探究转炉炼钢过程的精细化控制

白文龙

陕钢集团龙钢公司 715400

摘要：转炉炼钢过程控制及造渣制度优化是转炉自动化控制的重要内容。转炉炼钢过程的有效控制与管理，是实现钢铁冶炼工序有序运行的重要举措，实践中多种杂质元素的氧化放热、升温、脱除等流程，在时间空间交互下，实现了元素的内在转化及参数的复杂多变，更显现了转炉炼钢过程的严谨性和繁复性。对此，本文基于过程管控视角，对转炉炼钢过程精细化控制展开讨论，通过分析不同控制类别，提出相应的优化措施，以期从全程把控视角，实现材料节约、降低成本、压缩周期，运用科学、合理的工艺模型为高效化、节能化钢铁生产与制造，提供可操作性保障。

关键词：转炉炼钢；精细化管控；自动化

自动化控制层面能够对转炉冶炼过程中枪位和氧气流量以及投料、副枪控制等方面，产生较大程度的影响，转炉炼钢过程是钢铁冶炼的重要环节和流程，同时也是一项开放性、复杂化的项目，受原材料、工艺技术，以及时间空间等因素的交互影响，呈现不稳定、非线性变化等特征。在流程精进、全局优化背景下，过程的精细化控制已然成为链接上下工序协同、有序运行的必要条件。也只有立足精准数据检测、元素合理转化、提高钢铁提炼纯度，做好过程的严谨把控，才能更深挖掘转炉炼钢过程的最大潜能，实现钢铁高效、节能、绿色可持续冶炼。

一、转炉炼钢过程的“点技术”优化控制

1.溅渣护炉技术的精细化控制

溅渣护炉技术虽多年来为转炉寿命延长做出贡献，但实践中也存在耐材消耗大、周期长、转炉底吹效果弱、降低钢水洁净度等问题。对此要基于转炉优化视角，压缩溅渣转炉冶炼周期、重视钢水冶炼过程中温度与成分的匹配性，有效把控炉渣氧化与钢水氧化的协同性，实施少渣炼钢方法，降低炉衬侵蚀度，并快速、定位喷补薄弱炉衬部位，实现溅渣护炉。此外，要根据实际情况不断调整出钢脱氧方案，并在后续钢水精炼过程中精准把控操作条件、规则，以期保障转炉炼钢过程的严谨性和稳定性。

2.转炉熔池均衡搅拌技术的优化

转炉吹炼前期，熔池温度较低脱碳反应中产生CO气泡，影响搅拌作用同时不利于转炉脱磷作业，钢水中杂质元素氧化放热、升温、脱除过程需要借助较强的搅拌动力辅助完成。但熔池搅拌不均衡，促使外在底吹搅拌动力源被过度挖掘与应用，同时搅拌力外溢诱发炉渣返干，造成一系列反应事件。对此，搅拌技术均衡性把控、熔池合理布局，以及转炉吹炼过程的改善等，都是提高搅拌效果的助力举措。那么可以从增强底吹供气力度、合理分配底吹元件、分散底吹气流等多元角度，实现搅拌技术的均衡性和优化性。

二、转炉炼钢过程工艺的精细化把控

当前，我国部分钢厂生产过程基本实现了自动化，从“一键式”炼钢可以看出，自动化在操作过程中的渗透与应用，以及自动化在转炉炼钢成产工艺中的精细化把控。转炉炼钢过程工艺的把控有助于冶炼流程的有序进行及各要素的合理内燃转化。其中过程把控内容主要包括以下几个方面：

1.氧气流量的精细化控制

每炉钢铁冶炼因其物料质量、重量、密度等规格的不同，因此对氧气需求有所不同，尤其杂质除脱环节供氧量相对较大，氧气流量的把控需稳妥、谨慎，氧气量过小碳、磷、硫等杂质难以脱除；氧气流量过大则损害钢水中贵金属合金，增加了冶炼成本。对此以高质量钢水冶炼、杂质顺利脱除为目标，精准把控氧气流量，有助于转炉炼钢过程优化和钢铁高水平生产。

