转炉炼钢终点控制技术探讨

转炉炼钢终点控制技术探讨

李宁

身份证号： 13062119820302****

摘要：转炉炼钢被称之为长流程钢铁生产工艺，相对应的是以耗用废钢为主要原料的电炉炼钢被称为短流程工艺。在我国，目前总体上讲，长流程炼钢生产效率大于短流程，生产成本相对较低，因此，以长流程为主的钢铁生产所占比重大。当然，从环境资源、绿色循环角度出发，更希望短流程钢铁生产制造能够快速发展，大幅增加在粗钢总量的产出比重。

关键词：转炉炼钢；终点控制；技术应用现状

引言

近年来，我国城市化建设进程不断加快，城市的房屋建筑数量与日俱增，对钢材的需求量也随之不断提高。从现阶段炼钢技术的发展情况而言，转炉炼钢技术可谓最为常见，应用的频率很高，与钢材的质量之间存在着密切的关联。不过，对于国内的转炉炼钢技术来说，依然处于初期阶段，需要进一步强化炼钢技术的优化工作，以便发挥出其良好的作用。为此，系统思考和分析转炉炼钢终点控制技术的应用现状显得尤为重要。

1转炉炼钢终点控制技术的应用现状说明

上个世纪中期阶段，炼铁技术人员便进行了非常精密的相关热力学实验研究，经过对有关数据信息的细致分析，科学计算了炼制钢铁的具体情况。对钢铁冶炼炉内不同材料间存在的具体化学反应及产生的热量来看，主要运用了计算机技术进行转炉炼钢生产状况分析。而所采用的转炉炼钢终点控制技术能力的强弱与炼钢生产的效率与质量密切相关，通常情况下，主要包含了钢水碳含量与冶炼温度方面的管控因素，当碳的含量太高的时候，无法满足钢种的相关规定，并且阻碍到终点脱磷；而如果含量太低的时候，则提高了钢水终点氧与氮含量。实际上，温度高低与原料冶炼时间、相应的消耗量存在着紧密的关系，带给钢水质量很大的影响。一般而言，转炉炼钢终点控制技术在应用的过程当中，会涉及到诸多不同类型的技术，如人工经验管控技术、静态与动态管控技术及自动化管控技术等。

2转炉炼钢终点控制技术的具体应用

2.1　智能控制技术应用

炼钢终点控制技术发展以神经网络和专家系统作为基础，其技术表现有：基于专家系统与传统的人工经验控制方法，将丰富的经验及专家知识有效融合，从而将转炉炼钢终点控制的目标实现。转炉炼钢终点控制借助神经网络从炼钢期间深层机理的研究中脱离出来，借助输入的数据资料信息使终点控制水平得以不断优化，该技术中可将接近终点时所需要的吹氧量模拟实现，自动控制能够使钢铁的生产质量及效率极大提高。

2.2　动态控制技术应用

动态控制技术是将静态控制作为基础，借助炉气分析仪、副枪等对吹炼期间检测有关变量随时间变化的动态信息，可使转炉炼钢的重点控制水平借助吹炼参数的修正提高，从而使命中率提高并达到预定的吹炼目标。其中的代表方法为炉气分析法和副枪动态重点控制技术两种，其中副枪动态重点控制技术的能力将转入炼钢期间动态吹氧量进行精确控制，炉气分析法是借助质谱仪收集路口的逸出气体的氧体积分数和炉内脱碳速率进行迅速分析，因此常常和副枪动态终点控制技术共同使用。

2.3热成像技术应用

钢水和熔渣之间的发射率不同，在相同温度下，熔渣发射率很高，而钢水发射率较低。因此，钢水和熔渣发射率的差异在整个红外光谱上都在改变，在较长波长上，二者的差别更大。控制室呈现的出钢钢水流的热图像就可以便于操作人员轻易辨别出亮度的变化，并检测熔渣何时开始倾倒。在显示器上可以采用一种颜色代表熔渣，而另一种颜色代表钢水，当检测到熔渣时，显示器就会发出报警信号。热图像理论由于成分不同，即便是在相同温度下，熔渣和钢水之间的红外发射率也不同，这使得红外摄像机可以记录实时图像，加以区分。即便是绝对温度与钢水相同，由于熔渣的发射率高于钢水，因而产生了更高的红外辐射温度。热图像技术的发展热图像摄像机出现于20年之前。作为一种非接触型技术，它不会出现磨损或者消耗。这种光学或红外型探测器采用了电子信号处理机，重复性明显改善。

