摘 要：作為當前世界上擁有最大需求量的一種材料-鋼鐵，其相應的冶煉技術也伴隨建筑行業(yè)及時代需求而不斷推陳出新，目前有著最廣泛應用級最高煉制效率的技術為轉(zhuǎn)爐煉鋼技術。作為一項重要的轉(zhuǎn)錄鍛造后期的操作工序，該技術的終點控制水平會使鋼鐵的質(zhì)量安全性能及冶煉效率受到直接影響。

關鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼;終點控制;技術;探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.021

轉(zhuǎn)爐煉鋼技術作為有比較合格的鋼材質(zhì)量即最高煉制效率的世界前沿技術，其終點控制方法有一吹到底增碳法、成分測算法及拉碳補吹法等方法。由于高溫條件下的物理化學反應過程極為復雜，轉(zhuǎn)入煉鋼會受到諸多甚至無法準確定量描述的因素影響，因此對轉(zhuǎn)爐煉鋼終點進行控制依據(jù)當前的技術水平建立動態(tài)、靜態(tài)及自動控制模型依然很難達到十分理想的效果。本文針對轉(zhuǎn)爐煉鋼終點控制技術進行深入探究。

1 常見的轉(zhuǎn)爐煉鋼終點控制技術

（1）智能控制技術。目前國內(nèi)外在智能控制領域中較為明顯的進步，將轉(zhuǎn)入煉鋼終點控制技術的智能化發(fā)展也帶動起來，該技術的智能化發(fā)展以神經(jīng)網(wǎng)絡和專家系統(tǒng)作為基礎，其技術表現(xiàn)有：基于專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗控制方法相比較可將冶煉鋼鐵的專家豐富的經(jīng)驗集知識有效融合，從而將轉(zhuǎn)爐煉鋼終點控制的目標實現(xiàn)。終點控制的科學性借助該過程的科學合理的分析、指導等一系列步驟得以極大提高，同時有效提升鋼鐵的生產(chǎn)質(zhì)量及效率。轉(zhuǎn)爐煉鋼終點控制借助神經(jīng)網(wǎng)絡從煉鋼期間深層機理的研究中脫離出來，借助輸入的數(shù)據(jù)資料信息使終點控制水平得以不斷優(yōu)化[1]，例如在該技術中應用神經(jīng)網(wǎng)絡可將接近終點時所需要的吹氧量模擬實現(xiàn)，因此實現(xiàn)的宛如吹煉期間自動控制能夠使鋼鐵的生產(chǎn)質(zhì)量及效率極大提高。

（2）靜態(tài)控制技術。該技術是指按照吹煉終點的含碳量和目標溫度[2]，將已知的吹煉操作及原材料條件借助靜態(tài)模型將所需的冷卻劑量、其他原材料的加入量和吹入的氧量等進行計算，之后進行吹煉，且在吹煉期間沒有任何新信息修正的吹煉控制方法。x1至xn為原料及操作參數(shù)，Y為含溫度、碳量等控制目標函數(shù)，因作為控制對象的轉(zhuǎn)爐內(nèi)冶金反應，可達到目標值Y=（x1，x2，……，xn）的靜態(tài)模型，從而將函數(shù)廠在冶煉期間的形式進行正確反映。靜態(tài)模型的建立方法之一是對加入的石灰、廢鋼量等，接觸計算熱與物料平衡將若干平衡方程建立后進行計算，該模型為理論模型。另一種是對轉(zhuǎn)爐中的變化不考慮，而將其作為一個黑箱，借助統(tǒng)計數(shù)學方法將輸出與輸入變量歸納出經(jīng)驗方程，該模型為經(jīng)驗模型。靜態(tài)控制在轉(zhuǎn)入裝量前需經(jīng)過一次計算，經(jīng)過裝料后還需要按照實際的裝入情況再次調(diào)整計算，按照實際情況在出鋼后反饋計算。

