轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)

周煦

【摘 要】在鋼鐵的制造流程當(dāng)中，轉(zhuǎn)爐煉鋼技藝已然被鋼鐵制造公司注重起來(lái)了，與此同時(shí)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)掌控能夠切實(shí)提高鋼材制品對(duì)應(yīng)的質(zhì)量以及水平。該文關(guān)鍵對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)掌控技藝開展深刻的探索以及解析，來(lái)給予有關(guān)人士作為參考。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)爐煉鋼；終點(diǎn)控制；技術(shù)；研究

目前，在鋼鐵制造流程中，轉(zhuǎn)爐煉鋼是生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵，因此鋼鐵制造公司也越來(lái)越注重該過(guò)程中技術(shù)的研究，再加上現(xiàn)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷加快和完善，該技術(shù)用不了多久就會(huì)廣為人知。轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)后期有一個(gè)非常關(guān)鍵的步驟就是終點(diǎn)控制技術(shù)，轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)可以非常輕松的提高鋼鐵冶煉效率。但是，轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)依舊存在一些不足亟待解決，所以不停地優(yōu)化和完善這項(xiàng)技術(shù)，是現(xiàn)在優(yōu)化和提升冶煉效率的關(guān)鍵，其能不斷提升轉(zhuǎn)爐煉鋼的使用性和安全性。

一、轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)控制技術(shù)研究

（一）人工經(jīng)驗(yàn)控制

1.拉碳補(bǔ)吹法

拉碳補(bǔ)吹法是指利用人工經(jīng)驗(yàn)掌控當(dāng)中最經(jīng)常見(jiàn)到的一種辦法，關(guān)鍵就是在吹煉達(dá)到后期時(shí)借助部分人工對(duì)其執(zhí)行判斷以及干預(yù)，在碳含量到達(dá)特定指標(biāo)時(shí)就終止吹氧行為[1]。當(dāng)進(jìn)行中、高碳鋼的制造時(shí)，通常會(huì)利用拉碳補(bǔ)吹的辦法，關(guān)鍵是因?yàn)閷?duì)象碳含量較高以及氧化速度過(guò)快所造成的。結(jié)合吹煉特點(diǎn)就能夠得知，對(duì)應(yīng)的供氧時(shí)間以及對(duì)應(yīng)的含量的終點(diǎn)在進(jìn)行設(shè)定是一定要超過(guò)冶煉鋼種對(duì)應(yīng)的的含碳量，在執(zhí)行必須的取樣過(guò)程之后，實(shí)施恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)吹以及調(diào)溫作業(yè)。

2.直吹增碳法

直吹增碳法在進(jìn)行吹煉時(shí)能夠避免經(jīng)受額外限度原因的干擾，達(dá)到一吹到底的作業(yè)目的。與此同時(shí)能夠利用人工以往經(jīng)驗(yàn)把終點(diǎn)鋼中所具備的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及溫度掌控在一個(gè)恰當(dāng)?shù)南薅戎畠?nèi)，最大程度的提高了在出鋼流程當(dāng)中的冶煉效率水平。直吹增碳的辦法盡可能地降低了補(bǔ)吹對(duì)應(yīng)的時(shí)間，擁有短周期、高效率水平、速度實(shí)現(xiàn)化渣和終渣FeO含量較高等特點(diǎn)，終點(diǎn)命中率基本超過(guò)80%，就此特點(diǎn)來(lái)講更加貼合低碳鋼制造。

（二）靜態(tài)控制

轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)的靜態(tài)掌控需要依照原材料性質(zhì)以及吹煉鋼種的要求，經(jīng)過(guò)運(yùn)算對(duì)應(yīng)的廢鋼、鐵水以及鐵合金等成分的添加量、給氧量，接下來(lái)執(zhí)行裝料以及吹煉過(guò)程。然而，靜態(tài)掌控想要改變吹煉流程極為困難，在局部來(lái)講會(huì)對(duì)終點(diǎn)命中率產(chǎn)生較為嚴(yán)重的干擾。在利用實(shí)情當(dāng)中，轉(zhuǎn)爐煉鋼靜態(tài)掌控過(guò)程當(dāng)中有必要利用部分人工經(jīng)驗(yàn)來(lái)把終點(diǎn)約束在恰當(dāng)范疇以內(nèi)。通常狀況來(lái)講，終點(diǎn)碳溫所能達(dá)到的最高命中率為80%以上。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擁有極強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)可以使用隨機(jī)精準(zhǔn)度來(lái)無(wú)限靠近非線性函數(shù)的作用，所以創(chuàng)建的模型能夠執(zhí)行較為科學(xué)合理準(zhǔn)確地引導(dǎo)制造，也具有較為廣泛的利用前景。

