轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)現(xiàn)狀研究

楊 普，楊 杰

（安陽鋼鐵集團(tuán)股份公司第二煉鋼廠， 河南 安陽 455000）

行業(yè)縱橫

轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)現(xiàn)狀研究

楊 普，楊 杰

（安陽鋼鐵集團(tuán)股份公司第二煉鋼廠， 河南 安陽 455000）

在煉鋼中，轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)是一個(gè)相對(duì)重要的環(huán)節(jié)，這一技術(shù)的合理應(yīng)用對(duì)于生產(chǎn)的高效率開展具有積極的意義。是否對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)進(jìn)行有效的控制，對(duì)于轉(zhuǎn)爐煉鋼的效率具有較大的影響。轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)中存在著一系列的弊端和不足，技術(shù)人員要針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際，采取有效的措施，實(shí)現(xiàn)終點(diǎn)控制技術(shù)的不斷優(yōu)化，使轉(zhuǎn)爐煉鋼的性能和效率穩(wěn)步提高。

轉(zhuǎn)爐煉鋼 終點(diǎn)控制 技術(shù)現(xiàn)狀

1 人工經(jīng)驗(yàn)控制法

1.1 拉碳補(bǔ)吹法

這是人工經(jīng)驗(yàn)控制中較為常用的一類方法，是在吹煉后期由人工來完成各項(xiàng)操作的，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行分析判定，如果碳含量滿足目標(biāo)要求，就可以終止吹氧。在中碳鋼和高碳鋼的生產(chǎn)中，較多的采用拉碳補(bǔ)吹法完成操作，借助于目標(biāo)碳的含量數(shù)值較高，氧化速度快的特點(diǎn)來開展工作。結(jié)合錘煉特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)供氧時(shí)間和供氧數(shù)值的結(jié)束點(diǎn)要比冶煉過程中鋼的含碳量高，所以在取樣時(shí)，應(yīng)該適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行補(bǔ)吹以及溫度調(diào)節(jié)等操作。這種方法操作簡單，消耗原材料的計(jì)量較小。對(duì)于高碳鋼、中碳鋼的控制尤為適用。

1.2 直吹增碳法

在進(jìn)行直吹增碳法中，能夠避免受到額外限制因素的影響，滿足吹掃的目標(biāo)，依據(jù)人工經(jīng)驗(yàn)，將終點(diǎn)時(shí)的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度數(shù)值控制在合理的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)冶煉效率的提高。直吹法不僅減少了補(bǔ)吹的時(shí)間，而且操作時(shí)間短、效率高、終點(diǎn)命中率大，對(duì)于低碳鋼的生產(chǎn)尤為適用。

2 靜態(tài)控制

終點(diǎn)的靜態(tài)控制需要結(jié)合原材料的狀況以及吹煉鋼種的目標(biāo)，將鐵水、廢鋼、鐵合金材料加入，實(shí)現(xiàn)供氧量的計(jì)算。靜態(tài)控制中，基本無法進(jìn)行吹煉過程的更改，導(dǎo)致命中率顯著降低，在實(shí)際的應(yīng)用中，必須采用人工控制靜態(tài)點(diǎn)的范圍。通常終點(diǎn)碳的命中率為80%以上。

另外，轉(zhuǎn)爐煉鋼的靜態(tài)控制包括機(jī)理模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵约叭斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。機(jī)理模型的建立是通過對(duì)冶煉中不同參數(shù)的合理分析實(shí)現(xiàn)的，通過提出一系列具有假設(shè)性的方法，加上物料平衡的計(jì)算和熱平衡的計(jì)算，得到合理的裝料模型。在煉鋼中，這一技術(shù)應(yīng)用較多，但是基于轉(zhuǎn)爐煉鋼的過程較為繁瑣，所以受到的影響因素較多，對(duì)于一些物料的平衡和熱平衡來說，必須進(jìn)行合理的設(shè)置，保證假設(shè)條件的合理性。通常所說的機(jī)理模型大多數(shù)是半機(jī)理形式的，包括的參數(shù)多，不易進(jìn)行操作。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型則是一類發(fā)展極快的模型，在煉鋼終點(diǎn)也得到了合理的應(yīng)用。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與其他模型相比，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)自主性學(xué)習(xí)，也可以取任何精度接近非線性的函數(shù)，所建立的模型具有極高的準(zhǔn)確程度，可以科學(xué)、合理的指導(dǎo)生產(chǎn)，具有極好的應(yīng)用前景。

