转炉炼钢过程工艺控制分析

转炉炼钢过程工艺控制分析

雷豪

广东横琴粤澳深度合作区老骥供应链管理有限公司 519030

摘要：转炉炼钢的工艺控制可以控制冶炼温度、氧气喷吹速度、废钢加入量等参数，从而控制钢材的成分、温度和杂质含量等，提高钢材的质量和性能。文章基于转炉炼钢过程控制的作用，提出在转炉炼钢过程中，要控制熔池温度、控制炉渣中FeO含量、对氧枪枪位进行模糊控制、合理加入造渣料，进而提高钢材质量、节约能源和资源、降低环境污染。

关键词：转炉炼钢；过程控制；熔池温度

引言：在钢铁生产过程中，转炉炼钢是一种主要的炼钢工艺，它在高温和高压环境下进行冶炼，将生铁和废钢等原料转化为高质量的钢材，转炉炼钢工艺的发展与钢铁工业的现代化息息相关。随着工业发展和科技技术的进步，社会对钢材品质和性能的要求越来越高，因此对转炉炼钢工艺的精细化控制也变得尤为重要，所以就要对其控制方法进行分析，提升控制效率，优化钢材质量。

1.转炉炼钢过程控制的作用

转炉炼钢过程控制在钢铁生产中起着非常重要的作用，通过转炉炼钢的过程控制，可以准确控制炉温、氧气喷吹速度、废钢加入量等参数，从而控制钢材的成分、温度和杂质含量，进而确保钢材的质量和性能达到设计要求，满足了客户的需求。在过程控制中，通过自动化和智能化的控制系统，可以实现对转炉炼钢过程的精准控制和优化，提高生产过程的自动化水平，减少人力投入，并提高生产效率和产能。此外，精确的过程控制，可以优化炼钢过程中的能源消耗和原料利用，减少废料产生，降低能源和原料的消耗，提高资源利用率，从而降低生产成本。由于转炉炼钢过程中会产生废气和固废，其中含有有害物质，所以就要通过工艺控制，来减少废气和固废的排放，降低对环境的污染，并保护生态环境。通过过程控制，可以实现批次之间的一致性生产，保证产品质量的稳定性和一致性，提高产品的可靠性和可追溯性，增强企业的竞争力。总的来说，转炉炼钢开展过程控制不仅能够提高钢材质量，节约能源和资源，降低环境污染，还能提高生产效率，保证产品一致性，这些作用对于钢铁企业的可持续发展和竞争力具有重要的意义。

2.转炉炼钢过程的工艺控制方法

2.1控制熔池温度

熔池温度的控制直接影响到钢材的成分和性能，为了控制熔池温度，可以调整氧气喷吹流量，氧气喷吹是转炉炼钢过程中的主要加热方式。首先，通过调整氧气喷吹流量，可以控制炉内氧气供应量，从而影响熔池温度的升降，例如，在控制过程中增加氧气喷吹流量，就可以提高炉内温度；而降低氧气喷吹流量，则可以降低炉内温度。其次，可以加入炉料，通过炉料自身的吸热作用来调节熔池温度，例如，加入废钢等物料可以降低熔池温度[1]。再次，在控制温度的时候，也可以通过调整炉内氧气的供应量和分布，来控制熔池温度的分布。最后，通过搅拌操作，可以促进炉内热量的均匀分布，从而实现熔池温度的均匀控制。在转炉炉体上安装温度传感器，实时监测熔池温度，并利用控制系统进行反馈控制，调整氧气喷吹速度、炉料加入等参数，以实现熔池温度的精确控制。通过合理的工艺控制方法，可以保证转炉炼钢过程中熔池温度的稳定性和一致性，从而提高钢材的质量和性能。

