轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)探析

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1、轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)探析　　摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,在轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中,終點(diǎn)控制已成為限制性環(huán)節(jié)。本文通過分析轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)的現(xiàn)狀,研究轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制的方法及模型,不斷提高煉鋼終點(diǎn)控制水平,對(duì)降低消耗、提高煉鋼生產(chǎn)效率具有重要的意義。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼；終點(diǎn)控制；動(dòng)態(tài)；靜態(tài)中圖分類號(hào)：TF71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)引言轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)控制方法有拉碳補(bǔ)吹法、一吹到底增碳法、副槍測定法、成分測算法和氣相分析法等終點(diǎn)控制方法，通常分為經(jīng)驗(yàn)控制、靜態(tài)控制、動(dòng)態(tài)控制以及自動(dòng)控制。除了經(jīng)驗(yàn)控制之外，其余的控制方法都是在建立了控制模型的

2、基礎(chǔ)上進(jìn)行的。這些控制模型都是在一定的假設(shè)條件下，通過統(tǒng)計(jì)處理、機(jī)理分析或回歸分析等得到的。由于轉(zhuǎn)爐煉鋼過程是高溫條件下的復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)過程，受很多因素的影響，而且有些因素還無法準(zhǔn)確地定量描述，因此依現(xiàn)有的技術(shù)水平建立的靜態(tài)模型、動(dòng)態(tài)模型、自動(dòng)控制模型，來控制轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)，其效果還很難達(dá)到完全令人滿意的程度。1、轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)控制方法71.1拉碳補(bǔ)吹法所謂“拉碳”，就是在吹煉時(shí)判定已達(dá)終點(diǎn)而停止吹氧，由于在中、高碳鋼種的含碳范圍內(nèi)，脫碳速度較快，一次判別終點(diǎn)不太容易，所以采用高拉碳+補(bǔ)吹調(diào)整的辦法。國內(nèi)在采用高拉補(bǔ)吹法吹煉中

3、、高碳鋼時(shí)，一般根據(jù)吹煉時(shí)特征，參考供氧時(shí)間及耗氧量，按所煉鋼種碳規(guī)格稍高一些來拉碳，取樣分析(或測溫定碳)，再按這一含碳量碳的脫碳速度補(bǔ)吹一定時(shí)間，以使其達(dá)到所要求的終點(diǎn)。國外常采用“高拉碳”操作冶煉高碳鋼，如美國普韋洛廠用氧氣轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)高碳鋼占全部產(chǎn)量的6l%，采用“高拉碳”法生產(chǎn)高碳鋼，是因?yàn)樗描F水含硫量在0.02%～0.03%，含磷量全部在0.048%～0.080%之間。用這樣的鐵水煉鋼，成品中硫和磷含量幾乎無須考慮?！案呃肌狈ㄒ睙捀咛间?，渣中氧化鐵低，金屬收得率略高，氧氣和脫氧劑消耗略低，終點(diǎn)鋼水中氣體含量較低。1.2

4、一吹到底增碳法一吹到底增碳法就是終點(diǎn)按低碳鋼控制，然后在出鋼過程中增碳，使鋼水中的含碳量達(dá)到所煉鋼種的要求范圍之間。要求所用的增碳劑，質(zhì)量要高，純度要高，硫含量要低，以免對(duì)鋼水造成污染。7這種方法在操作上易于掌握，但在其后的增碳過程中，應(yīng)著重把握兩個(gè)環(huán)節(jié)：一是增碳劑的質(zhì)量，二是增碳劑的收得率。1.3氣相(質(zhì)譜儀)定碳法爐氣分析是利用質(zhì)譜儀通過檢測轉(zhuǎn)爐的爐氣成分來連續(xù)預(yù)測吹煉過程中鋼水碳含量的一種方法，氣相定碳主要應(yīng)用的分析儀器為紅外分析儀和質(zhì)譜儀兩種。從目前情況看，質(zhì)譜儀的使用較為普遍。同時(shí)，質(zhì)譜造儀造價(jià)很高，而且氣體探針在惡劣的

