解析轉(zhuǎn)爐全封閉智能煉鋼技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用

張德合

摘 要：隨著對轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)要求的提高，全封閉智能煉鋼技術(shù)的作用日益突出。文章首先結(jié)合實例闡述了智能化煉鋼技術(shù)的工藝流程，然后就其研發(fā)中的不足進行了分析，并提出了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼；全封閉智能化煉鋼技術(shù)；自動化控制

中圖分類號：TF713 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）26-0001-02

隨著工業(yè)的發(fā)展，鋼鐵需求量驟增，轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)憑借成本低、產(chǎn)量高、速度快的優(yōu)勢受到高度重視。為滿足新形勢的要求，需進一步加強科技煉鋼，不斷引進新設(shè)備和新技術(shù)。人工煉鋼效率較低，且容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，從當前的生產(chǎn)力來看，需實現(xiàn)自動化、大規(guī)模生產(chǎn)。計算機的應(yīng)用推動了智能化技術(shù)的進步，使得轉(zhuǎn)爐煉鋼科技含量更高，是當前研究的重點，也是未來的必然趨勢。

1 實例分析

某煉鋼廠建于2003年，占地面積37.5萬m2，生產(chǎn)的鋼材主要有管線鋼、普碳鋼、大型H型鋼、冷軋用鋼。經(jīng)過兩年的發(fā)展，在2005年添了4臺120 t的氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，2臺150 t的鋼包精煉爐，2臺板坯連鑄機，以及寬厚板連鑄機1臺。年生產(chǎn)量增至4.6×106 t，廠規(guī)模也有所擴大，為其帶來了更多經(jīng)濟效益。自2006年起，當?shù)責掍搹S數(shù)量逐漸增多，整個鋼鐵市場競爭加劇，為進一步提高生產(chǎn)效率，必須研發(fā)新工藝和新技術(shù)，智能化煉鋼被高層領(lǐng)導(dǎo)重視。2008年，該廠從國外引進先進的轉(zhuǎn)爐副槍技術(shù)，同時組織技術(shù)人員成立科研小組，專攻轉(zhuǎn)爐全封閉智能煉鋼技術(shù)的研究。次年取得佳績，并在1號轉(zhuǎn)爐試驗成功。隨后其他3臺轉(zhuǎn)爐也相繼實現(xiàn)了智能化生產(chǎn)。近些年來，該廠對智能化生產(chǎn)技術(shù)進行了多次改動，日益成熟，為企業(yè)的長期發(fā)展提供了技術(shù)保障。

2 轉(zhuǎn)爐全封閉智能煉鋼技術(shù)

該技術(shù)以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了智能化生產(chǎn)。通過副槍測量手段，結(jié)合相應(yīng)的靜態(tài)、動態(tài)模型，對鋼鐵冶煉過程進行全智能化的控制。依靠計算機系統(tǒng)，可改善人工控制中的很多不足，使得冶煉時間把握更準，對細節(jié)也非常重視，有利于提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原料包括廢鋼、鐵水、鐵合金等，采用該技術(shù)，轉(zhuǎn)爐操作室接收調(diào)度指令后，會自動向廢鋼、鐵水系統(tǒng)發(fā)出對應(yīng)的要求；原料系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)需要合理地進行配比，同時，計算機操作系統(tǒng)自動采集各種原料的信息并加以整理。在吹煉時會自動判斷、控制，在吹煉終點，指揮副槍自動測試，確保出鋼。在化驗室完成鋼水樣的化驗后，根據(jù)其結(jié)果計算鐵合金；最終收集全部數(shù)據(jù)，處理核對后生成報表。

該工藝的操作流程大致如下：制定生產(chǎn)計劃、采集原料信息→SDM模型進行計算→自動生產(chǎn)冶煉氧步及加料料單，同時合理控制相關(guān)設(shè)備運行→正確選擇計算機方式，點擊爐次冶煉開始按鈕→TSC冶煉過程中保持實時測量→獲取鋼水的構(gòu)成成分、溫度及碳含量等信息→利用SDM模型再次進行計算，與設(shè)計值相比，生成新的氧步及加料單→氧槍、散狀材料系統(tǒng)負責新料單的執(zhí)行→TSO終點測量得到鋼水溫度以及氧含量→冶煉完成→放鋼→運行鋼包底吹系統(tǒng)。

3 智能煉鋼技術(shù)在研發(fā)中存在的不足

該廠在過去煉鋼時多以經(jīng)驗為主，操作流程以及各項工藝數(shù)據(jù)主要來自于技術(shù)部門，但更新緩慢。以至于和實際稍有不符，工作人員專業(yè)技能有差異，操作水平參差不齊，導(dǎo)致煉鋼質(zhì)量波動較大，穩(wěn)定性差。其不足之處可歸為以下幾點：

①原材料條件較差，該廠在最初生產(chǎn)時，對所需材料管理不當，放置時在分類上顯得不合理。鐵水的溫度變化大，且構(gòu)成不純，含渣量較高；廢鋼只有總體重量；材料投爐時準確率低。生產(chǎn)設(shè)備陳舊，如氧槍的編碼器精準度低、散裝料稱量系統(tǒng)效率不高、鋼包底吹效果較差等，難以滿足越來越高的生產(chǎn)要求。

