煉鋼界面物質流控制技術研究

李波

前言

煉鋼界面物質流控制建設平臺需要穩(wěn)定性，并要求大批量生產。需要集成現(xiàn)代煉鋼過程中基礎科學和技術科學的研發(fā)成果，運用六項技術。在此基礎上，形成特色鮮明的潔凈鋼制造平臺。以新的學術組合集成的工程科學命題，通過精細化管理和優(yōu)化生產工藝，全面掌握物質流運行規(guī)律。通過動態(tài)一序的物流信息化技術，結合工序/設備的運行情況，實現(xiàn)生產的高效率運行和低成本控制。

一.煉鋼界面物質流控制技術背景

運用鋼鐵制造流程多因子物質流控制理論，加大對爐底高度控制的考核力度，對時間、溫度和物質量等基本參數進行解析和優(yōu)化。轉爐車間使用擋渣球進行擋渣操作，使煉鋼界面系統(tǒng)提高了運行效率。保證擋渣效果，是鋼廠競爭力的重要標志之一。合理改進擋渣球形狀，優(yōu)化生產組織模式。提高鋼水的潔凈度，是新世紀煉鋼技術進步的重要方向。

（1）采用頂底復吹技術，優(yōu)化運行過程。通過精確測量爐底高度，獲得微觀結構越來越好的鋼。根據渣樣分析結果調節(jié)合適的渣含量，編制調度計劃。潔凈鋼平臺技術，解決復吹壽命短的問題。從出鋼開始至鋼包車運行到測溫取樣位的過程中一直保持底吹狀態(tài)，優(yōu)化物質、能量、時間、空間等參數。工藝條件的改善如自動配水系統(tǒng)、氣一水霧化系統(tǒng)等，既具有戰(zhàn)略性又具有技術科學的命題。為使煉鋼界面各工序/設備更加合理地銜接，采用成本較低的鋁鎂尖晶石澆筑料，高效率、低成本、穩(wěn)定地、批量地滿足用戶需求。形成順暢簡捷的“流程網絡”技術和動態(tài)一有序的物流信息化技術。

（2）采用底吹噴嘴偏心布置方式，實現(xiàn)高效控制。把底吹連接管分離時排氣用球形爐頂底復吹轉爐閥門改為針形閥門，形成技術模塊的優(yōu)化及其相互之間的組合集成。根據自身車間布局特點即單透氣磚布置方式，集成技術具有技術進化和工程進化的意義。在轉爐出鋼過程中加強鋼包底吹攪拌，優(yōu)化集成的新水平、新層次。到達測溫取樣位后，檢查加工性能、使用性能都沒有不良影響，改為軟吹分鐘。清除底吹磚表面凝結的冷鋼和積渣，對其所要求的性能以及與潔凈度加以區(qū)分。降低氣體阻力，針對不同鋼種的鋼材，提高透氣磚的吹開爐爐照片率。

（3）開發(fā)平臺系統(tǒng)是一種組合集成戰(zhàn)略，需要高效勻拉速連澆生產體系的確立。全廠性的制造流程或是區(qū)段性的制造流程建筑長材用鋼制造平臺中，通過制定中包液面觀測制度，優(yōu)化集成的目標。轉爐出鋼后，應從技術進步的角度上保證較高的鑄坯質量。在不同加工過程和使用過程中，減少連鑄機停機時間。為避免鋼中的非金屬夾雜物影響產品的加工性能，生產系統(tǒng)必須建立在“三穩(wěn)定”基礎上。如果鋼中的非金屬夾雜物和有害雜物的數量過多，需要進一步減少鋼中的大型夾雜物。為了能夠高效率、低成本、成批地保證底吹效果，滿足用戶加工和使用要求，在鋼包熱修過程中每爐都要檢查透氣磚的透氣性和底吹管路的完好性。

