基于自動(dòng)煉鋼轉(zhuǎn)爐精準(zhǔn)控制研究

張曙光 邱進(jìn)明 譚濤

摘要：隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)在不斷進(jìn)步，當(dāng)前自動(dòng)煉鋼轉(zhuǎn)爐技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，在具體的生產(chǎn)加工過(guò)程中發(fā)揮了十分重要的作用。在當(dāng)前發(fā)展過(guò)程中主要依托轉(zhuǎn)爐煙氣來(lái)對(duì)自動(dòng)煉鋼系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，并且針對(duì)當(dāng)前150T的轉(zhuǎn)爐脫磷效率較低，整個(gè)鋼液的潔凈度較低，以及整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中很容易出現(xiàn)節(jié)奏不穩(wěn)定的情況進(jìn)行了重點(diǎn)分析。通過(guò)相關(guān)的研究表明，在具體的生產(chǎn)過(guò)程中需要充分發(fā)揮相關(guān)二套模型的工藝和設(shè)備。通過(guò)這樣的方式才能夠?qū)φ麄€(gè)轉(zhuǎn)爐的溫度進(jìn)行有效的控制，從而達(dá)到精準(zhǔn)控制的目的。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)煉鋼;轉(zhuǎn)爐;精準(zhǔn)控制;研究

雖然我國(guó)當(dāng)前呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，對(duì)于自動(dòng)煉鋼轉(zhuǎn)爐精準(zhǔn)控制技術(shù)的發(fā)展也十分重視，但是在具體的發(fā)展過(guò)程中仍然存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致我國(guó)的相關(guān)技術(shù)與其他國(guó)家的一些技術(shù)存在一定的差異。轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控制技術(shù)在歐洲和日本等國(guó)家已經(jīng)十分成熟。當(dāng)前在加拿大，已經(jīng)能夠基本實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程全程使用模型進(jìn)行控制，并且能夠保證出鋼不倒?fàn)t取樣的效果，能夠進(jìn)行直接出鋼。我國(guó)早在2001年的時(shí)候就開(kāi)始不斷引進(jìn)煙氣分析動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)，但是在具體的使用過(guò)程中效果并不是十分理想。但是相關(guān)部門在充分分析了自動(dòng)煉鋼模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了二級(jí)模型的調(diào)試，從而才能夠?qū)D(zhuǎn)爐的溫度進(jìn)行較為精準(zhǔn)的控制。

一、轉(zhuǎn)爐煙氣分析自動(dòng)煉鋼工藝

轉(zhuǎn)爐煙氣的分析自動(dòng)煉鋼技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)示意轉(zhuǎn)爐的區(qū)域所有相關(guān)物質(zhì)有關(guān)，并且在整個(gè)冶煉的過(guò)程中需要根據(jù)當(dāng)前的供養(yǎng)數(shù)據(jù)的具體情況進(jìn)行相應(yīng)的分析，對(duì)轉(zhuǎn)爐的整個(gè)冶煉過(guò)程中采用計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)控制，整個(gè)操作過(guò)程中主要包括吹前的預(yù)計(jì)算、預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)爐冶煉的過(guò)程中抑菌劑成分質(zhì)量等方面的信息，最后通過(guò)轉(zhuǎn)爐的基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)爐冶煉進(jìn)行高效的控制。當(dāng)主吹結(jié)束以后，需要對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行相關(guān)的誤差計(jì)算，這樣才能夠保證準(zhǔn)確性，在計(jì)算的過(guò)程中主要采用L1級(jí)別的計(jì)算模式還有L1級(jí)別的自動(dòng)化程序執(zhí)行材料。通過(guò)這樣的方式來(lái)完成整個(gè)冶煉過(guò)程中。具體的控制過(guò)程如圖1所示。

二、轉(zhuǎn)爐工藝設(shè)備條件

（1）供給轉(zhuǎn)爐鐵液條件。轉(zhuǎn)爐工藝設(shè)備需要很多條件，首先需要相應(yīng)的供給轉(zhuǎn)爐鐵液材料。詳細(xì)轉(zhuǎn)爐鐵的成分如表1所示。

