【正文】 （ xmx OO? ） 反算 d? 后，以一定比例對（ 2）式進行修正計算；用實際值 iR （ xmx OO? ） ，以及式（ 1）中新的 DD??, ，對式（ 3）進行 ,D? D? 及冷卻能力系數(shù) iK 的修正。動態(tài)模型學習系數(shù) D? 、 D? 、 D? 和 D? 可通過過程計算機自學習模型進行修正，也可采用人工智能神經網絡予以修正。 計算機控制煉鋼應具備的條件 用計算機對轉爐煉鋼吹煉進行控制，不僅需要計算機硬件設備和描述轉爐吹煉過程的數(shù)學模型為轉爐煉鋼計算 機提供運行所要求的軟件，而且轉爐煉鋼廠必須具備以下條件： （ 1）計算機控制煉鋼要求生產連續(xù)穩(wěn)定，因此要求轉爐系統(tǒng)設備工作正常，基礎自動化運行正常，設備無故障或故障很低，設備準確地執(zhí)行基礎自動化發(fā)出的工作指令，基礎自動化準確控制設備運行，保證生產能連續(xù)正常地按順序進行。 （ 2）計算機控制煉鋼要進行操作條件如吹煉所需的裝入量、氧氣量和造渣材料的用量等計算，這些計算以冶煉參考爐次和正常冶煉控制反應為基準，因此要求吹煉前的初始條件如鐵水、廢鋼、造渣材料成分和鐵水溫度等穩(wěn)定，使計算值修正變化量較少，使吹煉處于平穩(wěn)狀態(tài) 。 （ 3）計算機控制煉鋼是一個復雜的系統(tǒng)工程，它對原材料管理、工藝過程控制、設備運行等要求高，因此，要求企業(yè)要有很高的管理水平，要有高素質的管理人員、技術人員、操作人員和設備維修人員，保證整個系統(tǒng)的正常運轉。 我國計算機控制煉鋼尚處在發(fā)展階段，成功應用的范例不多。目前該技術應用最好的是武鋼第三煉鋼廠。該廠自投產以來采用三年時間學習、實踐、摸索，終于使計算機全程控制煉鋼技術成功地應用與推廣。至 1999 年末，計算機煉鋼控制率（指全程控制） 90%。終點命中率（控制精度：ｗ（ [C]）177。 %， T177。 12℃）達 到 80%以上。轉爐補吹率下降到 8%以下。 鐵水預處理與轉爐雙聯(lián)法煉鋼 為了實現(xiàn)轉爐煉鋼生產的“高效、高質、低成本、節(jié)能、環(huán)?！钡哪繕?，必須有一系列重要技術來支撐，下面分別介紹。 運載容器中的 鐵水預處理 鐵水預處理指鐵水進入煉鋼爐之前所進行的某種處理，可分為普通鐵水和特殊鐵水預處理。普通鐵水預處理有單一脫硫、脫硅、脫磷和同時脫磷脫硫等；特殊鐵水預處理有脫鉻、提釩、提鈮和提鎢等。本節(jié)主要討論普通鐵水的預處理技術。 27 鐵水脫硫 由于轉爐煉鋼整個過程是氧化性氣氛，脫硫能力有限。因而 長期以來對鐵水脫硫進行了大量研究并取得迅速發(fā)展。 （ 1）鐵水脫硫的優(yōu)點 鐵水脫硫之所以能在煉鋼生產中迅速推廣應用，是因其具有如下優(yōu)點： 鐵水中碳、硅含量高，提高硫的反應能力，從而有利脫硫； 鐵水中氧含量低，提高渣、鐵之間的硫分配比，脫硫效率高； 鐵水脫硫因其較好的動力學條件，脫硫劑利用率高，而且脫硫速度快； 鐵水脫硫費用低，如高爐、轉爐、爐外精煉每脫除 1Kg 硫，其費用分別約為鐵水脫硫的 倍、 倍和 倍； 鐵水脫硫對提高煉鐵和煉鋼的生產能力、節(jié)約工序能耗、降低成本都有利。（ 2）鐵水脫硫的主要方法 鐵水脫硫早在本世紀三四十年代，人們就積極進行過試驗研究，至今已有數(shù)十種鐵水脫硫方法，其中有如下幾種主要方法。 ①投入法 它有較好的脫硫效果。