精煉煉鋼模型的應(yīng)用

安超

摘 要： 隨著國(guó)際煉鋼技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，精煉煉鋼模型的技術(shù)得到了飛速的發(fā)展和應(yīng)用，尤其是在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)精品鋼、特種鋼時(shí)，使用精煉煉鋼模型可以有效優(yōu)化煉鋼工藝流程、降低生產(chǎn)成本。本文闡述精煉煉鋼模型的主要功能并深入討論精煉煉鋼模型的運(yùn)行原理，達(dá)到提高精煉煉鋼生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：精煉煉鋼 模型 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TF7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）03-0296-01

隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在對(duì)精煉煉鋼水平要求逐步提高。國(guó)內(nèi)各大煉鋼廠都將采用新的生產(chǎn)工藝和先進(jìn)控制技術(shù)以及信息化管理技術(shù)。精煉煉鋼模型的應(yīng)用可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短精煉生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高生產(chǎn)力，提高鋼鐵企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)了鋼鐵企業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。

一、精煉煉鋼模型分析

精煉煉鋼模型主要是通過現(xiàn)場(chǎng)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過精煉模擬計(jì)算，得出設(shè)定信息發(fā)送指令給一級(jí)PLC設(shè)備，實(shí)現(xiàn)精煉自動(dòng)煉鋼功能。精煉煉鋼模型包括溫度模型，脫氧模型，造渣模型，脫硫模型，合金模型。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，包括鋼包信息，天車信息，合金信息，鋼包溫度曲線信息，喂絲信息，平臺(tái)料信息等，對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行線性分析，多次回歸計(jì)算，找出其中規(guī)律，反饋到模型設(shè)定參數(shù)，并對(duì)模型控制參數(shù)與工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

二、針對(duì)精煉模型進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)

溫度校正模型的目的是為了達(dá)到目標(biāo)溫度而進(jìn)行升溫或降溫處理。溫度校正模型根據(jù)鋼水溫度已有的實(shí)際測(cè)量值與采取的工藝操作，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)鋼水當(dāng)前溫度，并根據(jù)所預(yù)測(cè)在標(biāo)準(zhǔn)處理時(shí)刻鋼水溫度和目標(biāo)溫度的差值計(jì)算得出給電時(shí)間并進(jìn)行自動(dòng)給電升溫處理，達(dá)到精煉工藝需求。

精煉溫度校正模型必須把以下因素考慮到模型計(jì)算內(nèi)，因?yàn)樗麄儠?huì)影響精煉溫度校正模型進(jìn)度。影響溫度模型精度的因素有吹氬降溫，包況，鋼包預(yù)熱是否充分，合金的吸熱，吹氬降溫，渣層過厚，鋼水滯留。吹氬的主要目的是促進(jìn)夾雜物上浮，均勻成分和溫度，但在此過程中伴隨有溫降，不同的渣況、包況等對(duì)吹氬降溫有著直接的影響 。渣層過厚鋼液熱量向上輻射量就小，溫降也就小，所以渣量大時(shí)，精煉結(jié)束后溫度就應(yīng)控制低一些。由于鋼包耐火材料的蓄熱量極大，損于包襯的熱量比較多，而正常包蓄熱基本飽和，所以新包的溫降要大于正常包。鋼包預(yù)熱不充分，會(huì)導(dǎo)致鋼液再加熱過程中鋼包吸熱較多，減低升溫速度。鋼包預(yù)熱溫度越高鋼液溫降就越小。電流的大小是鋼液升溫速度最直接的因素，合理的升溫電流，使精煉后溫度合適，是精煉結(jié)束后吹氬降溫的必要保證。合金的溶化溶解一般都是吸熱反應(yīng)，特別是加入量比較多時(shí)，例如鈦鐵，吸收的熱量很大，所以在成分不合適時(shí)，需要加入大量合金時(shí)，要將溫度控制的高一些。由于生產(chǎn)節(jié)奏問題，鋼水有時(shí)會(huì)滯留在精煉，因?yàn)闀r(shí)間過長(zhǎng)，鋼液與包襯接觸時(shí)間過長(zhǎng)，包襯蓄熱達(dá)到飽和，所以包壁散熱量較少，鋼水溫度下降也就比較慢。

