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摘要：炼钢是钢厂生存发展的命脉基础，炼钢需要对温度、对碳含量进行准确的把握和分析。本文通过分析研究转炉副枪自动化生产系统，结合对冶金相关原理以及冷却原理的研究，分析转炉炼钢的特点和基本状况，以期能够对现有技术进行改进和优化，使之更加有效成熟。
关键词：转炉炼钢;副枪;改进;优化
改革开放以来，钢材产业快速发展，炼钢技术也跟着迅猛发展。目前世界上使用最多的冶炼方式是转炉炼钢，并且为了能够更好的控制温度和碳质量分数，缩短氧气转炉炼钢冶炼的周期，同时能够提高出钢的质量和效率，减少原材料的消耗，同时能够减少人工成本，降低工人的劳动强度，副枪自动化炼钢系统在各大钢厂被广泛的使用。
1.转炉炼钢
转炉炼钢即converter steelmaking，就是将铁合金、废钢、铁水作为主要的原料，只依靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量，而不借助其他的外加能源，然后在转炉中完成炼钢的全部过程的炼钢方式。转炉的工作原理其实就是首先将材料按耐火性能的不同分为酸性和碱性，其次，吹入炉内的气体由于吹入的部位不同，有侧吹、顶吹和底吹;同时按照吹入气体种类的不同为分空气转炉和氧气转炉。材料、吹气部位、气体的不同，转炉的功效也不同，例如碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉，就因为其有着产量大病假生产速度快、单炉的产量高、同时成本低、相对而言投资少的特点，在目前炼钢设备中是最为普遍使用的。转炉主要是用于合金钢、铜、镍及碳钢的生产冶炼的。
1.1转炉炼钢的流程
转炉炼钢的工艺流程主要是：首先，按照相关配料的比例，把废钢先装入炉内，再在其中加入铁水，同时需要加入一定量的造渣材料（比如生石灰之类的）。相关配料加入完毕后，就可以将氧气喷枪由炉顶插入到炉内，吹入纯度大于99%的高压氧气流，使其直接跟高温的铁水发生氧化反应，去除废钢中的杂质。这里需要说明的是纯氧代替空气是为了克服因空气中含有的的氮气造成的钢质变脆的影响。去除废钢中含有的硫、磷，并且钢水的成分和温度都达到相关的理论要求后，就要停止吹炼，并且提升喷枪，这是就可以准备出钢了。
出钢时要将炉体倾斜，使得钢水从出钢口注入钢水包中，并且加入脱氧剂进行脱氧反应并且同时能够调节钢水的成分。在钢水符合出品要求后，就可以将钢水浇成钢的铸件或者铸成钢锭，钢锭通过加工可以轧制成各种钢材。
在使用氧气顶吹转炉炼钢时，会产生大量的由氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等组成的棕色烟气，会造成空气污染。因此，对炼钢产生的气体必须加以净化和回收，从而避免环境污染。像气体中的氧化铁尘粒也是可以用来炼钢的;而一氧化碳则可以作化工原料或燃料提供热能;而烟气带出的热量可以提供热量出产水蒸气。此外，在炼钢时，生成的炉渣也是做钢渣水泥的原材料，有些炉渣含有大量的磷，能够通过加工制成磷肥。
2.副枪
在氧气顶吹转炉设备中，除供氧的氧枪以外，另外会装备有一支类似于氧枪，同样可以升降并直接插入熔池内的金属枪，这就是副枪。在副枪的端部一般装有功能不同的探头，冶炼过程中分别用以测量炉内的温度、成分含量等的信息，然后由链接的计算机设备将其测得的相关信息传送到转炉的主控制室内。
