第ｌ９卷总第７６期 ２０１３年第３期 特钢技术
Ｓｐｅｃｉａｌ Ｓｔｅｅｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．１ ９（７６） ２０１ ３．Ｎｏ．３
转炉炼钢终点控制技术研究及应用
刘超
（新兴铸管股份有限公司，河北邯郸０５６３００）
摘要：炼钢终点控制是转炉吹炼末期的重要操作，一一概述了转炉炼钢终点控制技术的发展以及人工
经验控制、静态控制、动态控制以及自动控制等不同类型的终点控制方法，并对各个类型终点控制技术的特
点进行了对比。 关键词：转炉；炼钢；终点控制
中图分类号：ＴＦ７１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４—０９７１【２０１３）０３—００５—０３
Ｓｔｕｄｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｎｄ－Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ０ｆ
Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
引言 Ｌｉｕ Ｃｈａｏ
（Ｘｉｎｘｉｎｇ Ｄｕｃｔｉｌｅ Ｉｒｏｎ Ｐｉｐｅｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｈａｎｄａｎ ０５６３００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ ｅｎｄ－ｐｏｉｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｂｌｏｗｉｎｇ．Ｔｈｉｓ 、ｐａｐｅｒ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ ｅｎｄ－ｐｏｉｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｎｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ
ｅｎｄ—ｐｏｉｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ ｓｕｃｈ ａｓ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｓｔａｔｉｃ ｓｔａｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｄｙｎａｍｉｃ ｓｔａｔｅ
ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｅｎｄ－ｐｏｉｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｌｓｏ
ｃｏｍｐａｒｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，Ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ，Ｅｎｄ—ｐｏｉｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ
转炉炼钢终点控制是转炉冶炼后期的重要操
作，其控制水平的高低直接影响着生产效率以及产
品质量。通常总是尽可能提前让磷、硫的含量降低
至终点所要求的范围内，故终点控制可简要概括为
终碳控制和钢水温度控制ｎ 。终碳含量过高不利于
磷、硫的脱除，而含量过低则又会增加钢中氧和氮
的含量。终点温度过高或过低，都导致副原料以及
冷却剂消耗量的增加，使冶炼时间变长，炉衬寿命
降低，金属消耗增加，从而影响钢的质量 。
转炉吹炼终点的控制主要经历了人工经验控制、
静态控制、动态控制和自动控制等几个阶段。与人工
经验控制相比，静态控制能够有效利用吹炼过程的初
始条件进行定量计算，并进行控制，使吹炼终点钢水
的温度与碳含量的命中率有所提高，但由于该方法仅
考虑始态和终态之间的差别，而未考虑各种变量随时
间所发生的实际变化，不能进行在线跟踪实时修正，