脫氧模型的目的是通過使用脫氧物料去除鋼水中的自由氧，并達(dá)到該物料主要元素的目標(biāo)值。脫氧模型根據(jù)工藝需求和目標(biāo)精煉鋼水中的氧含量，計(jì)算所需加入何種脫氧劑和脫氧劑的加入量，自動(dòng)添加脫氧物料，進(jìn)而達(dá)到工藝需求。脫氧模型計(jì)算把鋼水氧含量作為脫氧模型目標(biāo)值，在公式中給出脫氧劑化學(xué)等重量：

在滿足氧含量目標(biāo)值的假定條件下，按照脫氧模型計(jì)算出所需添加的脫氧劑和附加脫氧劑量再進(jìn)行合金化模型計(jì)算。在計(jì)算出脫氧劑實(shí)際添加量后，開始計(jì)算鋼渣整個(gè)狀態(tài)，并將氧化還原過程考慮其中。

渣成分模型可以精確預(yù)報(bào)鋼水內(nèi)渣成分，為操作人員精準(zhǔn)煉鋼提供有效參考，為脫氧模型，脫硫模型等其它二級(jí)模型數(shù)據(jù)提供必需的輸入數(shù)據(jù)。渣成分調(diào)整模型是通過添加鋼渣料來調(diào)節(jié)堿度和飽和度，達(dá)到特定堿度和石灰飽和度的。此外，通過計(jì)算鋼渣脫氧劑可以使鋼渣中的FeO+MnO含量達(dá)到特定值以下。

石灰飽和度模型計(jì)算了模型預(yù)測(cè)石灰飽和度和實(shí)際石灰飽和度間的差異D.

如果D值為負(fù)數(shù)，則通過計(jì)算出SiO2和Al的混合物，通過添加物料來降低過渣飽和度。如果D值從開始即為正值，則為渣飽和時(shí)石灰添加料所需添加量。通過等式計(jì)算物料重量：

脫硫模型的目的是為了通過在鋼渣中添加物料（通常為石灰）去除鋼水中多余的硫以提高脫硫效果。 脫硫模型根據(jù)當(dāng)前精煉爐內(nèi)鋼水硫含量和脫硫劑種類計(jì)算出精煉爐內(nèi)所需添加的脫硫劑重量并進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，計(jì)算出精煉爐內(nèi)鋼水和渣的重量，溫度和成分。

合金模型根據(jù)當(dāng)前精煉爐內(nèi)合金成分，針對(duì)目標(biāo)合金成分和最小合金成分進(jìn)行合金模型計(jì)算，對(duì)鋼水溫度、鋼水重量、爐渣進(jìn)行分析，得出當(dāng)前精煉爐內(nèi)所需添加的合金，進(jìn)而滿足工藝需求。該模型還考慮合金模型的材料價(jià)格，并確定一個(gè)成本組合，選取價(jià)格最低的合金物料組合對(duì)工藝需求進(jìn)行參考。操作人員可以強(qiáng)制添加固定合金物料，這些物料會(huì)被模型考慮其中，通過計(jì)算得出目標(biāo)鋼水成分變化。合金模型還可以通過禁用物料，使其不被使用。添加合金料而產(chǎn)生的預(yù)計(jì)的溫降或溫升會(huì)被計(jì)算，從而反饋給操作人員，對(duì)工藝需求進(jìn)行提示和警告的作用。

合金化模型包括兩部分。第一部分為合金計(jì)算。需要的合金量由以下內(nèi)容確定：對(duì)于每個(gè)元素來說，合金化收益率可以在數(shù)據(jù)庫中定義。通過設(shè)定元素狀態(tài)到0，從合金化計(jì)算中排除元素是可能的。對(duì)于目標(biāo)成分中每個(gè)非零目標(biāo)值的元素和每種可用的合金，下列等式可以解開：

等式形成了一套所有元素和物料的線性方程。模型通過使用Pivot法則解決了此等式以達(dá)到所有被考慮元素的目標(biāo)含量。如果在目標(biāo)成分中只顯示一個(gè)元素的最大或最小值，等式將相應(yīng)被修改。

三、結(jié)論

精煉煉鋼模型是一套非常復(fù)雜的系統(tǒng)，它的應(yīng)用可以使精煉煉鋼高精化、連續(xù)化、自動(dòng)化、高效化發(fā)展。我們要不斷追求最新的技術(shù)和工藝使我國(guó)煉鋼自動(dòng)化水平得到有效的提高。