目前科技的发展，通过计算机编程管理使得升降副枪、装卸探头、传送数据、探头仓的装料等都已做到了自动化和机械化。而为了转炉炼钢终点控制命中率的提高，最重要的是进一步调整吹炼过程中得到的钢液的温度、碳的含量、其他成分等的信息，然后通过制作较高级的动态控制模型，使得终点目标能够准确命中。但是，转炉工作是处于半封闭的状态下的，这使得在不间断吹炼过程中，同时获取金属熔池的信息的难度很大。因而，随着转炉炼钢自动化程度的日益提高，通过利用副枪来探测熔池，成为获得炼钢过程中熔池内信息变化的最主要手段。
2.1副枪装置优点
副枪装置的优点主要变现为：
首先，副枪探头功能齐全。因为副枪采用的是的外装探头式的结构模型，所以，在不同的需求下，可以插装不同功能的探头来完成相应的检测目的，。
其次，副枪的枪体采用了水冷式的结构，这样可以延长副枪的使用寿命，并且减少维护的费用。
最后，副枪机构的安全措施是多层次的，保障了运行的安全性。并且由于不断改进了探头的质量，采用副枪技术后的转炉动态控制，碳、温度的同时命中率，已可大于90%。
2.2副枪的组成
副枪是由旋转框架及其驱动装置，副枪枪体及升降小车，小车升降驱动装置，探头供给及插装装置，副枪枪体矫直装置，探头回收溜槽等组成的。副枪是转炉计算机动态控制中最主要的设备，其构成由是一根水冷式三层钢管，在钢管的下端有一个一次触发的探头电极夹，在电极夹上是副枪：测温探头、测温定碳探头、测温定氧探头、测钢水液面探头四种探头。
3.转炉副枪自动化炼钢系统改进与优化
副枪系统是炼钢系统不可缺少的一个部分，其主要功能是在转炉炼钢过程中获取并检测相应的转炉熔池中的各种信息，比如温度、熔池液位、钢水的成分以及碳的含量等。在实际应用中主要分为一次TSC测量，一次或者多次TSO测量。其中，TSC测量结果的准确性直接关系到动态模型计算和冶炼重点的命中率。
副枪系统在使用过程中会由于各种因素的影响而影响其使用的效果，并且影响相应的出钢质量，归结起来说主要是由于副枪机械运动的部分的硬件质量、副枪的数据分析系统计算的碳含量精准度和化验室实际的碳含量的偏差造成动态模型计算准确度不高，副枪PLC和二级模型服务通讯故障。
针对副枪数据分析系统数据精准度的问题，具体研究发现，主要是对结晶的温度和氧活度的计算结果出现较大的偏差。结晶温度和氧活度的分析过程是采用找平台的方法进行计算的。首先要设定平台的质量代码为A、B、C、D，分别代表了四份等级，A为最优级别，D为最差级别，然后再一定的时间内，数据的偏差会固定在一定的范围之中吗，从A开始搜索有效曲线，如果没有满足要求的，则重复搜索与B、C、D相匹配的有效曲线，有满足要求的则计算出结果，若都没有则测量失败。
经过多次的测量和数据分析，反复的探究，可以发现原有的分析系统在数据曲线异常的情况下，依旧能够得到满足四个等级之一的有效曲线，计算出不准确的结果。为此，可以在数据采集速率达到40m/s的基础上对数据先做出预过滤，缩短搜索曲线的范围，然后变窄原有平台上的各等级对应的数据搜索的长度和有效偏差范围，从而使得数据分析结果的准确率得到提高。
4.结语
在改进副枪系统的同时还应该优化静态计算系数、静态分组，以及改进自学习效果。并且对于通讯程序也应该进行改进和维护，因为，副枪的自动化系统的提高能够明显提高炼钢的生产技术水平，提高经济效益。目前，我国对于副枪系统的改进和优化都处于摸索阶段，只有不断的深入研究，积累实践经验，查阅相关资料，借鉴相关科技提高自身的认识，次啊能更好的优化改革，提高钢铁的质量和产量，同时降低相应的成本，扩大收益。
参考文献：
[1]刘新建，曹剑叶.转炉副枪系统与自动化炼钢[C].//全国冶金自动化信息网2012年会论文集.2012：90-92.
[2]肖勇.副枪测量技术在炼钢过程控制中的应用[C].//中国计量协会冶金分会冶炼传感器专业委员会2009年会员代表大会及技术交流会论文集.2009：72-74.
