王玉明
摘要 ：我國鋼鐵生產的重要技術就是轉爐煉鋼，該技術在鋼鐵經營生產當中有著不可替代的作用，并且因為當下的科技技術的轉型以及一系列的改革要求，所以提高轉爐煉鋼技術也顯得非常重要，在實際的煉鋼過程當中，相關的技術人員一定要進行煉鋼終點的控制，必須做好轉爐煉鋼終點的檢查工作，其直接關系到整個作業的效率和產品的質量，因此對技術人員的操作水平提出了較高要求。本文從了解當前我國轉爐煉鋼終點技術在應用方面及發展方面的基本情況入手，結合人工經驗、靜態、動態等多方面控制技術來強化認知，以此來更好地了解不同技術的應用特點，致力于充分發揮多種終點控制技術應用效果來提升整體工藝水準。
關鍵詞 ：轉爐煉鋼 ；終點控制 ；技術應用
隨著社會經濟的不斷發展，生活方面的各個行業對于鋼鐵的需求越來越大，質量較好的鋼材已經成為市場的首要選擇，因此為了促使鋼材行業滿足市場發展需求，我國鋼鐵行業則要做出技術性的變化，以此通過技術優化的方式，生產質量較好的鋼材，促進整個該行業的發展，促進國家的發展。
1 轉爐煉鋼終點控制技術的現狀
自上世紀轉爐煉鋼技術被提出，轉爐煉鋼技術是行業從事者的智慧結晶，是勞動人民的無數次實踐以及汗水揮灑的結果，在現如今煉鋼鐵的過程中 , 轉爐煉鋼已經成為了一項發展的重心，也被煉鋼企業關注和管理。在現階段我國的經濟社會不斷發展的狀況下，轉爐煉鋼生產技術也被廣泛的應用和推廣，其中轉爐煉鋼技術在應用的過程中，自身也向著新型的發展技術和模式發展下去。但是終點控制技術在轉爐后期操作中也存在著一系列不可避免的問題。轉爐煉鋼技術其技術的主要原理是在鋼鐵生產過程中對于鋼鐵鋼水的溫度以及鋼鐵的碳含量的控制技術，后期伴隨著信息化技術的不斷發展，信息化技術也被運用大轉爐煉鋼技術中，從而在煉鋼中運用轉爐煉鋼技術，通過實際的數據進行那個轉爐煉鋼的的情況分析，最后才形成了終點控制技術。在終點控制技術的發展過程當中，最開始因為各項技術以及勞動的不完善，該技術的運用并沒有顯著性的效果，在實際的鋼鐵生產當中，轉爐煉鋼技術并沒有將碳含量控制技術發揮到實際，并沒有實際化的對于鋼鐵生產產生影響。反而消耗大量的鋼鐵原材料，從而降低了鋼鐵的生產效果。在后期的不斷發展當中，伴隨各項技術的不斷完善以及勞動人員的技術水平的不斷提高，生產設備的不斷完善，信息化計算機技術補足了鋼鐵生產中找你爐煉鋼技術的某些缺陷之處，通過計算機的細化的數據分析，掌握了煉鋼過程中的真實性數據，并且能夠實時監測煉鋼過程中的各項事宜，促使轉爐煉鋼技術得到了一定的技術轉型，成為了真正的自動化信息煉鋼技術，并且在煉鋼中取得較好的發展，并且取代了部分人工操作。轉變為更加可空話的操作技術，發展到如今，各個大型煉鋼生產廠家，已經進行了鋼鐵聲場轉爐煉鋼技術的普及并且在科技的不斷的發展中，進行轉爐煉鋼技術的完善，以此促進鋼鐵行業的不斷發展。
2 轉爐煉鋼終點控制技術的發展現狀
轉爐煉鋼技術在信息化沒有得到普及之前依然依靠人工操作進行，因此，在項目進行中難免會出現一些問題。項目的完成與否要依靠鋼水的變化情況和質量來確定。水中的碳含量必須通過火焰形狀、飛濺和鋼水溫度的常見變化來控制，并且各項細化的變化數據主要由工作人員依據工作經驗進行判斷，所以其誤差性可想而知。這其中如果存在工作人員的判斷出錯或是經驗不足判斷失誤等等認為因素，那么其都會為鋼材的質量造成不可預估的影響。當下，我國的鋼鐵行業，主要通過對于鋼鐵鋼水的數據進行觀察的方式、以及鋼鐵溫度及其他方面的變化的狀態的控制進行判斷鋼鐵的質量情況。信息化發展下的轉爐煉鋼技術通過信息化數據的形式對于以上溫度以及鋼水數據進行細化的分析，并且展示在工作人員面前，避免了人為的判斷，并且還可以進行溫度以及其他方面的控制。為鋼鐵生產提供了技術方面的保障。轉爐鋼生產的控制技術主要通過溫度以及碳含量情況進行判定。因此工作人員一定要細化的進行溫度的控制，避免溫度產生誤差，影響鋼水碳含量，最終為產品質量做出影響，從而浪費生產資源。