3 動(dòng)態(tài)控制

3.1 副槍動(dòng)態(tài)終點(diǎn)控制技術(shù)

在即將到達(dá)錘煉終點(diǎn)時(shí)，可以在熔池中埋入副槍，測得熔池溫度和碳含量。結(jié)合檢測得到的數(shù)值校正靜態(tài)模型的結(jié)果，在滿足錘煉重點(diǎn)的供氧量要求以及副原料需要量的同時(shí)，保證轉(zhuǎn)爐的穩(wěn)定性以及終點(diǎn)的命中率?；谠O(shè)備的影響，副槍和爐口的尺寸具有一定的聯(lián)系，可以在100 t的轉(zhuǎn)爐中應(yīng)用?；阡摲N碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，所以測定鋼水中的碳質(zhì)量可以采用結(jié)晶定碳技術(shù)，得到極高的測量精度。另外，在鋼中，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，測得的精度會(huì)隨之下降，無法滿足準(zhǔn)確度的要求，在中碳鋼和低碳鋼的生產(chǎn)中，大多采用副槍動(dòng)態(tài)終點(diǎn)技術(shù)。

3.2 爐氣分析動(dòng)態(tài)終點(diǎn)控制技術(shù)

在進(jìn)行吹煉的后期，依據(jù)檢測爐口爐氣的成分來獲取熔池的脫碳速度。同時(shí)，測得鋼水的溫度以及成分，滿足轉(zhuǎn)爐煉鋼重點(diǎn)的目標(biāo)。利用爐氣動(dòng)態(tài)終點(diǎn)控制技術(shù)指示出鋼水的含碳量以及溫度，并進(jìn)行系統(tǒng)的合理校正，進(jìn)而對(duì)鋼水種類和磷的含量進(jìn)行準(zhǔn)確提示。如果終點(diǎn)鋼水中碳含量較低，則命中率以及測量精度都相對(duì)較高，應(yīng)該保持在90%以上。另外，采用轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，終點(diǎn)的命中率保持在70%以上。第一，就光學(xué)方法來說，基于轉(zhuǎn)爐口的火焰的光譜會(huì)產(chǎn)生一系列的變化，所以在終點(diǎn)會(huì)具有極好的效果。第二，模式識(shí)別法的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)圖像的分解，將其劃分為不同的區(qū)域以及范圍，由于頻率與像素具有較大的關(guān)系，所以在指定的區(qū)域中將頻率作為主要的特征，實(shí)現(xiàn)識(shí)別。第三，紋理分析法主要是時(shí)間將圖像進(jìn)行深入的分析，然后再進(jìn)行判斷。

4 自動(dòng)控制

自動(dòng)控制技術(shù)也是在線監(jiān)測技術(shù)?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)爐渣的監(jiān)督與查看。在冶煉的全部過程中，很好的控制鋼水中的碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及溫度參數(shù)[1]。保證其處于一個(gè)相對(duì)合理的范圍內(nèi)。另外，不必進(jìn)行吹掃和倒?fàn)t，命中率在終點(diǎn)基本可以達(dá)到85%。受到我國現(xiàn)階段資金投入量以及技術(shù)人員水平的限制，并沒有完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制，轉(zhuǎn)爐煉鋼的技術(shù)水平仍然存在一定的欠缺。轉(zhuǎn)爐煉鋼中，對(duì)終點(diǎn)溫度高低以及碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有影響的因素較多，不同的因素之間保持非線性的關(guān)系。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在進(jìn)行非線性關(guān)系的處理中，具有顯著的應(yīng)用效果，是一類先進(jìn)的技術(shù)方法[2]。

5 應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

5.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)水平和產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量息息相關(guān)。如果在轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)進(jìn)行控制，則具有較高的效率和較好的效果，產(chǎn)品的質(zhì)量也顯著提高。但是很多只和產(chǎn)品的鋼水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及溫度數(shù)值有關(guān)，如果碳含量數(shù)值較高，則會(huì)加劇一些含有鐵組分的化合物脫去硫元素；如果溫度控制的不合理，將會(huì)導(dǎo)致原材料的過量消耗以及冶煉的時(shí)間過長[3]。就轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來說，要實(shí)現(xiàn)技術(shù)的不斷更新，以滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要。

