引言:在转炉炼钢后期,需要展开终点控制操作,此环节技术的运用直接影响炼钢质量。随着炉外精炼和连铸工艺的快速发展,转炉炼钢期间终点控制成为影响行业发展重要技术之一。静态技术、动态技术、智能技术都有所应用,让终点控制技术取得了更多突破,为炼钢质量的提升奠定基础。
一、转炉炼钢终点控制技术发展过程
终点控制最终利用人工控制方法,借助以往经验,根据取样分析和常规检测确认终点,准确率在50%左右,此方法运用可能对炼钢原材料造成浪费。随着技术的发展,静态控制的应用使得终点控制准确率达到60%以上,但是该方法应用需要的计算量相对较大,而且需要建立控制模型。动态控制是由静态控制发展而来,利用吹炼环节的监控对于生产参数进行调整,准确率可以达到70%,在辅助监测仪器的应用下,准确率可以超过80%,推广价值较高。随着科技的发展,自动控制方法也被应用其中,利用计算机计算,控制人为误差,终点确认准确率超过85%,炼钢质量有极大提升[1]。
二、转炉炼钢终点控制方法
(一)增碳控制方法
增碳控制方法应用的最终目标就是将含碳量增加,对于炼钢终点含碳量加以控制,保证出钢阶段完成增碳操作,让炼钢质量达到要求。应用此工艺可以降低炼钢过程铁损耗,消耗更多废钢。然而,技术应用环节,增碳剂的选择十分重要,需要确保其纯度和质量能够达标,要求其中含有特定质量的硫,以避免钢水产生的污染,对于炼钢效果造成影响。虽然此技术应用操作简单,然而注意事项相对较多,如果把控不好,就会对终点控制质量造成影响。
(二)拉碳补吹方法
因为终点控制就是炼钢期间对于钢水内部含碳量加以控制,防止含碳量控制不合理,对于钢材品质造成影响。应用拉碳补吹这一方法,简而言之就是通过吹炼环节进行拉碳,进而对终点位置进行调整,到达终点时可将吹氧工序停止。在此技术应用过程,“拉碳”、“补吹”工艺的调整十分重要。因为中高碳钢内部含碳量相对较高,所以脱碳的速度也相对较快,这一现象为终点位置判别带来挑战,所以需要利用高拉碳这一方法。在技术应用阶段,应该按照吹炼环节特点,对于供氧时间、耗氧量等综合确认,之后按照不同钢种内部碳含量要求,采取拉碳措施。需要注意,碳规格应该略高,便于后期取样分析,之后利用此含碳量钢脱碳速度,对其采取补吹措施,使其可以达到终点品质要求。应用此方法完成终点控制,要求操作人员对于铁水内部磷、硫等物质含量进行合理把控,含磷量占据0.050~0.080%之间;含硫量介于0.02~0.03%之间。使用拉碳的方式对于钢铁进行冶炼,可以提高金属回收率,高效利用资源,二次利用原材料[2]。
(三)仪器定碳方法
仪器定探法的运用主要是利用气相质谱仪这种仪器,对于转炉内的气体进行分析,检测炉气成分,最终达到对钢水成分的连续预测目的。检测阶段,还可能利用红外分析仪,但是对比气相质谱仪,其准确率相对较低。应用此方法对于仪器精密度有较高要求,仪器使用环境要求也相对较高,因此造价成本高昂,尚未得到广泛运用。
运用质谱仪可以对烟气流量进行分析,进来计算出物料平衡点,根据上述数据,展开终点控制。分析过程需要利用氦气和氩气这类惰性气体,作为追踪气体。比如:使用氦气辅助测量的时候,质谱仪能够对气体展开追踪,进而获得烟气流量数据、成分信息等,由操作员分析数据,通过计算得出含碳量具体值,根据终点控制要求,对于生产工艺进行调整。需要注意,该方法应用需要保证炉气分析过程设备精度可靠,对于流量校正操作准确。除此之外,应用此方法的优点就是能对钢水含量、氯气成分展开连续测定,有助于随时控制炼钢阶段废气含量。
三、转炉炼钢终点技术的应用
(一)动态控制法
动态分析方法的应用能够对炼钢过程实时监控,该方法运用需要依托静态控制模型而展开。运用副枪动态控制技术,需要在转炉吹炼以后,使用副枪对于钢水温度、碳浓度进行测定,判断转炉处于终点位置含碳量要求所需的冷却量、吹氧量,进而利用函数对于吹炼过程进行分析,并且调整相关参数。动态控制在逻辑分析中的应用能够对转炉生产过程展开连续检测,以便根据生产需求调整参数。该方法运用能够及时将含碳量测定出来,还能将炼钢过程杂质成分测定出来,指导生产者准确控制终点,提高生产质量。
(二)静态控制法
使用静态控制技术确认转炉炼钢的终点建立模型,模型精度高,控制效果越优越。该技术运用优势即为可在吹炼环节完成初始数据定量分析,将人工控制存在的不确定问题解决。然而,并不可以对于吹炼环节发生的变化展开监控或者调整。常用的模型如下:第一,增量模型,利用以往生产环节初态、目标状态的增量对于本炉操作变量进行初步确认,相关人员在操作过程,需要对参考炉次进行准确选取,为吹炼环节的热平衡计算提供支持。同时,还需兼顾本炉存在的变量差异,建立增量模型,获得生产数据,完成冷却量、吹氧量等计算。第二,统计模型,该控制方法应用需要做好前期准备,因为模型建立需要利用输入和输出量,针对二者展开参数分析。统计模型参数少,建立过程操作简便,前期需要参考较多的数据,才能保证终点确认准确率。第三,机理模型,该模型建立所需参数多,需要相关人员分析冶炼参数,通过计算获得热平衡数据,建立石灰、铁水、废钢之间的关系模型,所选参数多,控制不易,因而准确度较低。第四,神经网络,在科技的发展过程当中,神经网络在静态控制当中也有广泛应用,由于其具备自主学习能力、自组织能力等,可以接近非线性函数,能够为静态控制环节模型建立提供更多支持,在转炉终点控制自动控制阶段可以利用该模型。
(三)自动控制法
在转炉炼钢领域,自动控制技术在终点控制当中的应用属于先进的方法,终点控制准确率超过95%,所以受到高度关注。炼钢企业要保证炼钢质量,就需要对自动控制这项技术加大研发力度,在技术应用阶段,需要注意如下数据的监测:第一,对炉渣展开监测,并且对其状况进行灵活调整;第二,对于炉气展开在线分析,进而对熔池内部温度及含碳量数据进行精准判断;第三,利用神经网络、模糊判断等系统,对于控制模型进行调整;第四,使用副枪对钢水成分、温度展开动态控制,根据炼钢需求进行调整[3]。
结束语:综上分析,研究转炉炼钢阶段终点控制技术的应用对于行业发展价值显著。随着科技的快速发展,更多先进的技术被应用其中,让终点控制的准确率更高,所以,行业人员应该深入研究不同技术的应用要求,做到科学应用,为行业发展助力。
参考文献:
[1]付道宏.试论转炉炼钢终点控制技术应用现状[J].冶金与材料,2020,40(01):121+190.
[2]何洋.转炉炼钢终点控制技术探讨[J].内蒙古科技与经济,2020(02):93.
[3]敖翔.转炉炼钢终点控制技术应用浅析[J].冶金与材料,2019,39(05):110+112.