3 轉爐煉鋼終點控制技術分析
3.1 人工控制技術
3.1.1 拉碳補吹法
當下轉爐煉鋼技術仍以人工為主要控制方式，其主要依靠人工操作進行，在鋼鐵生產中，相關的鋼鐵生產數據依舊是人工經驗進行控制，其人工依據是按照碳含量中是否終止吹氧操作。碳鋼和碳鋼的生產多采用拉拔加吹碳的方法。由于碳的目標含量比較高，可以通過氧化的程度進行細化的判斷，在回火中工作人員可以選擇添加材料的時間并且作為根據，后進行最終的判斷進而使用正確的方式方法，節省時間，減少原材料的浪費情況，并且保障鋼材的質量。
3.1.2 直吹增碳法
在轉爐煉鋼技術中可以選擇實施直吹增碳法方式，進而減少其他不確定性因素為鋼材質量帶來的影響，進而達到工程的相關標準要求，促進工程質量的提高，將數值進行合理化的控制。吹法不僅減少了補吹的時間，而且縮短了總操作時間，工作效率和沖擊力會更大，這種方法對低碳鋼的生產非常有利。在進行轉爐鋼制造時，一定要意識到制造過程中需要注意的操作點問題，以此能夠有效的進行技術方面的控制，其次在煉鋼過程當中，在添加原材料時，可以觀察煉爐的實際狀況，對于狀況的判斷大部分取決于工作人員的經驗。并根據材料的時間以及要投入量問題進行標準判定，在從中發現不足之處。如在觀察早期成形鋼的氧含量時，可以進行氧含量已經超標的鋼材的調整，運用直吹增碳法，其是一種較為簡單化的管理方式方法。在通常情況下，在鋼鐵煉制過程中能夠對原材料以及氧含量等等調整指標、參數和控制方法，進而有效的保障鋼鐵煉制時間以及質量問題，促進行業的發展。
3.2 靜態控制技術
由靜態控制技術名稱可知，靜態控制技術是在一個事先預估的情況下進行鋼鐵冶煉操作的，以控制靜態模型的方式，進而按照細化的編著控制相應的碳的含量，以及鋼種在生產之前的碳需求量與要吹入轉爐中氧氣量的大小，根據煉鋼所需的終點控制標準確定碳含量與合理溫度區間，在實際的冶煉過程中借助事先預估所確定的靜態模型進行生產操作。該技術在我國煉鋼行業發展迅速，應用范圍廣泛。是實現鋼鐵工業自動化的關鍵技術。要實現靜態控制，首先要實現物料平衡和熱平衡，并在此基礎上建立數學模型具有實際使用價值，可以起到預測作用。根據不同的應用場景，靜態控制技術可以分為三種數學類型可以支持的機型。使用物料平衡方程，基于假設，最終通過計算實際參數，如實際爐溫、重量和鐵水含量等得到，最后推導出，二是增量模型的應用。事實上，它也是基于當量比。將爐內溫度和各種因素的轉化效果視為一個連續函數，通過函數圖的變化來判斷爐內情況，為下一步精煉爐提供數據依據。三是機理模型 ：機理模型需要考慮的參數較多，主要是對冶煉過程中的各種參數進行分析，進而通過計算得出相應的數據，并進行熱平衡計算，得出相應的模型，主要包括廢鋼，鐵水以及石灰的模型。但是此種模型所涉及的參數較多，不易控制，因此模型的準確度相對較低。除此之外，因為轉爐煉鋼的過程中有許多反應機理尚未探明，所以在進行模型構建時通常會借助人工的經驗，也就使得機理模型的建立是半經驗半機理。四是統計模型 ：統計模型的建立前期需要準備的工作較多，因為其只考慮輸入量和輸出量，并根據這兩種參數得出具體的分析。