炼钢终点控制是转炉吹炼末期的重要操作，因在吹炼过程中总是尽可能提前将磷、硫去除到终点所要求的范围，故转炉的终点控制主要内容为终碳控制和钢水温度控制。
伴随着现代炼钢技术的发展，终点控制技术大致经历静态、动态和闭环控制三个发展阶段。静态控制阶段的主要特征是以碳含量、温度控制为主，实现终点的基本命中；动态控制阶段的主要特征是在吹炼后期检查熔池碳含量、温度，对静态模型进行动态校正，实现终点的精确命中；闭环控制的主要特征是在静态、动态控制的基础上，实施在线检测和控制喷溅，全面预报终点C、S、P，实现全自动控制。
1 转炉吹炼数模简介
为获取稳定的吹炼操作和命中钢水成分和温度，20世纪60年代就开始了在转炉吹炼中采用计算机技术的开发研究工作，并使得吹炼数模在实际应用中逐步成为可能。
根据数模建立方法的不同，可将其分为理论模型、统计模型和经验模型三类；按数模所描述变量在吹炼过程中的状态不同，数模又可分为静态模型和动态模型两种。实际应用中，往往根据不同类型的特点，采用理论模型与统计（或经验）模型相结合的方式建立模型（亦称其为“半经验模型”）。并在逐步改进完善的前提下，由静态向动态不断演化发展。
国外部分转炉吹炼控制数模的基本状况见表1。
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表1 国外部分终点控制数模简介
2 转炉终点控制
转炉吹炼终点控制，可分为自动控制和经验控制两大类（见图1）。自20世纪60年代开始，国外逐步采用计算机对转炉吹炼进行控制，70年代从静态控制向动态控制发展。国内除一些大型企业的少数转炉采用动态控制外，大多数转炉的装备、控制水平还较低，处于经验控制向自动控制的过渡阶段。
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图l 终点控制类型示意图
2.1 终点的自动控制操作
2.1.1 副枪测定控制系统 图2为日本鹿岛钢厂采用的典型副枪测定终点控制系统，该系统由一个动态模型和一个反馈计算模型组成。动态控制模型计算副枪测量过程中以及吹炼结束时所需要的氧量和冷却剂量，同时使用由副枪所测得的值和实际操作值，实时估算钢水温度和碳含量。
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图2 副枪终点控制系统
图3为一个炉役期内命中率的变化，系统可以准确地估计钢水温度和碳含量，无需在炉役期内调整模型参数，在日常操作中成功率已非常高。
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图3 自动停吹操作的精度
2.1.2 终点成分测算系统 成分测算系统主要是通过对终点成分的判定来控制吹炼终点，实现快速出钢。根据采用的测算手段不同，分为[O]F法和QV法。
[O]F法是在测定氧浓度的基础上，根据钢—渣之间的平衡关系测算成分。此法适用于低碳钢。
QV法是利用副枪测温并获取样品，通过光谱仪在现场快速分析成分，测定碳含量。此法能精确测定优质钢和高碳钢。
山名寿等人在日本加古川制铁所240t转炉上进行了[O]F法和QV法技术的开发和对比试验研究。系统构成见图4（图中冶炼中期的测定步骤为QV法所特有）。
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图4 快速出钢判断成分流程
因[O]F法不适用于高碳钢，故在图4所示的系统构成中，采用在接近终点2.5min前测定[C]和温度，并用探测器取标样，进行光谱分析，以分析值作为计算终点成分的依据，判定终点及出钢与否。若测算结果达不到规定的成分值，立即实施再吹炼。
2.1.3 气相（质谱仪）定碳判定终碳 气相定碳是通过分析转炉炉气成分连续预测吹炼过程中钢水碳含量的一种方法，气相定碳主要应用的分析仪器为红外分析仪和质谱仪两种[3,4]。从目前情况看，质谱仪的使用已占优势。
质谱测定原理见图5。该法是将氩、氦等惰性气体作为示踪剂，通过气体物料平衡来决定烟气流量。以氩为例，将吹入气体、吹炼氧气和混入空气中的氩作为炉内氩气的输入源，用质谱仪测定烟道内的烟气成分，根据氩含量的稀释程度计算烟气流量，再根据烟气成分和流量，不断地对熔池脱碳速度和渣中氧的吸收速度做出评价。
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图5 采用质谱仪的废气分析和吹氩系统
质谱仪的优点是可以连续预测钢水碳含量和炉气成分，因而有利于控制有用炉气的回收和废气的排放，而且其使用不受炉容量大小的限制。但仅采用质谱仪，在控制转炉吹炼温度上还没有取得大的突破是其重要缺陷。
2.2 终点的经验操作控制
终点的经验控制，主要是在常规吹炼条件下，借助一些常规监测手段，对终点（终碳）进行人工控制，一般为“拉碳”和“增碳”两种操作方法，常用的辅助手段为测温定碳和炉前取样快速分析。