（三）爐氣分析動(dòng)態(tài)控制

關(guān)鍵指的是位于吹煉后期時(shí)，依照檢驗(yàn)爐口表對(duì)應(yīng)的爐氣組分來(lái)逐步獲得鋼鐵熔池對(duì)應(yīng)的脫碳速率，合理有效的確立鋼水組分以及溫度，持續(xù)達(dá)到轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)控制要求。爐氣解析動(dòng)態(tài)終點(diǎn)控制技藝能夠持續(xù)顯示對(duì)應(yīng)的鋼水碳含量以及實(shí)際溫度，而且能夠動(dòng)態(tài)化修正控制體系，與此同時(shí)還能夠表現(xiàn)鋼水S、P的改變狀況。

當(dāng)終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的鋼水碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，對(duì)應(yīng)的檢測(cè)精準(zhǔn)度以及命中概率都能夠維持較高的水準(zhǔn)，不會(huì)低于90%。綜上所述，利用轉(zhuǎn)爐煉鋼動(dòng)態(tài)控制所能達(dá)到的終點(diǎn)碳溫命中率不會(huì)低于70%。

（四）自動(dòng)控制

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控制技藝關(guān)鍵指的是爐渣在線檢驗(yàn)技藝，實(shí)時(shí)監(jiān)控爐渣狀態(tài)，在全部的吹煉流程當(dāng)中，能過(guò)較好的掌控以及修正對(duì)應(yīng)的鋼水碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及爐內(nèi)溫度，把其掌控在一個(gè)恰當(dāng)?shù)姆懂牣?dāng)中[2]。與此同時(shí)，沒(méi)有必要進(jìn)行補(bǔ)吹以及倒?fàn)t流程，對(duì)應(yīng)的終點(diǎn)命中率一般維持在大約85%。然而，因?yàn)橹袊?guó)經(jīng)受到了資金基礎(chǔ)以及專業(yè)人才等部分的約束，未曾全面邁入全自動(dòng)化的控制過(guò)程中，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)施水準(zhǔn)較為低劣。實(shí)際的轉(zhuǎn)爐煉鋼體系當(dāng)中，能夠干預(yù)到終點(diǎn)溫度以及碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)原因相當(dāng)多，但諸多原因通常為非線性聯(lián)系。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技藝在解決非線性聯(lián)系上存在大量使用，屬于較為先進(jìn)的技藝辦法。

轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表1。

二、轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)的應(yīng)用分析及發(fā)展趨勢(shì)

（一）應(yīng)用分析

韓國(guó)浦項(xiàng)、日本川崎鋼鐵公司千葉第三煉鋼廠、NKK公司福山鋼廠、新日鐵公司等鋼廠廣泛采用。動(dòng)態(tài)控制技術(shù)的采用使得轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳溫命中率、碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度的控制精度分別達(dá)到在95%以上、±0.05%和±20℃。

轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)技術(shù)在我國(guó)以武鋼三煉鋼為例取得了較為理想的成效，但始終處于起步發(fā)展階段。2015年和2016年間，轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制雙命中率分別達(dá)到了85%（控制偏差：Δw（C）±0.01%、Δt±12℃）和95.23%，補(bǔ)吹率分別為7%左右和2.8%，后者在目標(biāo)w（C）小于0.05%時(shí)，控制偏差為±0.01%，當(dāng)目標(biāo)w（C）大于0.05%時(shí)，控制偏差為±0.015%，吹煉終點(diǎn)溫度控制為±12℃。2016年時(shí)，因?yàn)槿詣?dòng)控制煉鋼技術(shù)的普及，Δw（C）為±0.02%、Δt為±15℃的碳、溫雙命中率可達(dá)到90%以上。

2017年，由于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和專家知識(shí)庫(kù)相結(jié)合的轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)模型被采用，寶鋼第二煉鋼廠的轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制偏差為±0.015%、溫度控制偏差為±13℃，雙命中率均在90%以上

（二）轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

生產(chǎn)效率和質(zhì)量都將會(huì)影響到這項(xiàng)技術(shù)的效果和產(chǎn)品質(zhì)量，想要得到較高質(zhì)量的產(chǎn)品就需要較高水平的控制技術(shù)的支持。鋼水碳的好壞和品質(zhì)的高低與冶煉溫度的控制有著非常緊密的聯(lián)系，冶煉溫度的高低變化對(duì)于原料的消耗和冶煉時(shí)間來(lái)說(shuō)是非常關(guān)鍵的影響因素，影響鋼鐵質(zhì)量的因素很多，比如碳含量過(guò)高的情況下含鐵礦物質(zhì)就會(huì)出現(xiàn)脫硫現(xiàn)象而影響到鋼鐵的品質(zhì)。就目前來(lái)看想要在此技術(shù)上取得重大的突破和成功我們還需要不斷地完善和優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)，這樣才能有所成績(jī)有所感悟。