因而终点命中率提高十分有限。而动态控制则是在 静态控制基础上，应用副枪、炉气分析仪等来检测吹
炼过程中有关变量随时间变化的动态信息，依据检测
到的动态信息对吹炼参数及时加以修正，以达到预定
的吹炼目标，提高命中率。
本文分析总结了转炉炼钢终点控制技术的现
状，并对不同的终点控制方法进行了比较。
１转炉炼钢终点的人工经验控制
转炉炼钢终点的人工经验控制法主要有拉碳
补吹法和一吹到底增碳法。其中，拉碳补吹法是最
常见的人工经验控制法。
１．１拉碳补吹法
该方法是在吹炼后期根据人工经验来判定钢
中碳含量已达终点目标而停止继续吹氧的终点控
制方法。拉碳补吹法具有终点钢水含氧量低、终渣
ＦｅＯ含量低、终点钢中锰含量高、金属的收得率高、
氧气消耗少、终点钢水中气体含量低、脱氧剂消耗
少等一系列特点，特别适宜中、高碳钢的生产，但该
收件日期：２０１３－０９—０５ 作者简介：刘超，硕士，２０１２年毕业于东北大学，供职于新兴铸管股份有限公司。Ｅ－ｍａｉｌ：１Ｃ０８１４＠１２６．ＣＯｒｎ
． ６ ．
力‘法的终 一次命ｒ｝ ｉ十ｆ｛刈‘较低，多为５０％～７０％
１．２一吹到底增碳法
一吹到底增碳法址“低十 碳＋洲 ，ｌ＋增碳操作”
的人ｆ 经验控制力‘法在吹炼过秤 ＩＩ不抬枪、 倒
炉，根据人１ 经验将终点例 ｝Ｊ碳 址控制在＿Ｆ ，
温度控制在 ，一般在州整濉度后…铡，¨：钢过
程ｒｆＩ利川增碳法将俐ｔ…１均碳含 调怪剑合适范
该力‘法 仃热收入多、操作稳定、终渣ＦｅＯ ｆ，ｉ
高、化渣 、脱磷和脱硫牢高等 多优点．此力‘法
的终点一次命ｌＩＩ牢较高．多住８５％以
２转炉炼钢终点的静态控制
转炉炼例终 的静态控制就足在吹炼前彬掂
材料条件和所烁钠种的规格，ｆ｝ｌ汁算机汁算ｍ冶
炼 达到终点的 度和碳 Ｉｌ｝所淌牦的瓴气ｂ｝以
及冷却剂｝ 等在怪个吹烁过程Ｌ｝】／ｆ 考虑炉内Ｉ（：１
世以及温度的变化．／ｆ 进 时修 ＩＩ！ 终点静态
控制的火键址建● 准确的静态模 ，根据建模力‘法
的 同町分为 沦模 、统汁卡｝！ 、人Ｉ 神经 络
模 等 一
２．１理论模型
胖沦模 亦称为机 模 该模 址以冶金
过程的传输机 和反Ｊｌ；ＬＹＬＳ！Ｒ等为旗础。根据物料半
衡和热半衡 ‘程，参考生产实际并在一系列似设条
什下推导得 并建 模 的 在实际生， ｑＪ，｝｝１于
转炉炼钢过程复杂．影Ⅱ『ｌ】 素多，桀些物料平衡、热
半衡数据，还需 依 ｔｉ Ｉｔ没ｆ经验）条件进ｊ 确定．
此常规的机理模 ，·般为ＴｆＪＬ￣ｑ！半经验模 ，
所涉及的参数较多ｆ１＿小 控制
２．２统计模型
统汁模 依据 箱 卿．小号虑过程ｒｔ，的物
化学规律，只考虑系统输入 ｊ输ｆ“垃之间的 际
火系 在收集大 试验数据的琏础｝ ，Ｊ 刚数弹统
汁力‘法．统计计算过程 ｌＩ符丰 变 的变化币¨数值
米建、 帧删 该模 结构简 ，仇 于转炉冶炼影
响 索众多， 想｝｛＝』盖所仃的冶炼模式 ＾ 建．、 陇大
的数据库，Ｉ尺Ｊｌ叮 制了 适ｊ｝ｊ惟
２．３人工神经网络模型
人Ｉ 神经 络帧 发腱Ｊ 常快，现在 多
学将人Ｉ ｛Ｉ｝ｌ经 络技术ｊＨ于转炉炼钢的终 控
制 卡ｆＩ较于ｆ０统控制模 而青．…Ｉ于人ｌ 神经『舣】络
钉 学爿、『１组织、强 棒性和能以任意精度逼
近非线性 数的能力，Ｌ人』而琏于此所建● 的控制模
能准确的指导 生产， Ｊ１；Ｌｉｆｔ也越来越广泛 。 ３转炉炼钢终点的动态控制
转炉终点动态控制技术Ｌｉ－转炉冶烁的 、ｔ＂－期
…静态模 控制，进入钊冶炼 期则 过剐伦或炉
分析等技术对炉１人】 进ｆ ＩＩ、 ＩＩＡ ＇￣ 则，进ｆ 转
动态控制模 阶段 Ｉ１前 川较多的动念 制址
剐枪动态终点控制技术币Ｉｉ炉气分析动态终 · 工 制
技术
３．１副枪动态终点控制技术
剐枪动态控制技术址指 接近吹烁终 Ｉ．『，
熔池内插入剐枪，榆测熔池的温度干¨碳含ｆ ，许取
金属样根据榆测数 和化验结 。对静态帧 的
计算结 』』Ⅱ以修ｌＩ｝ ，确定达刮吹炼终 一 、 所 的供瓴
以及剐原料的加入： ，以提高转炉冶烁 功化牢
和终， 命ｒ 笨， 合汁算机实现埘转炉冶炼的动念
控制 剐枪技术的Ｊ ¨Ｊ做人地抛高Ｊ 转炉终 ｒ ，Ｊ
命ｃｆ１牢，减少＿ｒ倒炉次数，增 ｙ－转炉 Ｊ ：连续一 ，
提高ｊ，效率剐枪控 系统堰小 构 冬１ ｌ昕爪
