金属材料加工过程的转炉冶炼终点控制技术应用

杨永刚

（酒钢集团公司人力资源部，甘肃 嘉峪关 735100）

随着我国经济的不断发展，金属材料大部分都被应用在房屋建设方面，而比较传统的冶炼技术已经很难满足目前建筑对金属材料的实际需求，而材料本身的质量以及生产效率也因此而需要提出更高的要求，所以企业要尽量加强现在金属冶炼的过程，并且改善金属材料的具体方法，使冶炼效率提高给社会需求，提供更加充足的金属材料资源[1]。目前我国的冶炼技术在不断的发展，从发展前景不难看出，转炉冶炼技术是企业最为核心的技术，也是能够直接决定提高金属材料质量的最重要的依据，但是我国的转炉冶炼技术目前仍然处于发展阶段，加强对冶炼技术方面的引入以及完善，是可以提升企业经济效益以及满足社会需求最关键的部分。

1 转炉冶炼过程

炼所造成的影响也不容忽视。在总装入量不变的前提下，通过提升废弃金属的用量，减少水的用量，来降低转炉冶炼的金属材料消耗指标[2]。废弃金属质量提高之后，对转炉的热平衡产生的影响以及为了保持转炉的热平衡，稳定所出金属材料温度，需在转炉冶炼的技术和操作上做出优化。为了能够在废弃金属材料比的前提下更加稳定的控制金属材料在转炉内的温度，首先金属水物理热必须达到一定程度，让前期炉内的温度更加稳定，使其可以达到早化渣的目的。其次要加大氧气的流量，在尽量不会延长吹炼的时间的前提之下，达到预期终点要求。氧枪也要使用固定型号的，要尽量加大熔池搅拌的能力，同时可以使用恒压变枪的供氧方法，氧压控制在一定程度上灵活的变动枪，从而达到不同时期吹炼的效果[3]。

根据目前的冶炼行业的发展现状，转炉冶炼技术在实际应用的时效率仍在不断提高，而且产品的质量也能够达到最前沿的技术所需质量。转炉冶金的终点控制技术是整个生产系统中最核心的部分，对所产生的金属液体质量，以及冶炼的时间等各方面的控制都非常重要。转炉冶炼使用的原料、辅料的保供，以及物料质量检查，包括金属材料的化水的成分以及温度条件对转炉冶炼可能造成的影响，同时，活性石灰等对转炉冶炼所造成的影响，以及废弃金属质量对转炉冶

2 常见转炉冶炼终点控制技术

2.1 人工经验控制技术

拉碳补吹法是一种非常常见的人工经验的控制技术。主要在吹炼的后期，以人工经验为基础判断金属材料当中碳的含量是不是达到目标，然后控制是否停止继续吹氧。根据实际的应用效果不难发现，采用拉碳补吹法，具有终点金属水气体含量低、残锰含量高、金属收得率高、夹杂物低等特点，比较适合中高碳金属材料的生产。使用补吹拉碳法来控制终点的碳含量和金属材料温度，在可以满足终点的双命中的前提之下，金属水的氧化性比较低，更加有利于水的纯净度。正常浇筑炉的终点温度需要控制在一定范围内，终点的碳含量也是如此，可通过炉后增碳满足成品碳含量方面的要求[4]。

2.2 静态控制技术

首先是理论模型，也可以把理论模型当做机理模型。将冶金的过程传输机理和反应机理当作基础。根据物料的平衡以及热平衡的方程，在实际生产条件确定的基础上来进行一系列的假设条件，以确定最终可以推导，并且建立模型。对转炉冶炼的技术来说，整个生产过程较为复杂，可能会受到各方因素带来的影响，而且有一部分物料平衡以及热平衡的数据必须要按照假设条件确定，所以对理论模型这方面来说，模型建立大多需要大量参数当做支持，实际控制起来难度很大；其次是人工神经的网络模型，近年来人工神经的网络技术发展非常迅速，目前已经被比较可靠的应用在转炉冶炼的终点控制当中，和传统的控制模型比起来，人工神经的网络技术其自身就具有一定的自学习能力，可以任意精度逼近的非线性函数，可以给冶炼生产提供更加准确的指导，因此，在实际生产当中使用也更加广泛。