②自動化技術(shù)缺乏先進性，一級設(shè)備操作系統(tǒng)只能執(zhí)行一級指令。操作系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障，阻礙了生產(chǎn)正常進行；系統(tǒng)不具備自動選擇冶煉方案的功能；一旦加料方案制定，在執(zhí)行過程中很難進行實施調(diào)整。

③數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)缺陷，數(shù)據(jù)采集非常關(guān)鍵，但由于缺乏系統(tǒng)性，常出現(xiàn)信息遺漏的情況；鋼包信息和化驗數(shù)據(jù)不能進入到二級系統(tǒng)；缺少先進的數(shù)據(jù)監(jiān)測手段。由于分析手段單一陳舊，很多化驗分享自工作都只依賴一臺光譜儀，所得結(jié)果與實際的偏差較大，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)反饋不夠全面也不利于智能化生產(chǎn)。

④缺少對該技術(shù)工藝的完整研究，出現(xiàn)了許多問題。如鋼種數(shù)量較多，沒有統(tǒng)一的操作模式；鋼包底吹參數(shù)不固定且模式太過單一；部分環(huán)節(jié)的工藝較為落后，不能滿足冶煉操作的新要求。

⑤沒有專門的系統(tǒng)監(jiān)視爐口火焰，全封閉智能化煉鋼技術(shù)是對自動化煉鋼的改進。工作人員在生產(chǎn)中需要判斷爐況時，常通過操作室的透明玻璃完成，包括加料工作也是在操作室完成。

4 提高轉(zhuǎn)爐全封閉智能煉鋼技術(shù)水平的有效措施

4.1 穩(wěn)定原材料，提高設(shè)備性能

首先，依據(jù)一定的標準對廢鋼作精確分類，在原料現(xiàn)場將廢鋼分成了重型廢鋼、輕型廢鋼、渣鋼和鐵塊4類，并依次制定了相應(yīng)的工藝標準。其次，按照相關(guān)工藝，利用行車電子秤吸附廢鋼時，準去地稱其質(zhì)量；改善鐵水條件，對鐵水的各項特征加以穩(wěn)定，并減少含渣量。針對鐵水溫度偏差較大的情況，采取有效措施加以平衡。為取得更好的扒渣效果，除了對扒渣設(shè)備加以改進，還有必要摻加高質(zhì)聚渣劑，最終確保各項特征均與冶煉要求相符。在往爐中投放渣料時，須確保渣料質(zhì)量達標，利用篩分設(shè)備檢查渣料的粉面率，將其控制在5%以內(nèi)。此外，還應(yīng)提高轉(zhuǎn)爐裝準率。

在生產(chǎn)設(shè)備方面，需對設(shè)備不斷改進升級。如散裝料稱量系統(tǒng)的工作效率及精確度均應(yīng)有所提升，將給料斗的角度差控制在允許范圍內(nèi)，實現(xiàn)多批次、小批量的快速生產(chǎn)。同時，還應(yīng)完成對氧槍編碼器的改進，提升其控制精度。

4.2 提高設(shè)備自動化控制能力

先建立一級和二級系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，并實現(xiàn)二級指令對一級設(shè)備操作進行操控。實現(xiàn)通信與各上位機時間同步，通過編制時間同步軟件實現(xiàn)生產(chǎn)管理網(wǎng)、副槍二級網(wǎng)絡(luò)與一級控制網(wǎng)絡(luò)中上位機時間同步，然后合理設(shè)置各項參數(shù)，實現(xiàn)一級、二級和三級網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步。此外，還要改進操作方案設(shè)置。

4.3 對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)加以改進完善

首先要完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。自動采集鐵水行車稱重量，將現(xiàn)有行車不作變動，增加無線發(fā)射與接收設(shè)備，通過信號轉(zhuǎn)換器將鐵水重量數(shù)據(jù)采集到副槍二級系統(tǒng)。增設(shè)鐵水溫度發(fā)射裝置，在測完鐵水溫度后，可通過該裝置錄入包號、溫度數(shù)值并自動跟隨鐵水重量進入天二級相應(yīng)的爐號中。其次，需建立起三級數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。在調(diào)度室建立調(diào)度指令與二級操作系統(tǒng)的通信聯(lián)系，編制鏈接程序。

4.4 深入研究轉(zhuǎn)爐操作工藝

對兩種不同裝入制度下的操作工藝加以研究對比，同時加大操作工藝參數(shù)的研究力度，根據(jù)不同類型的鋼種，選擇適應(yīng)的冶煉效果。

4.5 增設(shè)上爐口火焰監(jiān)視設(shè)備

增設(shè)視頻設(shè)備，并在鏡頭上安裝鋼用濾光鏡片，將爐口火焰、冶煉情況視頻信息傳輸至操作臺計算機。操作人員可直接觀察爐口動態(tài)，并作出及時判斷。在操作平臺增加搖爐室，安裝轉(zhuǎn)爐體控制操作系統(tǒng)，并實現(xiàn)室內(nèi)操作臺、爐后放鋼室和本地的三層交換。

5 結(jié) 語

該煉鋼廠在采用轉(zhuǎn)爐全封閉智能煉鋼技術(shù)后，各項經(jīng)濟技術(shù)指標都有了明顯的改善，不但生產(chǎn)效率提升、成本有所降低，而且鋼水質(zhì)量得到改善，金屬收得率較高。此外，該技術(shù)節(jié)約了人工勞動量，污染較輕，不會對環(huán)境造成太大的傷害，值得推廣應(yīng)用。

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