÷ 圆 络ＩＩ－ 川糸统 厂 。 ］ Ｌ……… ． 臣巫互 贯 ． －１ ｜ Ｉ ｌ
Ｌ 回一一． 丽而 ｛ Ｉ．．．．．．．．．．＿＿ｊ ｔ
¨·…仓 Ｊ系统
ｉｇ．Ｉ（］ｏｎｈ【ｌｌ ｓＩＰ…（ ｒＩＩ１ｌ ａｓｓｉｓｈｍｌ ｌｆ‘Ｐ
在转炉冶炼过程·ＩＩ，剐枪进ｉ 次榆洲 ＩＩ久烁
术期进｛ 第一次检测 榆洲探头发ｆ¨的 处
传到静态和动态帧 计算机 汁 机通过动
态模 匦新进ｆ ｎ卜算，得 刽达终 ｆＩ ＭｌＵｉ：２， ，Ｊ吹
氧艟和冷却剂用 ．指导吹炼木期的操作 吹炼
过秤ｌ｝Ｉ榆洲用的址ＴＳＣ 探头．卡 川于ｆ！『！ｌＪ ｔｉ ｉ－ －￣ －
吹炼过程ｒｆＩ的 ＾度和碳禽 ｌＩ－，许取样供分析参
在吹炼终点时刻剐枪进 第二次取样、检测．丰
测定钢水濉度以及『ｌ ｌｌｌ瓴 ｝ｌ｝．进ｍｆ颅洲终点碳
Ｉ－此次榆测丰 川 ＦＳ（）刷探头．辛 榆洲的址终
，ｔ 、 铡水温度、氧含； 碳 ｌｌ｝以及液Ｉ 高度等 。”一
３．２炉气分析动态终点控制技术
于炉气分析的转炉动念控制技术址 吹炼
期通过连续榆测炉ＩＩ逸ｆｌＪ的炉 ｔ成分米汁算钢
水熔池的脱碳速率等，问接确定钠水成分及 ＾度，
Ｊ 埘系统及｝Ｉ’ｆｉＪ占ｌ ，预测吹炼终点，从 实现刈＿牟擘
炉烁钢终， 、 的动态 ｉ洲” 采ＪＩ Ｊ质皤仪刈 转炉炉
进｛ 分析ＩＩ寸．测 Ｉ ｖ．…／ ｔ分和范… 。
刘趔： ０炉烁钢终 ｔ 、 控 技术ｆｌ＿ｊ『究瞍ｊ－ 川 · ７ ·
ｊ转炉剐枪检测系统卡¨比，炉 （／ｈＹ￣技术投资
少，／ｆ ＾ ×ＩＪ‘ ｒ的炉 进 改造， 川
转炉炉 分析动态控制可以埘吹烁过 ＩＩＩ
产生的炉 成分干¨流：Ｉ；＝Ｉ进ｉ 连续榆洲 仉Ｉ炉
气分析址 利·ｌ＇ｕＪ接洲 力‘法，尢法 ：接洲定炉
做 ｈ｝， １『通过埘炉气成分的分析来捩得炉
１人Ｊ反心 息，根 模Ｊ 动态预报吹炼碳含
通过炉 分析过程ｌＩ“线 ｒ效颅洲炉淤返ｆ ｊ
喷溅，进 过 控制动态炼钢 ·， 炉 Ｃ分析
技术 濉度控制力‘ 预报彳『待提高１１６１
除剐枪控捌和炉 分析技术外，转炉炼钢
终点的动态控制技术还 一 它力‘法，殳【】光
、 ：法：…十炉『Ｉ火焰光 会随吹烁过程 现一
定规ｆＩｔ的变化， 经 ｒ利川光学法来判断转炉
烁俐终点的尝试 此外，还 模式识圳法和纹
州分析法。 卡Ｉ！ ！圳法址将 像分为 ：｝：ＩＸ
域，以特定ＩＫ域１人ｊ特 像素点的 现慨率为特
， 模 ｉｊｌ刖 段来 圳和判断炼铡终点的
力‘法；纹州分析法址利川 像处 Ｉｆ，的纹 分
析法，越ｉ过分析雨Ｉ比较由、１ Ｉ ｉ火焰 像的纹 结
构特 干¨变化米判断吹烁终点 …＿ｆ这儿利，力‘
法的命『ｆ１率不稳定，波动范 人，凶此未能得
到广泛心．ｆＩｊ
４转炉炼钢终点的自动控制
２０世纪８０年代术期开始…现转炉令『｛动吹烁
技术，在转炉动态控制的 础ｆ 采川以下技术呵实
现转炉吹炼的令广１动控制：
（１）炉渣在线检测技术，实时榆洲和训 炉渣状态；
（２）剐枪动态控制技术或炉气在线分析技术，检
测币Ｉｌ颅测熔池碳禽 及温度；
（３）模糊判断和神经Ｉ卅络系统．调整控制模刭；
（４）ｊ 它控制技术，调祭和控制钢水碳禽越和
度及 个吹炼过程
采川转炉炼钢ｎ动控制技术，可以实现 补吹
倒炉ｆｆ；钢，终点碳 和温度命中牢一般可达８５％
以卜－Ｉ１前， 于人 ‘建设和资金投入等问题，
『人Ｊ大多数转炉的装备和控制水平还较低，仍处于经
验控制向ｒ１动控制的过渡阶段 ５结语
在转炉吹炼终点控制『｛｜， 根据 体条什采取
适 ｆ１：的操作力 法，以取得较为理想的吹炼效果．１ｈ
卡受条什限制， 的符类终点控制仪器及技术难
以在我Ｉ Ｉ｛Ｉ／ｊ、７ 转炉吹烁一ｆ 得刮推广，所以…１｛＝ｆ
１人】大部分ｒ｛Ｊ小 转炉仍采川人ｌ 经验控制…钢
针埘我Ｉ叫ｒ｝ｌ／ｊ、掣转炉的现状，在 改变转炉设衍
需 火 投资的前提下，提高终点命ｌ｝｜率 采川
炉气分析技术，激光气仆分析 ，ｔ－／Ｌ资小、运行成本
低、榆修和维护： 小、系统稳定性高， 在预测炉渣
返 喷溅 而优势也很明显：期 木米能开发
ｆｌｊ结构简捷、造价低廉、· 能稳定Ｍ．效果良好的新
终点任线榆洲装置，满足吹炼终点 控的 求
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