關永永，蘇 磊，蔣興昌

(寶鋼集團八一鋼鐵股份有限公司，烏魯木齊830022)

自動化煉鋼是目前最為先進的轉爐吹煉控制技術，可提高鋼的產(chǎn)量、質(zhì)量，同時能夠降低能耗及成本，對于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼，提高煉鋼生產(chǎn)技術水平有顯著的經(jīng)濟效益。副槍是目前國內(nèi)外大中型轉爐煉鋼不可或缺的檢測工具和過程控制工具，是實現(xiàn)自動煉鋼控制的必要手段和方式。轉爐采用副槍控制，可以在不中斷冶煉及不倒爐的情況下進行測溫、定氧、定碳、取樣操作。副槍TSO(定氧定碳)探頭，副槍測量出吹煉終點熔池內(nèi)的實際溫度和定氧含量，從而獲得鋼水成分、碳含量信息。通過TSC副槍探頭提供的信息經(jīng)由計算機模型計算冷卻能及需要噴吹氧耗，可最終接近煉鋼終點碳溫要求，當符合工藝要求時即可直接出鋼。采用副槍系統(tǒng)，可以在吹氧過程中進行測溫、定氧、定碳以及采樣，通過計算機系統(tǒng)進行快速分析，及時調(diào)整吹氧量，可提高煉鋼命中率，并且大大縮短冶煉周期。

1 實驗材料和方法

實驗采用150t轉爐副槍，TSC(結晶定碳)、TSO副槍探頭(定氧定碳);人工測溫槍，鋼水取樣器，樣勺樣模。本次試驗是基于煉鋼廠150t轉爐現(xiàn)場生產(chǎn)實際所得，為了數(shù)據(jù)具有準確客觀和可比性，所取數(shù)據(jù)均為同一班組生產(chǎn)同一鋼種和同一操作者操作，冶煉完整一爐鋼為實驗基準。轉爐吹氧結束提槍為本次實驗開端，轉爐副槍測溫取樣或爐前倒爐人工測溫取樣操作為實驗過程，鋼水溫度和樣品完整測出結果為結束進行實驗對比分析。

2 結果與討論

圖1為轉爐副槍測量啟動進行完整的測溫取樣周期流程圖。冶煉吹煉結束，關停吹氧，提升氧槍并啟動副槍TSO(定氧定碳)探頭，副槍測量出終點熔池中鋼液實際溫度及氧含量，通過定碳儀推算出碳含量，同時取樣進行成分分析。轉爐副槍從啟動測量周期到測出溫度和定氧定碳用時46s，當符合終點要求即可直接出鋼。副槍啟動測量周期無人工干預，減少人工成本，避免人工測溫取樣過程與高溫金屬液體接觸，從而大大降低因倒爐產(chǎn)生的不可預知風險。副槍在啟用全自動模式后無需人工操作每一步環(huán)節(jié)，只需啟動裝探頭按鈕和啟動測量按鈕，節(jié)省了操作人員時間與精力。

圖1 副槍測量周期流程圖

圖2為人工測溫取樣流程圖，由圖中可知人工測溫取樣過程全程人工參與，冶煉后期人工判斷吹煉結束，開爐工提升氧槍至設定高度，轉換傾動旋鈕，二助手接受信號開始倒爐至合適角度，煉鋼工目測鋼水溫度及化渣情況后判斷是否適合測溫取樣，煉鋼工指揮爐前工進行測溫取樣，測溫取樣合格后煉鋼工指揮二助手搖爐至零位。人工測溫取樣過程至少三人協(xié)同才能順利完成，倒爐過程中人員與高溫金屬液體(鋼水溫度1 550℃～1 700℃)近距接觸，容易因站位不當或熔池內(nèi)鋼液與輔原料反應不完全導致鋼渣翻騰灼傷人員，風險性較高。

圖2 人工測溫取樣流程圖

圖3為轉爐副槍TSO(定氧定碳)探頭測溫取樣和人工測溫取樣過程時間對比，實驗過程均由同一班組生產(chǎn)同一鋼種，采集十次作對比。由圖3中可知，副槍TSO(定氧定碳)探頭測溫取樣過程耗時均勻，波動較小，從啟動測量到結束整個過程用時在120s左右，人工測溫取樣平均用時192s，時間波動較大，主要是由于人工操作導致測溫取樣時間變化較大。由圖3中對比可知，副槍TSO(定氧定碳)探頭測溫取樣所用時間相比人工測溫取樣時間普遍較短，由表1數(shù)據(jù)可知，二者之間測溫取樣時間相差最大時達到117s，接近2min，相差最小為42s，平均相差72s。

圖3 轉爐副槍和人工測溫取樣時間對比

表1 副槍測溫取樣和人工測溫取樣時間 /s

圖4為終期樣品取出送到化驗室分析得出化學元素含量所用時間對比。終期樣品化學元素含量獲得經(jīng)過以下四個步驟:探頭中取出高溫金屬樣品→冷水快速冷卻→高速打磨機拋光打磨→能譜儀成分分析。取樣送樣到獲得鋼水成分，全程人工操作。根據(jù)人工操練熟練程度不同耗費時間會有波動，但波動不大。樣品取出到成分獲得用時120s到180s之間，即2min～3min時間。

圖4 送樣時間對比

目前煉鋼廠150t轉爐冶煉一爐鋼水標準周期為38min～41min，轉爐副槍測溫取樣平均用時2min，占整個冶煉周期4.88%～5.26%;人工測溫取樣平均用時3.2min，占整個冶煉周期7.80%～8.42%，二者相比相差2.92%～3.16%個百分點。副槍取樣送樣與人工取樣送樣時間相差不大，用時最長為180s，最短為120s，平均用時150s左右，送樣平均時間占整個冶煉周期的6.1%～6.6%，耗費時間較多。隨著副槍技術的熟練運用，根據(jù)副槍提供終點信息，普碳鋼可直接出鋼，減少了因送樣分析耗費的時間，可縮短整個冶煉周期2min～3min。

經(jīng)驗豐富的煉鋼工可根據(jù)金屬液滴形成的火花和鋼樣表面形狀來判斷鋼液碳含量高低，根據(jù)經(jīng)驗和終點溫度判斷出鋼與否。轉爐副槍的投入使用使鋼水終點碳含量判斷更加穩(wěn)定，鋼水氧含量控制準確，轉爐副槍可快速提供終點碳含量及氧活度等數(shù)據(jù)，為煉鋼工快速判斷出鋼提供了依據(jù)，可以更加準確的進行脫氧合金化操作，減少合金消耗，提高合金收得率，有利于品種鋼冶煉，在高節(jié)奏生產(chǎn)過程中提高了產(chǎn)量同時確保了鋼水質(zhì)量。

3 結語

通過轉爐副槍的開發(fā)和應用，減少轉爐倒爐和人工測溫取樣次數(shù)，避免與高溫金屬液體的接觸，提高了安全系數(shù)，同時縮短冶煉周期，提高煉鋼產(chǎn)能，降低人工成本。副槍快速提供過程碳含量，更有利于達到終點碳溫雙命中，終點碳含量及氧活度數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)有利于冶煉優(yōu)質(zhì)鋼，為開發(fā)高附加值鋼種和品種鋼提供了必要條件。

［1］代江龍.副槍技術在轉爐生產(chǎn)中的應用［J］.天津冶金，2006，134(3):9－12.

［2］陶鈞，謝書明，柴天佑.轉爐煉鋼控制模型的研究與展望［J］.鋼鐵1999，(8):69－72.

［3］于志祥.現(xiàn)代轉爐煉鋼技術［J］.煉鋼，2001，(2):6－10.