[3]王丽娟，倪志国，齐凯等.副枪系统在动态炼钢中的研究及应用[J].硅谷，2011，（19）：107-107.
关键词：转炉炼钢;副枪;改进;优化
改革开放以来，钢材产业快速发展，炼钢技术也跟着迅猛发展。目前世界上使用最多的冶炼方式是转炉炼钢，并且为了能够更好的控制温度和碳质量分数，缩短氧气转炉炼钢冶炼的周期，同时能够提高出钢的质量和效率，减少原材料的消耗，同时能够减少人工成本，降低工人的劳动强度，副枪自动化炼钢系统在各大钢厂被广泛的使用。
1.转炉炼钢
转炉炼钢即converter steelmaking，就是将铁合金、废钢、铁水作为主要的原料，只依靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量，而不借助其他的外加能源，然后在转炉中完成炼钢的全部过程的炼钢方式。转炉的工作原理其实就是首先将材料按耐火性能的不同分为酸性和碱性，其次，吹入炉内的气体由于吹入的部位不同，有侧吹、顶吹和底吹;同时按照吹入气体种类的不同为分空气转炉和氧气转炉。材料、吹气部位、气体的不同，转炉的功效也不同，例如碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉，就因为其有着产量大病假生产速度快、单炉的产量高、同时成本低、相对而言投资少的特点，在目前炼钢设备中是最为普遍使用的。转炉主要是用于合金钢、铜、镍及碳钢的生产冶炼的。
1.1转炉炼钢的流程
转炉炼钢的工艺流程主要是：首先，按照相关配料的比例，把废钢先装入炉内，再在其中加入铁水，同时需要加入一定量的造渣材料（比如生石灰之类的）。相关配料加入完毕后，就可以将氧气喷枪由炉顶插入到炉内，吹入纯度大于99%的高压氧气流，使其直接跟高温的铁水发生氧化反应，去除废钢中的杂质。这里需要说明的是纯氧代替空气是为了克服因空气中含有的的氮气造成的钢质变脆的影响。去除废钢中含有的硫、磷，并且钢水的成分和温度都达到相关的理论要求后，就要停止吹炼，并且提升喷枪，这是就可以准备出钢了。
出钢时要将炉体倾斜，使得钢水从出钢口注入钢水包中，并且加入脱氧剂进行脱氧反应并且同时能够调节钢水的成分。在钢水符合出品要求后，就可以将钢水浇成钢的铸件或者铸成钢锭，钢锭通过加工可以轧制成各种钢材。
在使用氧气顶吹转炉炼钢时，会产生大量的由氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等组成的棕色烟气，会造成空气污染。因此，对炼钢产生的气体必须加以净化和回收，从而避免环境污染。像气体中的氧化铁尘粒也是可以用来炼钢的;而一氧化碳则可以作化工原料或燃料提供热能;而烟气带出的热量可以提供热量出产水蒸气。此外，在炼钢时，生成的炉渣也是做钢渣水泥的原材料，有些炉渣含有大量的磷，能够通过加工制成磷肥。
2.副枪
在氧气顶吹转炉设备中，除供氧的氧枪以外，另外会装备有一支类似于氧枪，同样可以升降并直接插入熔池内的金属枪，这就是副枪。在副枪的端部一般装有功能不同的探头，冶炼过程中分别用以测量炉内的温度、成分含量等的信息，然后由链接的计算机设备将其测得的相关信息传送到转炉的主控制室内。
目前科技的发展，通过计算机编程管理使得升降副枪、装卸探头、传送数据、探头仓的装料等都已做到了自动化和机械化。而为了转炉炼钢终点控制命中率的提高，最重要的是进一步调整吹炼过程中得到的钢液的温度、碳的含量、其他成分等的信息，然后通过制作较高级的动态控制模型，使得终点目标能够准确命中。但是，转炉工作是处于半封闭的状态下的，这使得在不间断吹炼过程中，同时获取金属熔池的信息的难度很大。因而，随着转炉炼钢自动化程度的日益提高，通过利用副枪来探测熔池，成为获得炼钢过程中熔池内信息变化的最主要手段。
