基于金属材料热处理的冶金技术控制性能研究

刘伟洁

（河钢集团宣钢公司，河北 张家口 075100）

常规冶金技术控制方法采用多个指标不同评价体系进行对冶金技术的控制，技术控制灵活，适用于小型冶金企业的技术控制，但由于不同体系执行不同标准，不同标准间评价指标不同，当常规冶金技术控制应用于大型冶金企业时，存在冶金技术控制有效性较低的不足[1]，不适合大型冶金企业的冶金技术控制。

为此提出了基于金属材料热处理的冶金技术控制性能研究。

利用金属材料热处理理论基础，根据不同矿石成分进行金属液相线计算，实现冶金控制温度的优化，控制金属材料自由能变化，改善冶金凝固顺序，优化冶金控制过程，完成了基于金属材料热处理的冶金技术控制性能研究，实验数据表明，提出的冶金技术具有较高的控制有效性。

1 基于金属材料热处理优化冶金控制温度

冶金控制温度是影响冶金技术控制性能的核心参数之一，将直接影响冶金技术控制有效性。为了改善常规冶金技术控制方法的限制性，引入金属材料热处理技术手段，进行冶金控制温度的优化。

冶金过程是金属矿石通过高温冶炼的金属的过程。又因为金属为晶体材料，存在固定的熔点以及相变过程[2]。基于金属材料的热处理手段，能够合理的控制熔炼温度。

其金属材料的热处理过程，是材料的相变过程，为合理的控制冶金温度，首先确定冶金熔炼温度，其冶金熔炼温度的确定，是根据金属材料热处理相图决定的，其金属材料热处理相图如图1所示[3]。

图1 金属材料热处理相图

根据金属材料热处理相图可知，需熔炼金属矿石须达到液相线温度，若矿石熔炼温度低于液相线温度，则矿石熔炼缓慢，耗能较大，很难达到高效的熔炼效果，同时若熔炼温度过高，首先造成热能的浪费，其次是造成金属过热，引起金属成形性较差的问题。为此基于金属材料的热处理，确定熔炼液相线温度，根据冶炼矿石不同，其金属的液相线温度有所不同，可用公式（1）表示：

式中，d代表矿石含碳量，l代表矿石含铁量，T代表矿石杂质成分含量，M代表热处理像图的显示温度。

基于金属材料热处理，依托不同矿石的金属液相线计算，实现冶金控制温度的优化。

2 改善冶金凝固顺序优化冶金控制过程

基于金属材料热处理的另一个关键技术，是通过改善冶金凝固顺序，对传统冶金控制过程进行优化。改善冶金凝固顺序，是通过控制金属材料由一种组织，向另一种组织转变过程而实现的。

冶金过程中由于不同组织的凝固顺序不同，将会给冶金技术控制性能带来较大的困扰，为此通过控制铁素体、奥氏体、莱氏体相变过程，控制冶金凝固顺序，由于铁素体、奥氏体、莱氏体的相变自由能不同，通过控制其相变自由能，使E铁素体＞E奥氏体＞E莱氏体，用于实现对冶金凝固顺序的改善，而控制相变自由能的方式，从而完成冶金控制过程的优化，基于金属材料热处理优化冶金控制温度，完成了冶金技术控制性能研究。

3 实例分析

为了保证本文提出的基于金属材料热处理的冶金技术控制性能研究有效性，进行实验分析，验证其冶金技术控制有效性。实验过程采用仿真实验的形式进行验证，利用常规冶金技术控制方法作为实验对比对象。

实验过程中，模拟5种不同生产规模的冶金企业，其产量分别为50t/d、100t/d、200t/d、400t/d、800t/d，代表小型冶金企业、中型冶金企业、大型冶金企业。控制不同冶金企业生产规模作为实验自变量，进行冶金企业控制有效率的验证，为了量化冶金企业控制有效率，其冶金企业控制有效率可用公式（2）表示：

式中，b代表冶金企业生产产品性能，E代表企业生产环节配合有效性，Rc代表冶金企业生产工艺执行有效性。

根据仿真实验，获取冶金产品相关参数，根据公式（2）进行计算，得出冶金企业技术控制有效率如表1所示：

表1 冶金企业技术控制有效率

根据上表可以得出，传统冶金技术控制有效率在模拟的冶金企业生产规模下，平均有效率为76.60%。提出的基于热处理的冶金技术平均控制有效率为89.94%，提出的冶金技术控制有效率较传统控制有效率提高13.34%，促使冶金技术控制性能得到大幅提升，适合不同冶金企业的冶金技术控制。

4 结束语

本文提出了基于金属材料热处理的冶金技术控制性能研究，基于金属材料热处理优化冶金控制温度，改善冶金凝固顺序优化冶金控制过程，实现了本文的研究，实验验证，本文提出的冶金控制技术具有较高的有效性，希望本文的研究，能够为冶金技术控制性能的研究提供理论依据。