即凭经验操作。其准确性直接依赖操作者的经验,有很大的主观性,难以满足严格的质量要求。常用的人工终点控制包括碳的判断和温度的判断。
1、碳的判断
(1)看火焰。即从观察金属熔池中被氧化的碳生成的CO气体在炉口与空气相遇燃烧形成的火焰的颜色、亮度、形状来判断钢中的碳含量。
(2)看火花。以从炉口被炉气带出的金属小粒遇空气被氧化,使金属粒爆裂成碎片的程度、火花形状、弹跳情况等判断熔池含碳量。一般与看火焰法结合运用判断终点。
(3)利用供氧时间和耗氧量判断。供氧喷嘴尺寸一定,单位时间的供氧量一定。为此在装入量、冷却剂加入量和冶炼钢种变化不大时,吹炼每吨金属所需的氧量是一定的,吹炼一炉钢的供氧时间和耗氧量的变化也不大,因此可以上几炉的供氧时间和耗氧量为本炉的参考。由于各炉情况不可能完全相同,所以此法也应与看火焰、火花等方法结合运用。
2、温度的判断
(1)火焰判断。熔池温度高,炉口火焰即白亮、浓厚有力,火焰周围有白烟;温度低,则火焰透明而淡薄、略带蓝色、白烟少,火焰形状有刺无力,喷出的渣子发红常伴有未化的石灰粒;温度再低时火焰则发暗呈灰色。
(2)取样判断。取钢样后将样勺内渣子拨开,如样勺内渣子容易拨开,样勺周围有青烟,钢水白亮,倒入样模内钢水活跃,结膜时间长,说明钢水温度高;如果渣子不易拨开,钢水呈暗红色,混浊发黏,倒入模内不活跃,结膜时间也短即钢水温度低。也可用秒表计算钢水在样勺中的结膜时间来判断钢水温度的高低。
(3)利用喷枪冷却水温度判断。当冷却水流量一定时,喷枪冷却水的进口与出口的温度差和熔池温度有一定的对应关系,温差大反应熔池温度较高,小则反应熔池温度较低。
(4)渣样判断。出钢时的渣样倒入样模时如果四周发亮,从边缘到中间由红变黑的时问长,说明钢水温度高。
(5)根据炉膛情况判断。倒炉时的炉膛如发亮、有泡沫涌出,表示温度高;如无泡沫涌出且渣子发黏,炉膛不很白亮则表示炉温低。
(6)热电偶测定温度。倒炉后直接向熔池插入快速热电偶测定熔池钢液温度。
指用电子计算机对冶炼终点的自动控制。随着计算机和计算技术的迅猛发展,转炉自动控制的发展也很快。转炉炼钢计算机控制是近30年的事,计算机控制的目的,是提高吹炼终点钢水含碳量和温度的命中率。常用的自动控制包括静态控制和动态控制。
1、静态控制
即按照已知的原材料条件(如铁水、废钢和熔剂装入量)和吹炼操作条件(如炉龄、出钢后等待时间),根据吹炼终点的目标温度及含碳量,利用静态模型计算出需要吹入的氧量、冷却剂量、造渣材料及其他原材料的加入量,并据以进行吹炼,在吹炼过程中无任何新信息修正的吹炼控制方法。
2、动态控制
即在吹炼操作过程中获得金属熔池的信息,并用这个信息来校正吹炼的最后阶段,从而得到出钢时所要求的含碳量和温度的技术。实现吹炼过程动态控制必须解决:
选择装备可靠的检测手段,并能迅速取得代表脱碳和成渣反应进行的信息;
确定最佳的脱碳和成渣过程(轨道),使吹炼中的故障(如喷溅)减到最小,并保证以最小渣量和最短吹炼时间达到终点目标;
精确了解枪位、氧流量、底部吹气量和加料的变化对吹炼过程的脱碳和成渣反应的影响,以便确定最佳操作。
已经发展的过程动态控制方法有:
废气检测法。通过测定废气组成和废气流量,对所得数据进行处理,得出脱碳速度和炉渣中累积氧的程度,以脱碳轨道跟踪和成渣轨道跟踪的方法对冶炼过程进行控制。
声强检测法。在炉口附近置放麦克风接收炉内发出的声响,判断成渣情况,利用声响信息来调整操作,使之跟踪已确认的标准声强轨道进行吹炼控制。
炉子测重法。用测压装置在吹炼过程中连续取得3种信息:包括全部炉料在内的转炉总重量;转炉吹炼时的振动能量和转炉总重量随时间变化的速度dW/dt。根据转炉中信息加以分析、了解和判断反应进行的情况而加以控制。
废气温变法。废气中的CO完全燃烧时,脱碳速度与废气温度间有很好的符合关系,废气温度的快速变动又与喷溅有关。所以可利用废气温度的测定对吹氧强度进行自动监控。
其他方法。用来控制吹炼进行的动态控制方法还有氧枪振动法、炉子振动法以及渣中铁滴测定等等。
动态控制的各种方法都不能直接测量熔池的信息,直接检测熔池钢水的手段是用副枪。副枪在转炉厂已被广泛应用。副枪检测的项目包括:测量钢水温度、碳含量并取样,还可测量熔池液位、钢渣含氧量和取渣样。