（4）平臺戰(zhàn)略進不意味著越純越好，但是必須保證中包面，結晶器液面，拉速的穩(wěn)定。尺寸或分布對產品的基本要素是基于生產節(jié)奏和確保鑄坯質量的要求，這一定義是比較恰當的。為了生產出可以穩(wěn)定地的優(yōu)質商品鋼材，對工序提出嚴格的要求。了提高鑄機生產效率，重視構建具有經濟潔凈度的潔凈鋼生產平臺，保證鑄坯質量。對于鋼廠生產各類商品鋼材而言，采用長壽命中間包、快速更換水口為可以在較寬的范圍設定拉速打下了基礎。其特點是穩(wěn)定、大批量地進行生產，所生產的產品易于實現(xiàn)生產的高效率、低成本。滿足其加工過程和使用過程的各類要求，也是鑄坯生產高效化的支撐。

二.煉鋼界面物質流控制技術研究

對鋼廠而言，穩(wěn)定均衡的全連鑄技術鋼包熱狀態(tài)研究，特別是質量的穩(wěn)定性等要求，對優(yōu)化鋼水溫度控制的影響尤為重要。從實際出發(fā)，生產不同經濟潔凈度商品鋼的技術難度、技術含量也是不同的。我國以工序、裝置為主的空間優(yōu)化集成發(fā)展中，對鐵水預處理、轉爐冶煉、底吹Ar氣指標處于行業(yè)領先水平。一種多目標優(yōu)化的技術群的建立可以有效鋼包在從轉爐到連鑄運行過程中存在不可避免的熱損失。煉鋼界面物質流控制技術研究使全廠生產銜接緊湊，是時代性的，值得研究開發(fā)。

（1）對連鑄機拉速及棒材質量等提出相應的要求，這些商品鋼材的性能必須是穩(wěn)定、均勻的。不同類型商品鋼材所占的市場份額也是不同的，需要滿足各軋線需求，提高熱裝率。鋼廠生產的商品鋼材鐵水預處理硫含量普遍偏低。針對于不同類型、不同用途的商品鋼材，只需要扒出富硫渣即可滿足建筑長材用鋼生產要求。集成技術對絕大多數產品具有可對接性或可生長性，，只需要協(xié)同的二次冶金技術、穩(wěn)定均衡的全連鑄技術。提高鋼包周轉率有助于高效率轉爐冶煉，潔凈鋼平臺中的界面技術，保證復吹與爐齡同步。

（2）如果鋼包熱損失減少，所謂經濟潔凈度增高。在鋼材實際生產，通過高適應性鐵水預處理、高效率轉爐冶煉就可以使中間包溫度穩(wěn)定。在建筑長材用鋼潔凈鋼制造平臺方面運用集成技術和工程科學，在一定程度上有利于連鑄機勻拉速控制。有序運行的物流控制技術可以有效提高鋼包周轉率，使軋機能耗大幅度降低。界面技術體現(xiàn)鐵素物質流的動態(tài)有序運行規(guī)律，取得了顯著的效果。在煉鋼廠的平面布置圖中，鋼包全程加蓋是鋼軋廠高效率、低成本潔凈鋼生產平臺的基礎。

（3）轉爐冶煉過程設計靜態(tài)模型，設計相應的界面技術做支撐。其中，包括了包括連鑄和熱軋之間的界面技術。一旦出現(xiàn)問題，追溯生產環(huán)節(jié)的控制參數，用靜態(tài)模型的觀點做恰當的處理。查找問題并不斷改良，物質，能量，時間，空間等方面信息因素協(xié)同優(yōu)化。操作人員按靜態(tài)模型給出的數據進行操作，運用優(yōu)化簡捷的流程網絡技術和動態(tài)，實現(xiàn)對人爐料的精確控制。如果最終產品質量產生問題或生產成本超過預期，作為空間因素的信息，應該依靠物流管理系統(tǒng)，有序運行的物流控制技術。

（4）爐出鐵與鐵水預處理之間的界面技術相對較大的爐容比有利于轉爐噴濺的控制。鐵水預處理和轉爐冶煉之間的界面技術有助于轉爐快速及穩(wěn)定的生產。穩(wěn)定的原材料是成本控制的基礎，提升運行時間、運行速度和運行節(jié)奏的合理化。嚴格管理的動力能源介質，注重上、下游工序之間的協(xié)調匹配，提供一個便捷、準確、覆蓋煉鋼全過程。提高鋼的冶煉強度，保證生產效率。制定詳細嚴格的管理考核規(guī)定，完善轉爐冶煉與二次冶金之間的界面技術。

（作者單位：北京中冶設備研究設計總院有限公司）