3 应用现状与发展趋势

3.1 应用现状

随着我国经济发展，金属材料被大量应用到各行各业发展当中，传统的冶炼技术已经无法满足不同生产建设领域对金属材料的个性化需求，相应对材料本身的质量以及生产效率提出更高的要求。所以金属企业要在尽可能提高冶炼装备自动化信息化水平的情况下，进一步优化冶炼工艺，从而保障改工艺的质量与效率。提供更加充足的金属材料资源，对转炉冶炼终点控制水平、质量、效率都有直接关系。如果转炉冶炼终点精准，相应产品的质量也会因此而提高。有很多金属产品的质量分数，以及温度数值紧密相关。一旦碳含量的数值比较高，那么就会加剧含有金属元素成分的化合物，将硫元素去除。一旦温度的控制不够合理，那么就会使得原材料过量被消耗，而且冶炼周期会延长。根据转炉冶炼的技术应用的实际情况，不难发现只有让技术获得不断的更新，那么才能真正的满足生产实际需求。

3.2 发展趋势

首先需要适当的提高小型转炉自动化的应用水准，我国当前转炉发展正在朝着大型化的生产方向不断的提升。而很多金属企业都把转炉的控制技术使用在终点控制当中。其应用效果是非常显著的，也可以实现效率以及命中率的双向提升。可是也有一些中小型的转炉终点命中率很低，开展控制工作的局限性很高，因此必须要使用经验来实现控制，合理的使用小型转炉，提高自动化水平，获得较好的终点控制水平。其次就是合理的使用比较先进的科学设备。冶炼工作一般情况下都是由岗位工人进行操作，因为管理的经验不足，因此很难真正的满足精确生产的需求。比如使用拉碳补吹法，必须要合理的使用废弃金属材料等原料，并且根据材料的特点，对耗氧量的数值和碳化率的高低进行一定的预测。通过人为经验操作，产生误差的几率较大，且局限性比较强。因此必须要充分的利用比较先进的设备以及科学的方法，尽量不要依靠经验来完成人工操作，这样可以让生产更加准确也更加标准。再次，就是静态控制技术和人工经验控制技术相互之间有效结合，充分利用控制模型的准确程度较高的优势，让冶炼的精确度有效提升。使用静态控制技术能够让金属冶炼理论和实践更加紧密结合、合理转化，得出应用在冶炼当中的参数和指标，促进终点控制效率提升，因此必须要及时的静态控制进行改进以及更新合理的管控参数值，让冶炼当中的风险预测能力获得显著的提升。

早期的冶炼工艺大部分都是人工操作，一般金属材料的冶炼都是由技术人员按照之前的经验进行操作，这样的方法精确度非常低，使用的范围也很窄。就比如拉碳补吹法，主要是按照冶炼时期，炉内的材料特征来判断其耗氧量以及炭化率的，因此有可能会存在比较大的误差。一般适合使用在碳含量比较高的金属材料冶炼。而另外一种人工操作方法，同样都是按照人工经验来进行，冶炼情况衡量的一般适用于在含碳量比较低的金属材料种类的冶炼。随着我国社会的进步，为了让冶炼效率有所提高，更加先进的机械设备将会逐渐代替人工经验的操作。

与人工经验控制技术比起来，静态控制技术主要是通过建立比较精确的静态控制模型，提高实验的科学性以及准确性，在人工经验的控制技术基础之上，把一些经验理论尽量转换成计算机当中较为精密的操作公式，并且以此来计算冶炼过程当中所需要的原材料，在一切工作开始的时之前就已经设定了参数。对实验过程当中的一些意外事件不能够及时进行调整，因此终点控制效率仍然存在很大的局限性，后期技术的创新以及提升也是至关重要，静态控制技术成为人工经验控制以及动态控制相互之间的一种过渡状态。

4 结束语

综上所述，转炉冶炼技术目前已经变得更加完善，甚至逐渐朝着大型转炉的控制技术方向发展。自动化的水平也会获得显著的提升，转炉冶炼的终点控制技术对提升生产效率以及产品质量的意义非常重要，面对多种不同的终点控制技术需要结合其实际的情况，选择适应性相对比较高的方法，尽量使其生产效率达到最高。