2.4连铸熔渣检测系统应用

在全球炼钢工艺中，钢水连铸已经是一种成熟的工艺，而且已经作为了一种主流的生产工序。不过，截至目前，连铸工艺的一些环节还是没有实现自动化，还是极大地依赖于人工劳动和实践经验。决定何时停止钢水从钢包中流出是非常重要的，因为过早停止该工序就会影响产量，而过晚关闭出流阀门则会让熔渣进入连铸工序。连铸工序对于自动化装置来说是非常恶劣的环境，特别是高温、粉尘、蒸气、电磁辐射和钢水的喷溅等，都会严重影响大多数传感器和其他仪器的使用寿命。如果没有自动化，操作人员需要借助多年的经验才能决定熔渣何时开始进入中间包，以及何时需要更换钢包。这一步骤是主观的、容易产生错误的，而且极大地取决于操作人员的警惕性。操作人员只能通过接触完成这一任务，也就是根据机械臂臂架的长水口管振动。

2.5二次冶金技术

二次冶金也称炉外精炼是指为了满足出钢的更高质量或特殊品质的需要，在冶炼中增加的一种特殊处理工艺，这种特殊工艺是从主冶炼工艺移向较为独立的下游工序阶段，但仍属炼钢的一部分。二次冶金比就是特殊处理工艺的钢水处理量占转炉全部出钢量的比重。通过二次冶金比，反映企业炼钢的生产技术工艺水平。统计表明，该指标大型转炉优于中型转炉，中型转炉优于小型转炉。本周期统计调查该指标减少1.05个百分点，降幅为1.323%。转炉炼钢铁水预处理比指的是将高炉热铁水兑入炼钢转炉之前脱除杂质元素或回收有价值元素的一种处理工艺，包括脱磷、脱硅、脱硫（俗称“三脱”），以及铁水提钒、提铌、提钨等。转炉炼钢铁水预处理比的指标含义是指经过预处理的铁水量占入转炉铁水量的比例。该指标既反映了企业炼钢工艺程度，也反映了炼钢对铁水的要求程度。

2.6精炼工序全程智能底吹氩技术

钢包底吹氩气的过程可使钢液成分和温度均匀化，但不合理的底吹模式及底吹参数会导致钢液温降过大。原吹氩工艺存在精炼站等待时间长、温降大、成分均匀性差的问题。通过理论研究和现场试验，开发全程智能底吹氩工艺，工艺要点如下：将吹氩起始时间由精炼到站调整到转炉出钢阶段，使精炼吹氩工序工艺时间由原10min减少到8min以下。由于出钢过程中吹氩，钢包底部氩气流在出钢钢流冲击和转炉出钢前期碳质脱氧产生的CO搅拌等多力作用下，钢包搅拌由对流搅拌变为紊流搅拌，对钢水均匀能力增强，全程吹氩工艺将前期底吹氩流量适当降低，在保证钢水成分均匀的基础上，降低吹氩工序热量损失。由于精炼工序等待时间缩短和吹氩过程底吹氩气量减少，精炼工序温降得到了有效降低。

结束语

目前,我国转炉炼钢生产工艺技术和出钢品种质量均已达到很高水平，作为长流程钢铁制造的核心关键生产环节，转炉炼钢未来发展方向应该是在生产自动化基础上更进一步推动两化融合，利用工业互联网、物联网、云计算、大数据等现代信息技术创新生产工艺、生产流程模式、生产过程控制以及生产管理手段等，使包括炼钢工序在内逆上的铁钢衔接、下延的连铸连轧各环节更加高效智能，让转炉炼钢生产的全生命周期实现革命性突破，从而推动钢铁行业生产统计指标体系的不断更新和完善。

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