該法脫硫效果不穩(wěn)定，產生煙氣污染環(huán)境，但它不需要特殊設備，操作簡單。 ②鐵水容器轉動攪拌脫硫法 鐵水攪拌可以擴大脫硫反應界面，加速反應物質的傳輸過程，從而提高了反應速度。它分為轉鼓法和搖包法。它們雖然脫硫效果好，但由于容器轉動笨重，動力消耗高，爐襯壽命低，未能廣為應用。 ③采用攪拌器的機械攪拌脫硫法 采用“丫”型空心攪拌器的 DO 法，它包括采用倒 T 形攪拌器的 RS 法和十字 形的葉輪攪拌器的 KR法。 KR攪拌法，由于攪拌能力強和脫硫前后充分扒除渣子，所以具有脫硫利用率高，脫硫效率高的優(yōu)點，可將鐵水硫脫至 %（質量分數(shù)）。缺點是設備比較復雜，鐵水溫度損失較大。 ④噴吹法 用噴槍以氣體為載體將脫硫粉劑噴吹到鐵水深部，以攪動鐵水與脫硫劑充分混合的脫硫方法?；扈F車噴吹法分為斜插噴吹和頂噴的 TDS 脫硫法。鐵水罐頂噴脫硫法，目前也被廣泛采用。由于鐵水罐在噴吹時，鐵水攪拌流動比混鐵車均勻得多，死區(qū)大大降低，以及鐵水罐易于扒除高爐酸性渣，因此脫硫劑利用率高，脫硫速度快和效果好，不足的是 鐵水熱損失較大。 總之，噴吹脫硫法具有脫硫反應速度快，效率高，操作靈活方便，處理鐵水量大，設備簡單投資少等優(yōu)點。因而，它已成為鐵水脫硫的主要方法。各脫硫方法的脫硫能力和處理費用的比較如上圖 2 所示。脫硫劑消耗與脫硫率的比較如圖 28 3 所示。 圖 2 各脫硫方法的脫硫能力和處理費用的比較 圖 3 各種方法的脫硫率比較 （ 3）常用鐵水脫硫劑反應原理及其特點 脫硫劑是決定脫硫效率和脫硫成本的主要因素之一。鐵水脫硫常用的脫硫劑有電石粉、石灰粉、石灰石粉、蘇打粉、金屬鎂等。 大部分脫硫劑的脫硫反應為金屬離子與 [S]的反應 ，即 M2+ + [S]=MS（ S） 而鎂粉的脫硫反應為 Mg（ g） +[S]=MgS（ S） 各脫硫劑反應的特點如下表 1 所示。 表 1 各種脫硫劑反應的特點 29 處理高硅鐵水時，脫硫劑脫硫能力有強到弱的順序為： Ca、 CaC Na2O、 Na2CO CaO、 Mg、 MnO、 MgO。 處理高碳鐵水時，脫硫劑脫硫能力有強到弱的順序為： Ca、 CaC Na2O、Mg、 Na2CO CaO、 MnO、 MgO。 處理低硅低碳鐵水時，脫硫劑脫硫能力有強到弱的順序為： Ca、 CaC Mg、Na2CO CaO、 MnO、 MgO 如 果要求鐵水含硫量小于 %，可選出 CaC2 和 Mg 以及由它們組成的復合脫硫劑。用石灰粉脫硫時，由于石灰顆粒表面容易形成很薄很致密的2CaO178。 SiO2 層，阻礙了脫硫反應的繼續(xù)進行。通常很難達到 %以下的水平。鐵水脫硫反應屬多相反應，其特征是反應在不同的相界面上發(fā)生，反應物要 ①從相內部傳輸?shù)椒磻缑妫? ②在界面處發(fā)生化學反應； ③反應產物從界面離開。 其中反應過程②為化學反應過程；反應過程①、③為擴散傳質過程；整個多相反應的總速率取決于限制性環(huán)節(jié)。在高溫下，化學反應的速度是很快的，因此過程②不是脫 硫過程的限制性環(huán)節(jié)，而擴散傳質是脫硫過程的限制性環(huán)節(jié)。 用 CaC2 脫硫時，硫在鐵水側的邊界層中的擴散是脫硫反應的限制性環(huán)節(jié)。 用 CaO 脫硫的限制性環(huán)節(jié)和脫硫速度隨鐵水原始含硫量不同而有所不同。 ①鐵水含硫低時，石灰顆粒表面所形成的反應層比較薄，硫通過鐵水側邊界層向石灰顆粒表面擴散，即液相擴散是脫硫反應的限制性環(huán)節(jié)。 ②鐵水含硫量高時，石灰顆粒表面形成較厚的反應層，硫通過逐漸生長2CaO178。 SiO2 反應產物層而向石灰粒子內部擴散是很慢的，這個“固相擴散”便成為脫硫反應的限制性環(huán)節(jié)。 用 Mg 脫硫是氣態(tài)鎂與液態(tài)鐵水 之間進行的氣 — 固相反應，鎂氣泡在鐵水中上升，氣液界面不斷更新，加之鎂氣泡攪動熔池，所以鎂的脫硫反應速度很快。噴吹鎂粒脫硫過程的限制性環(huán)節(jié)是脫硫產物的生成和上浮。 （ 4）鐵水脫硫技術的發(fā)展趨勢 當代鐵水脫硫的發(fā)展趨勢有以下 4 個方面 [4]： ①采用全量鐵水脫硫工藝； ②鐵水脫硫容器趨向采用鐵水包； ③脫硫方法以噴粉脫硫為主； ④脫硫劑呈現(xiàn)多采用金屬鎂的趨勢。當然，各個鋼廠還是應根據各自的實際情況來選擇適合自己的脫硫技術。 從 80 年代以來，我國鐵水脫硫技術得到迅速推廣。如武鋼二煉鋼采用鐵水包 KR攪拌脫硫法為成功生 產高牌號硅鋼打下了基礎。寶鋼是最早實現(xiàn)全量鐵水 30 脫硫的鋼廠，入轉爐鐵水平均 [S]控制在（ 6～ 7）179。 105 范圍內，且三期工程正在消化推廣鐵水“三脫技術”。武鋼三煉鋼是 1996 年投產的新廠，也采用全量鐵水脫硫。在毫無混鐵車脫硫經驗的情況下，于投產一開始，就致力鐵水脫硫的實踐與研究。對影響脫硫效果的因素進行科學的調查，如鐵水溫度（見圖 4）、脫硫劑耗量（見圖 5）等，較好掌握了利用 CaC2 對鐵水進行深脫硫的技術，使處理后鐵水 [S]最低達到 %（質量分數(shù)）。同時為了改善三煉鋼產品的總體質量水平，努力實現(xiàn)全量鐵水 脫硫，已實現(xiàn)入爐的鐵水平均 [S]含量降低到≤ %，最好的月份 [S]含量為 %。 圖 4 鐵水溫度對脫硫效率的影響 圖 5 脫硫劑單耗與脫硫效率的關系 鐵水脫硅與脫磷 鐵水“三脫”技術是 80 年代初由日本開發(fā)并進入工業(yè)應用的一項新的冶金工藝技術。鐵水“三脫”技術是實現(xiàn)少渣煉鋼，穩(wěn)定和簡化轉爐操作，提高鋼質，擴大品種和提高煉鋼經濟指標的重要手段。 （ 1）鐵水預脫硅的目的 ①減小轉爐煉鋼渣量，改善操作和提高煉鋼經濟指標。 鐵水含硅高時，為了使轉爐渣有較高的堿度，勢必增加石灰消耗 量，使渣量 31 增多，冶煉時間延長，耗氧量增加，噴濺加劇，同時給操作帶來困難，鐵損增加，從而降低煉鋼生產率和增加煉鋼成本。近年來國外普遍采用低硅鐵水，其鐵水含硅量一般控制在 %～ %（質量分數(shù)）的水平。 ②鐵水預脫磷的需要 脫硅是鐵水預脫磷的前提條件。鐵水預脫磷要求脫磷反應區(qū)的氧位高，當加入氧化劑提高氧位時，硅首先就與氧作用而降低鐵水中氧位。為此，脫磷就要先脫硅。 （ 2）鐵水預脫磷的目的 ①為了生產低磷鋼和超低磷鋼的需要。磷在鋼中降低鋼的沖擊韌性，尤其是低溫沖擊韌性；磷的枝晶偏析使板材產生帶狀組織，造成鋼 板各向異性。 用轉爐現(xiàn)行工藝脫磷，雖然有較好的脫磷效果，但達到這種低磷的水平是難以完成的。如采用多次造渣操作，雖可達到低磷水平，但存在渣料消耗大，冶煉時間長，熱損失大，金屬收得率低等問題。因此，鐵水預脫磷是轉爐生產低磷鋼（ｗ（ [P]）≤ %） 或超低磷鋼（ｗ（ [P]）≤ %）的有效技術措施。 ②實現(xiàn)轉爐少渣煉鋼 如果利用鐵水溫度比鋼水低的有利條件，在鐵水中預先完成脫磷的任務（預先完成脫硅），同時又在鐵水中完成脫硫任務，這樣轉爐就只承擔脫碳和升溫的任務，這種工藝轉爐少渣煉鋼，而鐵水預脫磷是實現(xiàn)轉爐 少渣煉鋼必不可少的關鍵技術。 （ 3）鐵水預脫硅與預脫的基本原理和方法 鐵水中的硅和磷都是通過氧化反應和渣化反應生成穩(wěn)定的硅酸鹽或磷酸鹽，以達到從鐵水中去除的目的。 粉劑材料的組成有：用于氧化鐵水中硅、磷的氧化劑，用與氧化物結合成穩(wěn)定的復雜化合物熔劑和促進上述反應過程的活化劑等三部分。 鐵水預脫硅方法按處理地點分為高爐鐵水溝脫硅法和混鐵車或鐵水罐脫硅法；按脫硅劑加入方式又分為投放法、頂噴法和深噴法（噴槍深插到鐵水中）。 ①高爐鐵水溝脫硅法 脫硅效果一般為 70%左右。其優(yōu)點是脫硅不占用生產流程時間，處理能力大，溫度下降較少，渣鐵分離較方便。其缺點是脫硅劑利用率低，工作條件較差。 ②混鐵車或鐵水罐噴粉脫硅法 該法脫硅率可達 80%以上，其優(yōu)點是，脫硅劑利用率高，處理能力大，工作條件較好，其缺點是處理需要占用一定時間和鐵水溫降較大。 鐵水預脫磷常用的方法有：混鐵車或鐵水罐噴粉脫磷。 其優(yōu)點為價格便宜、原料來源廣而易得，對環(huán)境污染較少等。然而由于脫磷過程溫降大，因此常用氧槍吹氧代替部分固體氧化劑，可使熱量得到很大程度的 32 補償，而且也提高脫磷效果。 （ 4）鐵水“三脫”技術的聯(lián)合應用 由于在氧化條件下，脫磷反應是陽極反應（ [P]→ P5++5e），脫硫反應是陰極反應（ [S]+2e→ S2） [5]，所以鐵水同時脫磷脫硫是可行的，只是需采用在氧化條件下仍具有較大脫硫能力的熔劑。于是，鐵水先脫硅，然后再同時脫磷脫硫的三脫技術就發(fā)展起來了，如 80 年代初，日本住友鹿（ SARP），就是典型一例，見圖 6。經處理的鐵水ｗ（ [P]）≤ %，ｗ（ [S]）≤ %；然后再送轉爐少渣冶煉，形成了“分階段精煉”的基礎，為大規(guī)模、廉價生產高潔凈度鋼提供了前提條件。 轉爐雙聯(lián)法 技術革命的社會背景 總結煉鋼技術的發(fā)展可以看出，轉爐煉鋼技 術的進步始終圍繞著以下目標 : (1)如何進一步提高轉爐的生產效率； (2)如何適應社會對鋼材質量、性能日益苛刻的要求； (3)如何提高轉爐的控制精度； (4)如何降低轉爐鋼的生產成本； (5)如何減少對環(huán)境的污染，實現(xiàn)清潔生產。 轉爐煉鋼技術的發(fā)展證明，社會需求是轉爐技術發(fā)展的強大推動力。世界第一次石油危機，促進了轉爐大型化的發(fā)展；而第二次世界石油危機又一次推動了連鑄的普及和復合吹煉工藝的開發(fā)與推廣。今天，社會對潔凈鋼的大量需求又引起了轉爐生產的第三次技術進步。 近 20 年，潔凈鋼得到普遍地應用。提高鋼的潔凈 度，可以明顯改善鋼材性能。如控制軸承鋼 (重軌鋼 )的 []含量小于 10179。 106，使軸承壽命大幅度提高?？刂剖凸苡娩摰?[S]≤ 10179。 106 可以提高鋼材抗 H2S 腐蝕的能力。控制鋼中[C]+[N]≤ 50179。 106，可以大幅度提高鋼的深沖性能。這一切，要求轉爐煉鋼生產能盡快建立起大規(guī)模、廉價生產上述潔凈鋼的生產體系。日本學者根據潔凈鋼的生產特點，提出“分階段精煉”的工藝思想。在這一技術思想的指導下，開發(fā)出各種各樣的生產工藝，概括起來可分為兩大類 : (1)采用鐵水運輸設備進行鐵水“三脫”預處理。 工藝特點是： 鐵水脫 Si(ｗ (Si)≤ %)、混鐵車 (或鐵水罐 )鐵水噴粉脫磷、脫硫