想對其他模型來說，統計模型由于考慮的參數較少，因此操作簡便，但是模型的建立需要參考大量的數據，建模前期工作量較大。然而一旦模型建立，那么終點的準確率便會有所提高，由于只考慮輸入量與輸出量，所以在冶煉過程中其他的不良因素可以不被考慮其中，因此減少了隨機因素的影響。五是人工神經網絡模型由于科技的發展，人工神經網絡模型的發展也越來越快速，已經被廣泛的運用到靜態控制中。由于人工神經網絡具有自學習、自組織、強魯棒性和能夠逼近任意非線性函數的能力，因此為靜態控制建立數學模型的困難提供了更好的解決方法。
3.3 動態控制技術
目前轉爐煉鋼技術所采取的動態控制技術主要分為兩大類，一種則是動態關鍵控制技術，另一種則是爐氣分析的動態端點控制技術。動態關鍵控制技術是根據相關的記錄數據進行數據的修正以及數據的控制，其能夠提高煉鋼生產過程的數據有效性，對于技術生產有著重要的作用。第二種方法在回火的最后一步中使用最多。這種方法對專業技術人員的要求較高。專業人員必須在爐口上分析爐氣成分，以實現鋼浴的冷卻，然后對鋼水進行評估。其他成分的用量是否準確還必須檢查適當的溫度才能達到最終目標。相對于傳統的技術方法，靜態和動態控制技術采用了比手動技術更精確的先進技術。一方面實現了理論與公式的高效轉換，另一方面實現了熔煉參數和指標的合理優化。在端點控制效率方面明顯高于人工技術。盡管如此，目前我國部分鋼廠采用靜態控制技術和動態控制技術，控制效率仍然較差。這就要求鋼廠在注重參數值的合理控制的同時，加強相關技術的改進和優化。爐氣分析的動態控制法主要是可以實現對煉鋼轉爐過程中的連續檢測，從而更好的對參數進行及時的調整。這種檢測方法相對來說較為全面，因為在此過程中不僅可以得出相應的碳含量，還可以測出在煉鋼過程中的雜質，進而幫助操作者通過分析調整終點的確定，提高準確率。
3.4 自動控制
在具體的煉鋼技術項目中，其所需溫度以及糖含量有著密切的關系，這些問題在轉爐煉鋼技術中都得到了一定程度的控制。例如在當下的熔體監控中加入了計算機的使用。對煉鋼的具體溫度有了詳細化的科學化的控制以及掌握。其對于鋼鐵發展有著巨大作用，裝計算機的主要目的是控制熔煉過程的溫度和含碳量，避免熔煉過程中要求的要求突然變化，影響熔煉結果，并在一定程度上提高鋼水的熔化溫度，影響碳含量的速度。
自動化技術的發展，一方面也促進鋼鐵行業的發展。自動化作為檢測技術，其能夠起到對于鋼鐵煉制過程中的有檢測效果。在熔煉過程中，該技術可以控制鋼水中的溫度參考和碳元素的質量分數。而且減少了大量的人工操作不便，增加了安全性，促進了行業的全面的質的提高與發展。自動控制法是目前轉爐煉鋼終點控制法中較為準確和先進的方法，準確率最高可達 95% 以上，因此相關企業要想提高煉鋼的質量，需要加大自動控制發的使用。目前，通過自動控制方法主要可以實現以下幾種數據檢測。①爐渣在線檢測，監控并調整爐渣的狀況。②爐氣在線分析，進一步預測熔池碳含量和溫度。③模糊判斷和神經網絡系統，調整控制模型。④副槍動態控制技術，檢測鋼水的溫度和成分，調整和控制鋼水的碳和溫度。
3.5 發展趨勢