2.物料投放的精细化控制

物料投放是转炉炼钢过程中的重要环节，物料配比、质量、规格、批次等要素的把控，是影响钢水质量、提炼比例的重要因素。物料的投放包括基础物料投放、造渣剂量投放等，其中下料环节物料的配比、成分和规格，需严格符合相关标准，造渣剂需依据物料投放时间、剂量分批、分次投放，结合炉渣数据的实时监测状况，确定造渣剂批量投放次序，并根据数据反馈信息及时做好预案策略，保障投料的科学配比，助力高质量钢水冶炼。

3.氧枪枪位的精细化控制

转炉吹炼工艺需借助氧枪枪位的精准把控，实现钢水的高效率冶炼。而氧枪枪位需结合实际需求，及时调整氧枪高低位，实现较高匹配性。其中对不同冶炼要求和不同阶段需氧量，氧枪需借助高低位配合操作，如借助炉内信息搜集工具，将不同时段炉内氧气需求量信息及时反馈给控制层，并依据预选方案做出合适的选择，自动调整氧枪枪位，保障氧枪与转炉较高匹配度。

三、转炉炼钢低氧化性出钢技术的精细化控制

1.转炉炉底维护技术的优化

炉底维护应从延缓工作层耐材减薄、控制炉底厚度上涨两方面考虑，以确保底吹搅拌效果的全面优化。其中想要保持底吹元件的高速、正常运转，第一要以炉内实际状况为前提，适当增加元件数量，增加气流强度，但要规避耐材反冲刷作用力产生的耐材损毁现象。第二，选择与底吹元件数量、强度相匹配的参数体系，确保熔池的均衡搅拌力，同时预留出部分调整空间。第三，随时检测和关注炉底耐材厚薄变化情况、底吹各路流量压力值等，调整、控制全炉底均衡性，提高底吹搅拌效果。

2.转炉低氧化性出钢技术的把控

转炉低氧化性把控有助于提炼高精度、高纯度钢水，降低炉内脱氧剂消耗量和冶炼成本，减少钢水精炼脱除负荷，提高冶炼钢材的质量。同时低氧化性精准把控利于钢水精炼速率的提升，降低水口堵塞现象，为转炉炼钢过程的有序巡行提供保障。首先对钢水精炼中氧含量、碳含量占比进行精准把控，便于真空脱气流程氧、碳深度脱除。其次，深度脱磷程度、工序的把控设计，确保钢水中碳含量的稳定性，提高高拉碳操作水平。另外，后搅拌工艺的精准把控利于转炉出钢技术的有序实施，为避免搅拌操作占用冶炼时间，引发钢水温度下降，则需以连铸要求和钢水质量要求为导向，精准把控后搅拌时间、强度，以此控制数据参数，实现多要素的匹配。

四、造渣制度的精细化控制

转炉造渣过程工艺的严格把控，利于减少造渣剂料的使用量、降低冶炼成本，同时利于深度脱磷、脱硫，较大程度提高钢水冶炼质量、纯度。从留渣、造渣标准入手，以降低成本、提高钢水质量为前提，优化成渣条件、规范实际造渣操作工艺，实现流程的精准把控。另外，依托转炉炼钢特征，通过创新制造高率氧枪喷头，调整供氧量和强度，形成炉内环形氧气空间，拓展氧气接触点，增强钢水冶炼的精度和稳定性。同时广泛的接触面促使喷溅现象有所缓解，规避了返干情况，降低了金属物料的消耗，侧面降低了冶炼成本和炉渣消耗量。此外，要加强对原物料配比和信息数据的检测，严格把控固体颗粒化渣剂和石灰的质量、比例，规范炉渣类别、规格，并将结果做出反馈，及时制定精细化控制方案，保障转炉炼钢水平的全方位提升。

参考文献：

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