（三）轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1.適度提高小型轉(zhuǎn)爐的自動(dòng)化應(yīng)用水平

當(dāng)前，轉(zhuǎn)爐的成長(zhǎng)態(tài)勢(shì)更傾向大型的轉(zhuǎn)爐控制技藝，這就使得大中型的轉(zhuǎn)爐的自動(dòng)化程度明顯上升。中國(guó)攀鋼以及武鋼等都在轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制過(guò)程當(dāng)中利用了中爐氣解析設(shè)施，所獲得成果較為顯著。

部分小型轉(zhuǎn)爐對(duì)應(yīng)的終點(diǎn)命中率還處于低水平狀態(tài)，而且利用較為局部化，依舊利用經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行掌控。所以，要盡可能地提升在小型轉(zhuǎn)爐當(dāng)中的使用程度，提升相應(yīng)的自動(dòng)化控制程度。

2.加強(qiáng)先進(jìn)科學(xué)機(jī)械設(shè)備的使用

冶煉技藝絕大部分通過(guò)人工執(zhí)行，相關(guān)技術(shù)人員缺乏管理經(jīng)驗(yàn)，想要達(dá)到精準(zhǔn)化的目標(biāo)極為困難。就拿拉碳補(bǔ)吹法來(lái)講，就對(duì)冶煉流程當(dāng)中的爐內(nèi)材料特性來(lái)預(yù)估耗氧量以及碳化率的改變狀況，誤差較大，在使用方面存在極大的限制。所以，需要研發(fā)更加先進(jìn)合理科學(xué)的設(shè)施，盡可能降低人工干預(yù)，達(dá)到精準(zhǔn)化、效率化的技藝要求。

3.靜態(tài)控制技術(shù)與人工經(jīng)驗(yàn)控制技術(shù)相比

擁有精準(zhǔn)的靜態(tài)控制模型，讓試驗(yàn)成果擁有的精確程度更強(qiáng)。靜態(tài)控制技藝的使用，能夠把有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^強(qiáng)準(zhǔn)確性的作業(yè)公式，同時(shí)能夠迅速獲得冶煉流程中的有關(guān)指標(biāo)以及數(shù)值，然而，終點(diǎn)控制效率還維持在一個(gè)較低水準(zhǔn)范圍內(nèi)。所以，要盡可能提升靜態(tài)控制末位技藝的革新，切實(shí)掌控對(duì)應(yīng)參數(shù)值，提升針對(duì)試驗(yàn)流程當(dāng)中的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估水平。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)控制技藝的提升已亟待解決，能夠持續(xù)達(dá)到自動(dòng)化的掌控要求，盡可能為鋼鐵行業(yè)提升利潤(rùn)空間，持續(xù)向煉鋼部分的成長(zhǎng)要求進(jìn)步。

（1）切實(shí)把握人工經(jīng)驗(yàn)管理、靜態(tài)管理、動(dòng)態(tài)管理和自動(dòng)化管理等，持續(xù)增強(qiáng)轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)控制技藝，而且需要做到詳細(xì)問(wèn)題詳細(xì)解析，盡可能提高轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的控制效率水平，保障轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)技藝的作用體現(xiàn)出來(lái)。

（2）持續(xù)加強(qiáng)小型轉(zhuǎn)爐對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化利用程度，規(guī)范利用較為科學(xué)與先進(jìn)合理的設(shè)施，來(lái)盡可能提升成品質(zhì)量水平。與此同時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員也需要以高標(biāo)準(zhǔn)高要求來(lái)管理自我，盡可能規(guī)避出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)性干擾，轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)應(yīng)的終點(diǎn)控制技藝當(dāng)中添加了部分創(chuàng)新內(nèi)容，讓其可以更加優(yōu)秀的貼合煉鋼領(lǐng)域?qū)?yīng)的成長(zhǎng)要求，最大程度上達(dá)到鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 許剛， 雷洪波， 李驚鴻，等. 轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)[J]. 煉鋼， 2011， 27（1）：66-70.

[2] 李占敏. 轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)[J]. 城市建設(shè)理論研究：電子版， 2012（34）.