2.2控制炉渣中FeO含量

第一，调整氧气喷吹流量，氧气喷吹是转炉炼钢过程中的主要加热方式，也是控制炉渣中FeO含量的关键手段之一。通过调整氧气喷吹流量，可以控制炉内氧气供应量和燃烧强度，从而影响炉渣中FeO的氧化程度，进而达到降低炉渣中FeO含量的效果。第二，加入氧化剂，在炼钢过程中，可以加入适量的氧化铁等氧化剂，这些氧化剂可以提高炉渣中FeO的氧化程度，降低FeO含量。第三，通过调整炉内氧气的分布，来控制炉渣中FeO的氧化程度，例如，提高枪位可以促进Fe的氧化，提高FeO含量。第四，利用温度传感器和控制系统，通过在转炉炉体上安装温度传感器，实时监测炉渣温度，并利用控制系统进行反馈控制，调整氧气喷吹速度、氧化剂加入量等参数，以实现炉渣中FeO含量的精确控制。第五，优化炉渣配方和化学成分，调节炉渣的性质和氧化还原环境，从而影响炉渣中FeO的含量。例如，增加炉渣中的氧化剂含量，或者添加具有氧化能力的物质，进而降低炉渣中FeO含量。通过合理的工艺控制方法，可以保证转炉炼钢过程中炉渣中FeO含量的稳定性和一致性，从而提高钢材的质量和性能。

2.3对氧枪枪位进行模糊控制

在转炉炼钢过程的工艺控制中，对氧枪枪位进行模糊控制是一种常用的方法。通过模糊控制，可以根据实时的工艺参数和反馈信息来调整氧枪的喷吹位置，从而实现对炉内氧气供应的精确控制。模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它利用模糊规则来处理模糊的输入和输出，通过模糊推理和模糊调节，得到控制量的输出。例如，在对氧枪抢位进行模糊控制时，就要根据炉内温度和烟气成分等参数，确定模糊控制的输入变量，如炉内温度偏差和烟气成分偏差。模糊控制的量化因子Ke、Kec以及比例因子Ku由以下公式所得。

在上述公式中，a1、a2、a3分别是偏差、偏差变化以及输出的最大值，而b1、b2、b3则是偏差、偏差变化以及输出的最小值，通过模糊控制，最终得到模糊输出，将模糊输出转化为实际的枪位调整量。这一步可以通过设定一组模糊输出与实际控制量之间的映射关系来实现。根据实际的反馈信息，不断调整模糊控制的参数和规则，以优化控制效果。通过对氧枪枪位进行模糊控制，可以根据实时的工艺参数和炉内情况，调整氧气喷吹的位置，实现炉内氧气的均匀分布和控制。这样可以提高炉内的温度均匀性和氧化反应的均匀性，从而保证钢材的质量和性能[2]。

2.4合理加入造渣料

通过控制造渣料的加入量和配方，可以调节炉渣的性质和组成，从而实现对炼钢过程的控制和优化。造渣料是指用于炉渣形成和调节的原料，一般包括石灰石、白云石、钢渣等。通过加入不同成分的造渣料，可以调节炉内的氧化还原环境，控制炉渣中的氧化性和还原性。例如，加入氧化剂可以增加炉渣的氧化性，有利于钢水中杂质的氧化和脱除。炉渣的黏度和流动性对炼钢过程中的炉渣运动和钢水的渗透有重要影响，加入适量的造渣料，可以调节炉渣的黏度和流动性，使其具备良好的渗透性和运动性，有利于炉渣的排出和钢水与炉渣的分离。渣的化学成分和成分比例对炼钢过程中的温度控制、钢水成分控制和夹杂物去除等方面起着重要作用。所以要在第一批渣料基本都熔化之后，再加入第二批渣料，必须要在吹炼终点前的3-4分钟完全加入。通过加入适量的造渣料，可以调节炉渣的化学成分和成分比例，从而实现对钢水成分和温度的控制。根据具体的炼钢工艺和工作情况，合理选择造渣料的种类和使用量，以及控制造渣料的加入方式和时间，以实现最佳的工艺控制效果。

结论：综上所述，对转炉炼钢过程工艺控制方法进行分析，们可以提升炼钢工艺的效率，增强自动化生产水平，让钢材质量更加稳定。在进行控制的时候，主要是从熔池温度、FeO含量、氧枪枪位、造渣料等入手，对这些方面进行控制，进而降低能源消耗，提升炼钢效率，促进钢铁企业可持续、稳定的发展。

参考文献：

[1]周广,王刚,刘磊. 转炉炼钢过程工艺控制发展问题思考 [J]. 冶金经济与管理, 2023, (05): 11-12+15.

[2]张振杰. 转炉炼钢过程工艺控制的发展与展望分析 [J]. 冶金与材料, 2021, 41 (04): 55-56.