（3）動態(tài)控制技術。動態(tài)控制技術是將靜態(tài)控制作為基礎，借助爐氣分析儀、副槍等對吹煉期間檢測有關變量隨時間變化的動態(tài)信息，可使轉(zhuǎn)爐煉鋼的重點控制水平借助吹煉參數(shù)的修正提高，從而使命中率提高并達到預定的吹煉目標。其中的代表方法為爐氣分析法和副槍動態(tài)重點控制技術兩種，其中副槍動態(tài)重點控制技術的能力將轉(zhuǎn)入煉鋼期間動態(tài)吹氧量進行精確控制[3]，借助該能力在使鋼鐵冶煉質(zhì)量極大提高的同時，可將氧消耗量和補吹次數(shù)減少并將工作條件進行有效改善。副槍動態(tài)控制技術能夠?qū)⒃诖禑捚陂g產(chǎn)生的各種隨機誤差和轉(zhuǎn)爐初始條件波動的影響及系統(tǒng)誤差基本消除，但因設備會受到爐口尺寸大小的限制，通常對超過100t的轉(zhuǎn)爐適用。應用該技術時對鋼水中的碳質(zhì)量的確定工作通常與結(jié)晶定碳技術相配合，如日本的神戶制鋼所擁有的該技術比較先進，且能夠?qū)⒊^90%的終點命中率實現(xiàn)，因此其借鑒價值比較高，但對高碳鋼生產(chǎn)時的命中率及精度測量比較差。爐氣分析法則是對轉(zhuǎn)爐煉鋼終點控制借助質(zhì)譜儀收集路口的逸出氣體成分進行服務，因其能夠?qū)⒀躞w積分數(shù)和爐內(nèi)脫碳速率進行迅速分析，因此常常和副槍動態(tài)終點控制技術共同使用。

（4）光學圖像控制技術。圖像與光學控制技術是光學圖像控制技術的兩種細分類型，其中光學控制技術應用于高質(zhì)量的轉(zhuǎn)爐煉鋼終點控制的目標實現(xiàn)，需借助吹煉期間爐口光強光譜所出現(xiàn)的改變進行系統(tǒng)分析，借此對轉(zhuǎn)爐煉鋼終點進行判斷從而使鋼鐵生產(chǎn)質(zhì)量提高。但應當注意該技術由于轉(zhuǎn)爐與其設備工作時保持較近距離，往往會受到高溫的影響且存在較高成本、使用壽命不長等情況。圖像控制技術應用于轉(zhuǎn)入煉鋼終點控制中通常借助攝像機對火焰圖像信息資料以非接觸途徑進行采集，但該技術由于準確性較差和采集時間較長，導致其無法將轉(zhuǎn)入煉鋼終點控制的需求單獨滿足，因此上述兩種控制技術通常配合使用，通過在線判斷提供給轉(zhuǎn)爐煉鋼終點控制充分的支持。

2 發(fā)展趨勢

（1）對技術及管理人員的需求降低。不斷引進的先進控制技術及設備使以往的管理經(jīng)驗不足和人工經(jīng)驗操作轉(zhuǎn)爐煉鋼終點控制導致的各種問題逐漸得以解決。如傳統(tǒng)的控制對耗氧量及碳化率的預測準確率不高，鋼鐵生產(chǎn)質(zhì)量常常會受到這些誤差的直接影響，而爐氣分析法等技術的應用不斷減少了人工操作導致的各種問題。

（2）智能控制技術會成為主流。智能控制技術與精密公式和理論合理轉(zhuǎn)化的終點控制相比較，能夠融合轉(zhuǎn)爐煉鋼的參數(shù)變化將自身預測風險的能力不斷提高，且這種控制的有效性將伴隨其在智能控制領域的持續(xù)發(fā)展而進一步提高。

（3）不斷提高的自動化水平。自動化轉(zhuǎn)錄控制技術伴隨不斷提升的大中型轉(zhuǎn)入自動化水平而得到了廣泛應用，顯著提升了命中率和生產(chǎn)效率。但也應注意當前小型轉(zhuǎn)爐在國內(nèi)外依然有較低終點命中率及自動化水平的情況，因此未來依然需長期對中小型轉(zhuǎn)爐的該情況高度重視。

3 結(jié)語

綜上所述，轉(zhuǎn)爐終點控制技術伴隨當前煉鋼技術的快速發(fā)展大體上經(jīng)歷了動態(tài)、靜態(tài)及自動控制三個發(fā)展階段，其技術在朝著更先進的方向不斷發(fā)展，從人工經(jīng)驗到自動控制使用更簡便的方法從而得到最大化的利益。雖然當前某些小型轉(zhuǎn)入沒有較高的自動化程度，甚至仍然有一部分還在第一發(fā)展階段，但轉(zhuǎn)型技術自動化終將成為代替人工經(jīng)驗控制技術的發(fā)展趨勢。

參考文獻：

[1]韓嘯.轉(zhuǎn)爐低成本煉鋼相關技術研究及模型開發(fā)[D].北京科技大學，2017.

[2]楊凌志.EAF-LF煉鋼工序終點成分控制研究[D].北京科技大學，2015.

[3]王文龍.頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼輔助決策系統(tǒng)研究[D].杭州電子科技大學，2011.

作者簡介：何洋（1989-），男，河北定州人，本科，助理工程師，研究方向：鋼鐵冶金。