5、爐氣環(huán)境中需要經(jīng)常維修，因而耽誤時(shí)間，不能及時(shí)提供有關(guān)數(shù)據(jù)很難推廣使用。氣相定碳是通過分析轉(zhuǎn)爐爐氣成分質(zhì)譜法的測定原理是將氬、氦等惰性氣體作為示蹤劑，通過氣體物料平衡來計(jì)算煙氣流量。以氬為例，用質(zhì)譜儀測定煙道內(nèi)的煙氣氬含量，根據(jù)氬含量的稀釋程度計(jì)算煙氣流量，然后再根據(jù)煙氣成分和煙氣流量，對(duì)熔池脫碳速度和渣中氧的吸收速度做出評(píng)價(jià)，最終確定港中碳的含量。其測量精度受諸多因素的影響，比如爐氣分析設(shè)備的分析精度、對(duì)爐氣流量的校正計(jì)算準(zhǔn)確性、爐氣分析系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、模型本身的精度等。1.4靜態(tài)控制7即按照已知的原材料條件(如鐵水、廢鋼和熔劑

6、裝入量)和吹煉操作條件(如爐齡、出鋼后等待時(shí)間)，根據(jù)吹煉終點(diǎn)的目標(biāo)溫度及含碳量，利用靜態(tài)模型計(jì)算出需要吹入的氧量、冷卻劑量、造渣材料及其他原材料的加入量，并據(jù)以進(jìn)行吹煉，在吹煉過程中無任何新信息修正的吹煉控制方法。轉(zhuǎn)爐作為一個(gè)控制對(duì)象，輸入轉(zhuǎn)爐的各種參．?dāng)?shù)(原料和操作參數(shù))為x1，x2，……，xn，控制目標(biāo)函數(shù)(含碳量、溫度等)為Y。由于轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)的冶金反應(yīng)，可達(dá)到目標(biāo)值Y=(x1，x2，……，xn)靜態(tài)模型就是要找到能正確反映冶煉過程的函數(shù)廠的形式。建立靜態(tài)模型的方法一種是根據(jù)物料平衡和熱平衡計(jì)算，建立若干平衡方程以計(jì)算需要加入

7、的廢鋼量、石灰量、供氧量等，有人還把冶金反應(yīng)的物理化學(xué)原理也包括在函數(shù)中，這種模型為理論模型；另一種是把轉(zhuǎn)爐看作一個(gè)“黑箱”，不考慮其中的變化，只是輸入變量和輸出變量用統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的方法歸納出經(jīng)驗(yàn)方程，稱之為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀榱吮阌谠谟?jì)算機(jī)上計(jì)算，模型通常采用線性方程組的形式。為了增加模型計(jì)算的準(zhǔn)確性，實(shí)用上常選用若干和當(dāng)前冶煉條件接近的爐次作為參考，計(jì)算各種變量的差值，這種方法稱為增量法。各種參考次爐都儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，便于查找。靜態(tài)控制不是僅在轉(zhuǎn)爐裝料之前計(jì)算一次，在裝料后還要根據(jù)實(shí)際裝入情況進(jìn)行調(diào)整計(jì)算，出鋼后根據(jù)實(shí)際得到的結(jié)果

8、進(jìn)行反饋計(jì)算。還可以利用反饋計(jì)算以修正控制模型中的系數(shù)。1.5轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)的動(dòng)態(tài)控制動(dòng)態(tài)控7制是在靜態(tài)控制的基礎(chǔ)上，應(yīng)用副槍、爐氣分析儀、自動(dòng)測溫裝置等檢測吹煉過程中有關(guān)變量隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)信息，依據(jù)檢測到的動(dòng)態(tài)信息對(duì)吹煉參數(shù)及時(shí)進(jìn)行修正，以達(dá)到預(yù)定的