2.1副枪装置优点
副枪装置的优点主要变现为：
首先，副枪探头功能齐全。因为副枪采用的是的外装探头式的结构模型，所以，在不同的需求下，可以插装不同功能的探头来完成相应的检测目的，。
其次，副枪的枪体采用了水冷式的结构，这样可以延长副枪的使用寿命，并且减少维护的费用。
最后，副枪机构的安全措施是多层次的，保障了运行的安全性。并且由于不断改进了探头的质量，采用副枪技术后的转炉动态控制，碳、温度的同时命中率，已可大于90%。
2.2副枪的组成
副枪是由旋转框架及其驱动装置，副枪枪体及升降小车，小车升降驱动装置，探头供给及插装装置，副枪枪体矫直装置，探头回收溜槽等组成的。副枪是转炉计算机动态控制中最主要的设备，其构成由是一根水冷式三层钢管，在钢管的下端有一个一次触发的探头电极夹，在电极夹上是副枪：测温探头、测温定碳探头、测温定氧探头、测钢水液面探头四种探头。
3.转炉副枪自动化炼钢系统改进与优化
副枪系统是炼钢系统不可缺少的一个部分，其主要功能是在转炉炼钢过程中获取并检测相应的转炉熔池中的各种信息，比如温度、熔池液位、钢水的成分以及碳的含量等。在实际应用中主要分为一次TSC测量，一次或者多次TSO测量。其中，TSC测量结果的准确性直接关系到动态模型计算和冶炼重点的命中率。
副枪系统在使用过程中会由于各种因素的影响而影响其使用的效果，并且影响相应的出钢质量，归结起来说主要是由于副枪机械运动的部分的硬件质量、副枪的数据分析系统计算的碳含量精准度和化验室实际的碳含量的偏差造成动态模型计算准确度不高，副枪PLC和二级模型服务通讯故障。
针对副枪数据分析系统数据精准度的问题，具体研究发现，主要是对结晶的温度和氧活度的计算结果出现较大的偏差。结晶温度和氧活度的分析过程是采用找平台的方法进行计算的。首先要设定平台的质量代码为A、B、C、D，分别代表了四份等级，A为最优级别，D为最差级别，然后再一定的时间内，数据的偏差会固定在一定的范围之中吗，从A开始搜索有效曲线，如果没有满足要求的，则重复搜索与B、C、D相匹配的有效曲线，有满足要求的则计算出结果，若都没有则测量失败。
经过多次的测量和数据分析，反复的探究，可以发现原有的分析系统在数据曲线异常的情况下，依旧能够得到满足四个等级之一的有效曲线，计算出不准确的结果。为此，可以在数据采集速率达到40m/s的基础上对数据先做出预过滤，缩短搜索曲线的范围，然后变窄原有平台上的各等级对应的数据搜索的长度和有效偏差范围，从而使得数据分析结果的准确率得到提高。
4.结语
在改进副枪系统的同时还应该优化静态计算系数、静态分组，以及改进自学习效果。并且对于通讯程序也应该进行改进和维护，因为，副枪的自动化系统的提高能够明显提高炼钢的生产技术水平，提高经济效益。目前，我国对于副枪系统的改进和优化都处于摸索阶段，只有不断的深入研究，积累实践经验，查阅相关资料，借鉴相关科技提高自身的认识，次啊能更好的优化改革，提高钢铁的质量和产量，同时降低相应的成本，扩大收益。
参考文献：
[1]刘新建，曹剑叶.转炉副枪系统与自动化炼钢[C].//全国冶金自动化信息网2012年会论文集.2012：90-92.
[2]肖勇.副枪测量技术在炼钢过程控制中的应用[C].//中国计量协会冶金分会冶炼传感器专业委员会2009年会员代表大会及技术交流会论文集.2009：72-74.
[3]王丽娟，倪志国，齐凯等.副枪系统在动态炼钢中的研究及应用[J].硅谷，2011，（19）：107-107.