验控制技术所衍生。人工经验控制技术最初是通过炼钢工人的肉眼观察，在冶炼时工人在炼钢炉中投入不同比例的原材料，通过观察煅烧中产生的明火颜色、大小变化等来判断钢水的含碳比例。这必须依靠工人的长期工作经验来判断调整。经过不断的技术改良和发展，人工经验技术中出现2 种终点控制技术：拉碳补吹法和直吹增碳法。补吹法是通过一定的人工在炼钢过程后期，对不同生产环节中原材料的投入比例是否合理进行判断，如果钢水中碳的含量达到指定目标就停止吹氧。如出现过高或过低，就要通过取样观察后进行适当的补吹氧气、调整温度等工序，从而达到调整冶炼氧化速度的目的，从而较高量的生产含碳量达标的钢材。通过补吹法技术生产的钢材氧化废渣较少，也减低了企业处理废渣的成本。

2.2 静态控制技术

静态控制技术主要是根据铁水、熔剂、废钢等原材料条件和炼钢炉年龄、吹炼终点等待时间等操作条件，通过利用计算机技术人为设置静态模型，并通过该模型对冶炼所需投入的材料比例、时间节点、冷却剂的投入量、熔炼材料的投入比例、吹炼终点的目标及含硫量等数据进行模拟实验，最终得到与炼钢产物技术要求相符合的系列参数数据。静态控制技术主要依靠有机理模型、增量模型、统计模型等模型辅以多次实验，并且在吹炼终点阶段还需借助人工经验进行控制，所以耗时较长，终点命中率一般达到40%～60%。

2.3 动态控制技术

动态化控制技术是一个在动态过程中利用计算机技术和多种检测方式相结合的冶炼技术，主要有炉气动态分析终点控制技术，通过废气、声强、熔炉信息、废气温度变化等检测，来获得吹炼操作过程中金属熔池的信息，并利用这个信息数据来校正吹炼终点相关操作，从而获得出钢时所需的含碳量和温度。在快要达到吹炼终点前，技术人员在熔池内插入副枪，通过副枪检测或者取样，可以获得钢水温度、碳含量、熔池液位、钢渣含氧量等数据。

2.4 光学图像法

在吹炼过程中，炉口的光强光谱会出现特定的规律，对炉气激光所出现的变化情况进行检测及对炉气成分进行测量能够对终点进行判断。光强光谱具有理论成熟、探测精准度高等优点，不过要求设备在较靠近转炉的距离进行作业，所以常常会受到高温影响，大大缩短了其使用寿命。

3 发展趋势

目前，我国钢铁工业发展水平离国际发达水平还有一段距离，大部分钢铁厂还是中小型转炉，尚未能向大型转炉转换。而中小型转炉终点命中率低，控制工作的开展受到明显的限制，从而影响了产品合格标准的准确性。因此，转炉向大型化生产方向转变、提高大型转炉自动化应用水平迫在眉睫。第二是转炉冶炼技术由粗放型向集约型转变。技术人员的工作经验和技术水平容易参差不齐，这对冶炼精准度有着很大的影响。因此静态控制技术和动态控制技术的使用必须加快普及步伐，使粗放型生产模式向集约型、科学型转变。

4 结 语

时代的进步促使着技术往更先进的方向发展，转炉炼钢终点控制技术也不断的取得进步，尽管当前我国还有相当一部分中小型转炉还处于依赖人工技术居多的被动局面，但随着科学技术的发展，相信大型转炉技术自动化将成为一种不可避免的时代潮流终。总之，要继续加大对自动化控制水平不断提高的研发力度，创新研究人工经验控制以及静态、动态、自动化控制该怎样相结合来达到不断提高自动化的控制水平目的，从而实现生产工艺和技术优化，生产高效率的最终目标。