摘要：钢材资源是社会建筑以及生产制造业必不可少的重要原材料之一，炼钢技术也是提供钢材原料的重要技术。当前转炉炼钢技术是炼钢效率最高的技术之一，转炉炼钢终点控制技术则是转炉炼钢后期的重要操作程序，终点控制水平影响着炼钢的效率和质量技术。因此文章就转炉炼钢终点控制技术应用进行探讨。
关键词：转炉炼钢；终点控制；应用
随着社会经济的快速发展，钢材多数应用于房屋建造、商品楼构建等原材料需求方面，但传统的炼钢技术已经无法满足目前建筑对钢材的需求量，钢材本身的质量和生产效率也提出了更高的要求，因此企业要加强现代钢材炼钢过程，改善炼钢方法，提升炼钢效率，为社会需求提供充足的钢材资源。就目前的炼钢技术发展前景看，转炉炼钢技术是企业的核心技术之一，是决定提升钢材质量的主要依据，但我国的转炉炼钢技术处于发展阶段，加强对炼钢技术的引进和完善，是提高企业经济效益和满足社会需求的关键。
一、转炉冶炼过程
以目前炼钢行业发展现状来看，转炉炼钢技术在实际应用中炼制效率最高且产品质量达标的前沿技术，而转炉炼钢终点控制技术则是生产系统中的核心技术，对钢水质量、冶炼时间等方面的控制具有不可取代的作用。转炉冶炼使用原辅、辅料的保供与质量检查工作，铁水成份、温度条件对转炉冶炼的影响，石灰、白云石质量对转炉冶炼的影响，废钢、生铁质量对转炉冶炼的影响。在总装入量128±2吨总装不变的前提下，通过提高废钢用量（单炉 16 吨提高到 28吨左右），降低铁水用量（单炉 110 吨降低到 100 吨左右），降低转炉冶炼铁耗指标，目前此指标由 900kg/t 钢降低到 850kg/t，废钢提高后对转炉热平衡的影响，以及为保持转炉热平衡，稳定出钢温度在转炉冶炼技术与操作上做出优化。
二、常见转炉炼钢终点控制技术
（一）人工经验控制技术
（1）拉碳补吹法
拉碳补吹法为最常见的人工经验控制技术，其主要是作用于吹炼后期，基于人工经验来判断钢中碳含量是否达到终点目标，而控制停止继续吹氧。就其实际应用效果来看，其具金属收得率高、终点钢内锰含量高、钢水含氧量低、终渣FeO含量低以及终点钢水内气体含量低等特点，更适用于中、高碳钢生产。但是因为应用此种控制技术，终点一次命中率仅为50%-70%，因此需要结合实际情况来确定是否采取此种方法控制。
（2）一吹到底增碳法
此种人工经验控制技术主要是结合了低拉碳、调温以及增碳操作特点，在吹炼过程中不抬枪、不倒炉，以人工经验来控制重点钢内碳含量在下限，温度控制在上限，调整温度后出钢，并且在出钢过程中通过增碳法来对钢内碳含量进行调整，将其控制在合适的范围内。应用此种控制技术，可以达到操作稳定性高、热收入多、终渣FeO含量低、脱磷以及脱硫效率高等目的，并且相比拉碳补吹法其终点一次命中率更高，可以达到85%以上。
（二）静态控制技术
（1）理论模型
又可将理论模型称为机理模型，以冶金过程传输机理以及反应机理作为基础，结合物料平衡与热平衡方程，基于实际生产条件确定一系列假设条件，最终推导且建立模型。对于转炉炼钢技术来讲，整个生产过程非常复杂，很容易受到各方因素的影响，并且部分物料平衡、热平衡数据还需要依据假设条件来确定。因此对于理论模型来讲，可看作为半机理半经验模型，模型建立需要由大量参数作为支持，但是实际控制难度比较大。
（2）统计模型
统计模型的实现是以黑箱原理为依据，不对冶炼过程中的物理化学规律进行分析，仅针对系统输入量和输出量之间的实际关系分析。对大量实验数据进行收集，采用数理统计方法，最终对各主要变量的变化以及数值来完成模型建立。此种模型结构更为简单，但是因为转炉冶炼生产过程中很容易受到其他因素影响，想要利用此种模型来完全覆盖整个冶炼模式需要由庞大的数据库作为支持，因此在实际应用中适用性比较低。
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（3）人工神经网络模型
