【正文】 （ xmx OO? ） 反算 d? 后，以一定比例對(duì)（ 2）式進(jìn)行修正計(jì)算；用實(shí)際值 iR （ xmx OO? ） ，以及式（ 1）中新的 DD??, ，對(duì)式（ 3）進(jìn)行 ,D? D? 及冷卻能力系數(shù) iK 的修正。動(dòng)態(tài)模型學(xué)習(xí)系數(shù) D? 、 D? 、 D? 和 D? 可通過(guò)過(guò)程計(jì)算機(jī)自學(xué)習(xí)模型進(jìn)行修正，也可采用人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)予以修正。 計(jì)算機(jī)控制煉鋼應(yīng)具備的條件 用計(jì)算機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼吹煉進(jìn)行控制，不僅需要計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備和描述轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程的數(shù)學(xué)模型為轉(zhuǎn)爐煉鋼計(jì)算 機(jī)提供運(yùn)行所要求的軟件，而且轉(zhuǎn)爐煉鋼廠必須具備以下條件： （ 1）計(jì)算機(jī)控制煉鋼要求生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定，因此要求轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)設(shè)備工作正常，基礎(chǔ)自動(dòng)化運(yùn)行正常，設(shè)備無(wú)故障或故障很低，設(shè)備準(zhǔn)確地執(zhí)行基礎(chǔ)自動(dòng)化發(fā)出的工作指令，基礎(chǔ)自動(dòng)化準(zhǔn)確控制設(shè)備運(yùn)行，保證生產(chǎn)能連續(xù)正常地按順序進(jìn)行。 （ 2）計(jì)算機(jī)控制煉鋼要進(jìn)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(jì)算，這些計(jì)算以冶煉參考爐次和正常冶煉控制反應(yīng)為基準(zhǔn)，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(jì)算值修正變化量較少，使吹煉處于平穩(wěn)狀態(tài) 。 （ 3）計(jì)算機(jī)控制煉鋼是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它對(duì)原材料管理、工藝過(guò)程控制、設(shè)備運(yùn)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(zhì)的管理人員、技術(shù)人員、操作人員和設(shè)備維修人員，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 我國(guó)計(jì)算機(jī)控制煉鋼尚處在發(fā)展階段，成功應(yīng)用的范例不多。目前該技術(shù)應(yīng)用最好的是武鋼第三煉鋼廠。該廠自投產(chǎn)以來(lái)采用三年時(shí)間學(xué)習(xí)、實(shí)踐、摸索，終于使計(jì)算機(jī)全程控制煉鋼技術(shù)成功地應(yīng)用與推廣。至 1999 年末，計(jì)算機(jī)煉鋼控制率（指全程控制） 90%。終點(diǎn)命中率（控制精度：ｗ（ [C]）177。 %， T177。 12℃）達(dá) 到 80%以上。轉(zhuǎn)爐補(bǔ)吹率下降到 8%以下。 鐵水預(yù)處理與轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法煉鋼 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的“高效、高質(zhì)、低成本、節(jié)能、環(huán)?！钡哪繕?biāo)，必須有一系列重要技術(shù)來(lái)支撐，下面分別介紹。 運(yùn)載容器中的 鐵水預(yù)處理 鐵水預(yù)處理指鐵水進(jìn)入煉鋼爐之前所進(jìn)行的某種處理，可分為普通鐵水和特殊鐵水預(yù)處理。普通鐵水預(yù)處理有單一脫硫、脫硅、脫磷和同時(shí)脫磷脫硫等；特殊鐵水預(yù)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(yù)處理技術(shù)。 27 鐵水脫硫 由于轉(zhuǎn)爐煉鋼整個(gè)過(guò)程是氧化性氣氛，脫硫能力有限。因而 長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)鐵水脫硫進(jìn)行了大量研究并取得迅速發(fā)展。 （ 1）鐵水脫硫的優(yōu)點(diǎn) 鐵水脫硫之所以能在煉鋼生產(chǎn)中迅速推廣應(yīng)用，是因其具有如下優(yōu)點(diǎn)： 鐵水中碳、硅含量高，提高硫的反應(yīng)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(dòng)力學(xué)條件，脫硫劑利用率高，而且脫硫速度快； 鐵水脫硫費(fèi)用低，如高爐、轉(zhuǎn)爐、爐外精煉每脫除 1Kg 硫，其費(fèi)用分別約為鐵水脫硫的 倍、 倍和 倍； 鐵水脫硫?qū)μ岣邿掕F和煉鋼的生產(chǎn)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(jì)三四十年代，人們就積極進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)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(chǎn)生煙氣污染環(huán)境，但它不需要特殊設(shè)備，操作簡(jiǎn)單。 ②鐵水容器轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌脫硫法 鐵水?dāng)嚢杩梢詳U(kuò)大脫硫反應(yīng)界面，加速反應(yīng)物質(zhì)的傳輸過(guò)程，從而提高了反應(yīng)速度。它分為轉(zhuǎn)鼓法和搖包法。它們雖然脫硫效果好，但由于容器轉(zhuǎn)動(dòng)笨重，動(dòng)力消耗高，爐襯壽命低，未能廣為應(yīng)用。 ③采用攪拌器的機(jī)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(qiáng)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(diǎn)，可將鐵水硫脫至 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。缺點(diǎn)是設(shè)備比較復(fù)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(dòng)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(shí)，鐵水?dāng)嚢枇鲃?dòng)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(yīng)速度快，效率高，操作靈活方便，處理鐵水量大，設(shè)備簡(jiǎn)單投資少等優(yōu)點(diǎn)。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(fèi)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(fèi)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(yīng)原理及其特點(diǎn) 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(yīng)為金屬離子與 [S]的反應(yīng) ，即 M2+ + [S]=MS（ S） 而鎂粉的脫硫反應(yīng)為 Mg（ g） +[S]=MgS（ S） 各脫硫劑反應(yīng)的特點(diǎn)如下表 1 所示。 表 1 各種脫硫劑反應(yīng)的特點(diǎn) 29 處理高硅鐵水時(shí)，脫硫劑脫硫能力有強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋? Ca、 CaC Na2O、 Na2CO CaO、 Mg、 MnO、 MgO。 處理高碳鐵水時(shí)，脫硫劑脫硫能力有強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋?Ca、 CaC Na2O、Mg、 Na2CO CaO、 MnO、 MgO。 處理低硅低碳鐵水時(shí)，脫硫劑脫硫能力有強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋?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(fù)合脫硫劑。用石灰粉脫硫時(shí)，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(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。通常很難達(dá)到 %以下的水平。鐵水脫硫反應(yīng)屬多相反應(yīng)，其特征是反應(yīng)在不同的相界面上發(fā)生，反應(yīng)物要 ①?gòu)南鄡?nèi)部傳輸?shù)椒磻?yīng)界面； ②在界面處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； ③反應(yīng)產(chǎn)物從界面離開(kāi)。 其中反應(yīng)過(guò)程②為化學(xué)反應(yīng)過(guò)程；反應(yīng)過(guò)程①、③為擴(kuò)散傳質(zhì)過(guò)程；整個(gè)多相反應(yīng)的總速率取決于限制性環(huán)節(jié)。在高溫下，化學(xué)反應(yīng)的速度是很快的，因此過(guò)程②不是脫 硫過(guò)程的限制性環(huán)節(jié)，而擴(kuò)散傳質(zhì)是脫硫過(guò)程的限制性環(huán)節(jié)。 用 CaC2 脫硫時(shí)，硫在鐵水側(cè)的邊界層中的擴(kuò)散是脫硫反應(yīng)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(shí)，石灰顆粒表面所形成的反應(yīng)層比較薄，硫通過(guò)鐵水側(cè)邊界層向石灰顆粒表面擴(kuò)散，即液相擴(kuò)散是脫硫反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié)。 ②鐵水含硫量高時(shí)，石灰顆粒表面形成較厚的反應(yīng)層，硫通過(guò)逐漸生長(zhǎng)2CaO178。 SiO2 反應(yīng)產(chǎn)物層而向石灰粒子內(nèi)部擴(kuò)散是很慢的，這個(gè)“固相擴(kuò)散”便成為脫硫反應(yīng)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(jìn)行的氣 — 固相反應(yīng)，鎂氣泡在鐵水中上升，氣液界面不斷更新，加之鎂氣泡攪動(dòng)熔池，所以鎂的脫硫反應(yīng)速度很快。噴吹鎂粒脫硫過(guò)程的限制性環(huán)節(jié)是脫硫產(chǎn)物的生成和上浮。 （ 4）鐵水脫硫技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)代鐵水脫硫的發(fā)展趨勢(shì)有以下 4 個(gè)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?yàn)橹鳎? ④脫硫劑呈現(xiàn)多采用金屬鎂的趨勢(shì)。當(dāng)然，各個(gè)鋼廠還是應(yīng)根據(jù)各自的實(shí)際情況來(lái)選擇適合自己的脫硫技術(shù)。 從 80 年代以來(lái)，我國(guó)鐵水脫硫技術(shù)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(chǎn)高牌號(hào)硅鋼打下了基礎(chǔ)。寶鋼是最早實(shí)現(xiàn)全量鐵水 30 脫硫的鋼廠，入轉(zhuǎn)爐鐵水平均 [S]控制在（ 6～ 7）179。 105 范圍內(nèi)，且三期工程正在消化推廣鐵水“三脫技術(shù)”。武鋼三煉鋼是 1996 年投產(chǎn)的新廠，也采用全量鐵水脫硫。在毫無(wú)混鐵車脫硫經(jīng)驗(yàn)的情況下，于投產(chǎn)一開(kāi)始，就致力鐵水脫硫的實(shí)踐與研究。對(duì)影響脫硫效果的因素進(jìn)行科學(xué)的調(diào)查，如鐵水溫度（見(jiàn)圖 4）、脫硫劑耗量（見(jiàn)圖 5）等，較好掌握了利用 CaC2 對(duì)鐵水進(jìn)行深脫硫的技術(shù)，使處理后鐵水 [S]最低達(dá)到 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。同時(shí)為了改善三煉鋼產(chǎn)品的總體質(zhì)量水平，努力實(shí)現(xiàn)全量鐵水 脫硫，已實(shí)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(duì)脫硫效率的影響 圖 5 脫硫劑單耗與脫硫效率的關(guān)系 鐵水脫硅與脫磷 鐵水“三脫”技術(shù)是 80 年代初由日本開(kāi)發(fā)并進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用的一項(xiàng)新的冶金工藝技術(shù)。鐵水“三脫”技術(shù)是實(shí)現(xiàn)少渣煉鋼，穩(wěn)定和簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)爐操作，提高鋼質(zhì)，擴(kuò)大品種和提高煉鋼經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要手段。 （ 1）鐵水預(yù)脫硅的目的 ①減小轉(zhuǎn)爐煉鋼渣量，改善操作和提高煉鋼經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 鐵水含硅高時(shí)，為了使轉(zhuǎn)爐渣有較高的堿度，勢(shì)必增加石灰消耗 量，使渣量 31 增多，冶煉時(shí)間延長(zhǎng)，耗氧量增加，噴濺加劇，同時(shí)給操作帶來(lái)困難，鐵損增加，從而降低煉鋼生產(chǎn)率和增加煉鋼成本。近年來(lái)國(guó)外普遍采用低硅鐵水，其鐵水含硅量一般控制在 %～ %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的水平。 ②鐵水預(yù)脫磷的需要 脫硅是鐵水預(yù)脫磷的前提條件。鐵水預(yù)脫磷要求脫磷反應(yīng)區(qū)的氧位高，當(dāng)加入氧化劑提高氧位時(shí)，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(yù)脫磷的目的 ①為了生產(chǎn)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(chǎn)生帶狀組織，造成鋼 板各向異性。 用轉(zhuǎn)爐現(xiàn)行工藝脫磷，雖然有較好的脫磷效果，但達(dá)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(dá)到低磷水平，但存在渣料消耗大，冶煉時(shí)間長(zhǎng)，熱損失大，金屬收得率低等問(wèn)題。因此，鐵水預(yù)脫磷是轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)低磷鋼（ｗ（ [P]）≤ %） 或超低磷鋼（ｗ（ [P]）≤ %）的有效技術(shù)措施。 ②實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)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(yù)先完成脫磷的任務(wù)（預(yù)先完成脫硅），同時(shí)又在鐵水中完成脫硫任務(wù)，這樣轉(zhuǎn)爐就只承擔(dān)脫碳和升溫的任務(wù)，這種工藝轉(zhuǎn)爐少渣煉鋼，而鐵水預(yù)脫磷是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐 少渣煉鋼必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。 （ 3）鐵水預(yù)脫硅與預(yù)脫的基本原理和方法 鐵水中的硅和磷都是通過(guò)氧化反應(yīng)和渣化反應(yīng)生成穩(wěn)定的硅酸鹽或磷酸鹽，以達(dá)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(jié)合成穩(wěn)定的復(fù)雜化合物熔劑和促進(jìn)上述反應(yīng)過(guò)程的活化劑等三部分。 鐵水預(yù)脫硅方法按處理地點(diǎn)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(diǎn)是脫硅不占用生產(chǎn)流程時(shí)間，處理能力大，溫度下降較少，渣鐵分離較方便。其缺點(diǎn)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(dá) 80%以上，其優(yōu)點(diǎn)是，脫硅劑利用率高，處理能力大，工作條件較好，其缺點(diǎn)是處理需要占用一定時(shí)間和鐵水溫降較大。 鐵水預(yù)脫磷常用的方法有：混鐵車或鐵水罐噴粉脫磷。 其優(yōu)點(diǎn)為價(jià)格便宜、原料來(lái)源廣而易得，對(duì)環(huán)境污染較少等。然而由于脫磷過(guò)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(bǔ)償，而且也提高脫磷效果。 （ 4）鐵水“三脫”技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用 由于在氧化條件下，脫磷反應(yīng)是陽(yáng)極反應(yīng)（ [P]→ P5++5e），脫硫反應(yīng)是陰極反應(yīng)（ [S]+2e→ S2） [5]，所以鐵水同時(shí)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(shí)脫磷脫硫的三脫技術(shù)就發(fā)展起來(lái)了，如 80 年代初，日本住友鹿（ SARP），就是典型一例，見(jiàn)圖 6。經(jīng)處理的鐵水ｗ（ [P]）≤ %，ｗ（ [S]）≤ %；然后再送轉(zhuǎn)爐少渣冶煉，形成了“分階段精煉”的基礎(chǔ)，為大規(guī)模、廉價(jià)生產(chǎn)高潔凈度鋼提供了前提條件。 轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法 技術(shù)革命的社會(huì)背景 總結(jié)煉鋼技術(shù)的發(fā)展可以看出，轉(zhuǎn)爐煉鋼技 術(shù)的進(jìn)步始終圍繞著以下目標(biāo) : (1)如何進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)效率； (2)如何適應(yīng)社會(huì)對(duì)鋼材質(zhì)量、性能日益苛刻的要求； (3)如何提高轉(zhuǎn)爐的控制精度； (4)如何降低轉(zhuǎn)爐鋼的生產(chǎn)成本； (5)如何減少對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展證明，社會(huì)需求是轉(zhuǎn)爐技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大推動(dòng)力。世界第一次石油危機(jī)，促進(jìn)了轉(zhuǎn)爐大型化的發(fā)展；而第二次世界石油危機(jī)又一次推動(dòng)了連鑄的普及和復(fù)合吹煉工藝的開(kāi)發(fā)與推廣。今天，社會(huì)對(duì)潔凈鋼的大量需求又引起了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的第三次技術(shù)進(jìn)步。 近 20 年，潔凈鋼得到普遍地應(yīng)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?？刂其撝衃C]+[N]≤ 50179。 106，可以大幅度提高鋼的深沖性能。這一切，要求轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)能盡快建立起大規(guī)模、廉價(jià)生產(chǎn)上述潔凈鋼的生產(chǎn)體系。日本學(xué)者根據(jù)潔凈鋼的生產(chǎn)特點(diǎn)，提出“分階段精煉”的工藝思想。在這一技術(shù)思想的指導(dǎo)下，開(kāi)發(fā)出各種各樣的生產(chǎn)工藝，概括起來(lái)可分為兩大類 : (1)采用鐵水運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行鐵水“三脫”預(yù)處理。 工藝特點(diǎn)是： 鐵水脫 Si(ｗ (Si)≤ %)、混鐵車 (或鐵水罐 )鐵水噴粉脫磷、脫硫