5.2 發(fā)展趨勢

1）適當(dāng)提高小型轉(zhuǎn)爐的自動(dòng)化應(yīng)用水平?，F(xiàn)階段，轉(zhuǎn)爐正在向大型化生產(chǎn)方向發(fā)展，大型以及中型轉(zhuǎn)爐的自動(dòng)化程度顯著提高。很多鋼廠都將轉(zhuǎn)爐控制技術(shù)應(yīng)用于終點(diǎn)的控制中，具有極為顯著的應(yīng)用效果，實(shí)現(xiàn)了效率的提高，命中率的提高。但是，也有一些中小型轉(zhuǎn)爐，在終點(diǎn)的命中率極低，開展控制工作具有極強(qiáng)的局限性，所以，必須采用經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)控制。合理利用小型轉(zhuǎn)爐，使其自動(dòng)化水平顯著提高。

2）合理使用先進(jìn)的科學(xué)設(shè)備。冶煉工作通常是由人工進(jìn)行操作的，有些技術(shù)人員管理經(jīng)驗(yàn)不足，無法滿足精確的生產(chǎn)要求。比如：應(yīng)用拉碳補(bǔ)吹法，必須合理利用冶煉爐中材料的特點(diǎn)對(duì)耗氧量數(shù)值以及碳化率的高低進(jìn)行預(yù)測，應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，同時(shí)，局限性較強(qiáng)。必須充分利用先進(jìn)的設(shè)備和科學(xué)的方法，盡可能不依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工操作，以保證生產(chǎn)滿足準(zhǔn)確化、標(biāo)準(zhǔn)化的目標(biāo)。

3）靜態(tài)控制技術(shù)與人工經(jīng)驗(yàn)控制技術(shù)的比較?？刂频哪Ｐ途哂袠O高的準(zhǔn)確程度，使試驗(yàn)的精確度顯著提高。應(yīng)用靜態(tài)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了理論與精密公式的合理轉(zhuǎn)化，得到應(yīng)用于冶煉中的參數(shù)與指標(biāo)，終點(diǎn)的控制效率仍然不高。所以，要做好靜態(tài)控制的改進(jìn)與更新，實(shí)現(xiàn)參數(shù)值的合理管控，使試驗(yàn)中的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測能力顯著提高。

綜上所述，做好轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)控制對(duì)于提高煉鋼的質(zhì)量和效率具有重要的意義。要不斷的提高自動(dòng)化的控制水平，做好生產(chǎn)工藝和技術(shù)的優(yōu)化，合理選擇設(shè)備和儀器，實(shí)現(xiàn)高效率的生產(chǎn)。通過人工經(jīng)驗(yàn)控制以及經(jīng)驗(yàn)、動(dòng)態(tài)、自動(dòng)化控制相結(jié)合，提高煉鋼終點(diǎn)的控制精度，實(shí)現(xiàn)控制效率的顯著提高，使煉鋼終點(diǎn)的功能得到全面發(fā)揮和體現(xiàn)。

[1] 溫偉萍，王偉.轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（16）：156．

[2] 張德合.解析轉(zhuǎn)爐全封閉智能煉鋼技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2014（26）：21－23．

[3] 馮士超，王艷紅，丁瑞鋒.轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀[J].冶金自動(dòng)化，2016（2）：25.

（編輯：苗運(yùn)平）

Research on End-point Control Technology of Converter Steelmaking

Yang Pu,Yang Jie
（Second Steel Works of Anyang Iron&Steel Co.,Ltd.,Anyang Henan 455000）

In steelmaking,converter steelmaking technology is a relatively important link,the rational application of which has a positive significance for efficient production.Effective end-point control of converter steelmaking has a great influence on the efficiency of converter steelmaking.There exists a series of defects and deficiencies in steelmaking technology.Technical personnel should take effective measures according to the actual production,and realize the continuous optimization of end-point control technology to steadily improve the performance and efficiency of converter steelmaking.

converter steelmaking,end-point control,technical status

TF713.1

A

1672-1152（2017）04-0053-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.20

2017-04-25

楊普（1987—），男，2011年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)冶金工程專業(yè)，現(xiàn)在河南安陽鋼鐵股份有限公司第二煉鋼廠從事轉(zhuǎn)爐煉鋼專業(yè)的工作，助理工程師。

第二作者簡介：楊杰（1986—），男，2008年畢業(yè)于太原理工大學(xué)冶金工程專業(yè)，現(xiàn)在河南安陽鋼鐵股份有限公司第二煉鋼廠，從事煉鋼專業(yè)，助理工程師。