2.2.1 拉碳法 所谓“拉碳”，就是在吹炼时判定已达终点而停止吹氧，由于在中、高碳钢种的含碳范围内,脱碳速度较快,一次判别终点不太容易,所以采用高拉补吹的办法。国内在采用高拉补吹法吹炼中、高碳钢时,一般根据吹炼时特征,参考供氧时间及耗氧量，按所炼钢种碳规格稍高一些来拉碳，取样分析（或测温定碳)，再按这一含碳量碳的脱碳速度补吹一定时间，以使其达到所要求的终点。
国外氧气转炉常用采“高拉碳”操作冶炼高碳钢，如美国普韦洛厂用氧气转炉生产高碳钢占全部产量的6l％，均采用“高拉碳”法的工艺进行生产。采用“高拉碳”法生产高碳钢，是因所用铁水含硫量在0.02％～0.03％，含磷量全部在0.048％～0.080％之间。用这样的铁水炼钢，成品中硫和磷含量几乎无须考虑。“高拉碳”法冶炼高碳钢，渣中氧化铁低，金属收得率略高，氧气和脱氧剂消耗略低，终点钢水中气体含量较低。
一般而言，拉碳法具有终点钢水氧含量和终渣（FeO）较低、终点钢中含锰量较高、氧气消耗较少等优点；增碳法省去倒炉、取样及随后的补吹时间，因而生产率高，终渣（FeO）高，化渣好，出磷率高，热收入较多，有利于增加废钢用量等。
2.2.2 增碳法 增碳法就是终点按低碳钢控制（在为数不少的厂家和场合，甚至采取“一吹到底”的操作方法），然后在出钢过程中增碳，使钢水中的含碳量达到所炼钢种的要求范围之间。在增碳法中，要求所用增碳剂纯度高，硫含量低，以免对钢水造成污染。
这种方法在操作上易于掌握，但在其后的增碳过程中，应着重把握两个环节：一是增碳剂的质量，二是增碳剂的收得率。
在某些炼钢能力大于炼铁能力的场合下，为了用有限的铁水生产更多的钢，多吃废钢降低铁耗，往往采用增碳法终点控制。欧洲大多数钢厂都把终点含碳量控制在0.07％左右，然后在钢包内用石油焦增碳操作来冶炼中高碳钢。
在吹炼中，采用何种操作方法，除取决于所炼钢种外，还涉及到吹炼习惯、现场监测条件、操作水平和原料条件等诸多因素。选取适宜的操作控制方法，对提高吹炼的技术经济指标具有十分重要的作用。
3 国内外终点控制现状
3.1 国外概况
国外发达国家的转炉终点控制技术，目前已进入全自动吹炼控制阶段，其采用的基本方法，主要为副枪法、烟气分析法或副枪与烟气分析结合法（见表2）。值得一提的是，由于气体快速分析与高精度分析技术的突破，目前美国、欧洲、韩国、日本等国的转炉有逐步采用烟气分析技术代替副枪控制转炉终点碳的趋势。
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表2 国外部分企业转护控制技术情况
.2 国内概况
长期以来，国内一直推进终点控制技术的进步，一方面采用厂－校（院、所）合作的方式进行相关技术的开发应用，另一方面引进国外先进技术和设备，但总体来看，除少数企业的一些大型转炉外，国内在转炉终点控制方面与国外差距仍很大。如与日本钢厂相比，我国多数转炉主要差距表现为出钢温度高、钢中[O]高和渣中TFe高，严重影响转炉的脱磷效果，也使得脱氧剂消耗增大。
据不完全统计，国内包括在建或即将投产转炉在内的426座100t以下的中小转炉和58座100t以上的转炉中，因技术、资金等原因，绝大多数仍采用经验法炼钢，无论是在洁净钢或高品质钢生产方面，还是在连铸连轧生产工艺要求钢水质量稳定方面，均已越来越不能满足后续工序及市场的要求。提高炼钢终点的控制精度和命中率，已成为当前国内炼钢生产中急待解决的技术问题。
以马鞍山钢铁股份有限公司转炉烟气分析动态控制系统为例，该系统由奥钢联（VAI）引进，应用于3座120t顶底复吹转炉。铁水及废钢装入炉后,吹炼时间约17min,全程自动控制,效率高、效果好。
VAI转炉烟气分析动态控制系统由LOMSA和DYNACON两部分组成，前者为转炉烟气采集、处理分析系统，可以分析温度高达1800℃、烟尘含量100mg/m3的气体成分；后者为转炉动态控制系统，根据烟气分析结果，按照工艺要求，对吹炼过程实施控制。VAI烟气分析动态控制系统设备工艺流程示意图见图6，动态控制系统计算流程结构见图7。
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图6 VAI烟气分析动态控制系统工艺流程示意图
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图7 VAI烟气分析动态控制系统计算流程示意图
值得指出的是，VAI的转炉动态模型控制是在吹炼最后2min进行的，在其启动前的十几分钟中，吹炼都是由静态模型进行控制。此外，动态控制模型要求转炉必须具备底吹条件，才能进行准确计算，实现系统的动态控制。如无底吹，整个动态模型误差较大，实际为静态控制模型，故使用该系统的先决条件是必须保证转炉全程顶底复合吹炼。
4 结 语
国内外在转炉吹炼的终点（终碳）控制方面，做了大量工作，国外的终点控制也由静态控制进入了动态控制；国内受条件限制大多数转炉当属经验控制。
在转炉吹炼终点控制中，应根据具体条件和情况采取适宜的操作方法，以取得较为理想的吹炼效果。鉴于国内转炉容积规模现状，比较终点控制的基本方法，笔者认为采用烟气分析法，具有技改、安装、维护成本