近年来人工神经网络技术发展迅速，现在已经被可靠的应用到转炉冶炼终点控制内。相比于以往的传统控制模型来讲，人工神经网络技术自身就具有自组织、自学习、强鲁棒性以及可以任意精度逼近非线性函数的功能，基于此来建立控制模型可以对整个冶炼过程进行精确控制，为冶炼生产提供更为准确的指导，由此其在实际生产中应用也更为广泛。
（三）动态控制技术
（1）副枪动态终点控制技术
快达到吹炼终点时，向熔池内插入副枪，得到熔池温度以及碳含量检测值，根据所得检测参数对静态模型计算结果进行修改，在保证吹炼终点供氧量以及副原料加入量满足的情况下，实现转炉冶炼稳定合理的终点命中率，并通过计算机操作来完成转炉冶炼的动态控制。同时还要分析设备产生的影响，如果钢中碳质量分数比较低，可以通过结晶定碳技术对钢水碳质量分数进行测定，一般测量结果精度比较高。而如果钢中谈质量分数比较高，则会使得测量精度降低，无法保证测定结果的准确性。由此可以确认，副枪动态终点控制技术更适用于中低型碳钢生产中。
（2）炉气分析动态终点控制技术
在吹炼后期对炉口表炉气成分进行检测，确定钢铁熔池脱碳速率，然后判断钢水成分与温度，来完成转炉炼钢终点动态孔子。此种控制技术可以实现钢水碳含量以及温度的连续提示，同时还可以动态化校正控制系统，向控制人员提示钢水 S、P变化情况。如果终点钢水碳质量分数比较低，则测量精度以及命中率将会比较高，最低也可以达到90%。
三、应用现状与发展趋势
（一）应用现状
转炉炼钢的终点水平和产品的生产效率、质量息息相关。如果在转炉炼钢终点进行控制，则具有较高的效率和较好的效果，产品的质量也显著提高。但是很多只和产品的钢水的质量分数以及温度数值有关，如果碳含量数值较高，则会加剧一些含有铁组分的化合物脱去硫元素；如果温度控制的不合理，将会导致原材料的过量消耗以及冶炼的时间过长。就转炉冶炼技术的应用现状来说，要实现技术的不断更新，以满足生产的实际需要。
（二）发展趋势
1.适当提高小型转炉的自动化应用水平
现阶段，转炉正在向大型化生产方向发展，大型以及中型转炉的自动化程度显著提高。很多钢厂都将转炉控制技术应用于终点的控制中，具有极为显著的应用效果，实现了效率的提高，命中率的提高。但是，也有一些中小型转炉，在终点的命中率极低，开展控制工作具有极强的局限性，所以，必须采用经验实现控制。合理利用小型转炉，使其自动化水平显著提高。
2.合理使用先进的科学设备
冶炼工作通常是由人工进行操作的，有些技术人员管理经验不足，无法满足精确的生产要求。比如：应用拉碳补吹法，必须合理利用冶炼炉中材料的特点对耗氧量数值以及碳化率的高低进行预测，应用中会产生较大的误差，同时，局限性较强。必须充分利用先进的设备和科学的方法，尽可能不依据经验进行人工操作，以保证生产满足准确化、标准化的目标。
3.静态控制技术与人工经验控制技术的比较
控制的模型具有极高的准确程度，使试验的精确度显著提高。应用静态控制技术，实现了理论与精密公式的合理转化，得到应用于冶炼中的参数与指标，终点的控制效率仍然不高。所以，要做好静态控制的改进与更新，实现参数值的合理管控，使试验中的风险预测能力显著提高。
总之，转炉炼钢技术已经越来越完善，逐渐向大型转炉控制技术发展，其自动化水平将会显著提高。转炉炼钢终点控制技术对提高生产效率与产品质量具有重要意义，面对多种终点控制技术需要进行对比分析，结合实际情况来选择适应性最高的方法，争取达到最高生产效率。
参考文献：
[1]韩啸.转炉低成本炼钢相关技术研究及模型开发[D].北京科技大学，2017
[2]易晓敏.转炉炼钢终点碳温预测与控制模型研究[D].天津理工大学，2017
[3]吴鸿妙.转炉炼钢状态在线综合监测系统开发[D].浙江大学，2018
论文作者:史天松
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/11
标签：转炉论文; 终点论文; 技术论文; 模型论文; 钢水论文; 质量论文; 含量论文; 《基层建设》2018年第28期论文;