①節能環保技術進步 ：在保護環境的要求不斷提高，人們的環保意識也逐漸增強的大環境下，鋼鐵的生產也必須與環境協調發展的步伐保持一致。因此在未來的技術研究當中，要優化“負能”工藝，加大對各裝備與技術的投資，同時要積極采用多角度多方面的綜合節能方法，實現真正地“負能煉鋼”。在整體的工序當中，要降低工序的能耗，并且增強能源的轉換和循環利用。對各種可再次利用的能源要積極發掘，例如煉鋼之后的余溫，可利用其熱度開發新的使用途徑。還有煙氣能量，可對其進行高效的轉換，冷卻水的余熱回收也是能源再利用的重要措施。優化工序的流程，縮短工序的時間并且保證工序之間環節的銜接要有效節能，才能夠實現高效化的轉爐煉鋼。另外，可以采用一些節能的物理方法或者化學方法進一步對煉鋼工序中的節能潛力進行挖掘。煉鋼的過程中要做好煙塵的處理，利用干法除塵技術，減少煙塵對大氣的污染同時也能夠在一定程度上節約水資源的使用。并且，要加大全過程的保溫措施，實現鋼鐵廠的低溫制度運行，最大限度地節約能耗。②在小型化的轉爐自動化水平提高 ：我國的轉爐發展關注于大型的轉爐控制技術，但是還存在著許多中小型的轉爐，這些中小型轉爐的自動化水平應該朝著更加科技化的方向發展。許多小型的轉爐承載量較小，并且終點的命中率也比較低，運用技術的環節與程序受到了許多限制，在大部分的情況下還是要采用人工經驗的方法進行控制。因此對中小型的轉爐自動化的控制水平必須要重視與提高。③加大科學設備的使用 ：科學技術的發展讓鋼鐵自動化生產邁向日程，要早日實現鋼鐵機械化的目標首先要加強科學機械設備的使用，如今的冶煉工藝人工操作的占比大，而技術人員的專業水平以及管理經驗又是影響整個環節的重要因素，這些不可控地因素極大地影響著冶煉的精準化，在拉碳補吹法中就存在著較大的誤差。因此要加大創新的技術與能力開發更加先進的機械設備，在使用的過程中不斷完善有關的工藝，利用科學有效的管理方式減少人工經驗的操作，當然，這種科學化的機械設備必須保證在使用的過程中擁有人工經驗，而這就必須要做到在自動化的道路上將科學機械設備的運用與人工經驗進行有效的結合，不斷提高產品的質量。而其中的技術人員也必須不斷提高自己的專業素養，用更高的行為準則來約束自己，在冶煉的實踐當中提高自己的能力，并且積極創造新的元素去適應時代發展下煉鋼領域的需求。制定管理中的科學指導方案，提高整個冶煉過程的精準度，同時也提高冶煉的效率與科技水平。
3.6 轉爐終點控制技術的展望
轉爐終點控制技術的發展經歷了四個不同的階段，從最開始的人工經驗控制法到后面的自動化控制法，不僅展現了我國的科技進步，更是可以幫助我國的煉鋼使用快速的發展。但是由于不同煉鋼廠的規模和技術水平有所差別，因此在轉爐終點控制技術還存在一定的問題。此外，目前我國爐型的類型相對不夠完善，在發展過程中很大程度上會由于于爐型而受到阻礙。目前我國的轉爐發展更加趨于大型化，一些小型的轉爐已經逐漸被閑置，但是由于大型爐型還有一些限制，還受經濟的影響，因此小型的轉爐還有存在的必要性。首先，目前小型轉爐的自動化水平較低，在使用過程中更多的是要依賴人工經驗，從而使得準確率較低，針對此問題主要是需要不斷的加大投資力度，使人工智能來促進小型轉爐的進一步使用。其次，目前我國大部分使用的是中型爐，馬鋼、本鋼、攀鋼都都是選用了爐氣分析設備來進行轉爐終點控制，并且取得了較高的準確率。轉爐煉鋼終點控制技術對于煉鋼過程中有著重要意義，在我國科技不斷進步的背景下，應該不斷加強對重點控制技術的研究，以此來提高終點的準確率，促進我國鋼鐵行業的發展。
4 結語
因為其他因素的干擾以及條件的限制，當下的煉鋼技術發展手段并不能在國內大范圍的進行發展，因此，許多鋼鐵生產機構依舊運用人工化的生產操作方式，基于此，我國在鋼鐵行業的發展中依舊需要改善相應的技術問題，發展新式的鋼鐵生產技術，減少成本，提高鋼鐵生產的穩定性，在未來，希望能夠有更加多的更精密的鋼鐵生產自動化設備，進而幫助鋼鐵行業實現全面發展，促進國家的全面化發展。