（2）煉鋼工藝條件。在煉鋼的過(guò)程中煉鋼工藝一定滿足相應(yīng)的條件，才能夠更加高效的進(jìn)行煉鋼。某個(gè)煉鋼工廠有一座雙工位的預(yù)處理站，并且是150T，還有三座150T的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐。轉(zhuǎn)爐的出鋼溫度超過(guò)1600攝氏度，在加工生產(chǎn)的過(guò)程中轉(zhuǎn)爐使用的氧槍是五孔的噴頭，整個(gè)氧氣的流量能夠達(dá)到28000-33000。

三、轉(zhuǎn)爐補(bǔ)吹原因分布

從對(duì)圖形的數(shù)據(jù)分析得知，雖然補(bǔ)吹的原因有很多，但是最為主要的是其中三個(gè)原因，分別是P高，T低以及C高。C&T的未命中占比達(dá)到了56%，而P高的補(bǔ)吹占比達(dá)到了26%，因此根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)需要對(duì)C＼T＼P進(jìn)行深入的研究和分析。

四、提高轉(zhuǎn)爐C&T命中率

轉(zhuǎn)爐煙氣的分析動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)可以說(shuō)是整個(gè)模型的核心部分，如果無(wú)法對(duì)轉(zhuǎn)爐煙氣進(jìn)行正確高效的分析，那么將會(huì)直接影響整個(gè)模型的最終結(jié)果。在進(jìn)行轉(zhuǎn)爐煙氣的過(guò)程中需要根據(jù)當(dāng)前的連續(xù)檢測(cè)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐吹煉，然后在整個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的煙氣，例如一氧化塘、二氧化碳、氮?dú)獾鹊?。此時(shí)需要計(jì)算熔池的瞬間脫碳速度和脫碳量，并且根據(jù)瞬時(shí)的供氧量和廢渣量的加入進(jìn)行配比的計(jì)算，從而能夠準(zhǔn)確的推算出在熔池中各個(gè)物質(zhì)元素的具體含量。通過(guò)這樣的方式能夠更加準(zhǔn)確且穩(wěn)定的分析出影響轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)的因素。對(duì)C的計(jì)算也會(huì)更加準(zhǔn)確且穩(wěn)定，對(duì)轉(zhuǎn)爐重點(diǎn)的最終判斷也會(huì)更加準(zhǔn)確。

煙氣的信息和實(shí)際的供氧量可以得到兩個(gè)指標(biāo)，這兩個(gè)指標(biāo)分別是能夠反映出內(nèi)脫碳反映的情況以及當(dāng)時(shí)的脫碳速度。脫碳速度受到單位時(shí)間內(nèi)熔池的脫碳量影響，如果供給的氧氣強(qiáng)度較大，那么在計(jì)算的過(guò)程中整個(gè)熔池的脫碳量都是進(jìn)行累計(jì)計(jì)算。脫碳氧的效率是每立方米的氧氣的脫碳量，脫碳氧因?yàn)槭艿焦┙o氧氣強(qiáng)度的影響較小，因此能夠反映出氧氣在爐內(nèi)的具體利用效率。

五、提高轉(zhuǎn)爐脫P(yáng)效果

（1）高馬赫數(shù)氧槍開(kāi)發(fā)。在煉鋼工藝中，氧槍是十分重要的設(shè)備。在整個(gè)設(shè)計(jì)工藝的過(guò)程中一定要十分重視冶煉技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性。相關(guān)生產(chǎn)單位在傳統(tǒng)生產(chǎn)的過(guò)程中都是使用0.75-0.85左右的氧壓，在吹煉的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)較為明顯的軟吹情況，甚至在吹煉的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)噴濺，在吹煉的后期還有可能會(huì)出現(xiàn)返干的情況，整個(gè)脫P(yáng)效率能夠始終維持在90%左右，如果轉(zhuǎn)爐后期的低吹失敗，那么脫磷的效率只能達(dá)到70%左右。因此為了保證P的效率，就需要重新設(shè)計(jì)整個(gè)，因此研究開(kāi)發(fā)除了五孔的高馬赫數(shù)氧槍噴頭。

（2）高馬赫數(shù)氧槍吹煉模式調(diào)試。在不斷地發(fā)展過(guò)程中，氧槍噴頭也得到了不斷的優(yōu)化，一直相對(duì)應(yīng)的煉鋼工藝則需要記性系統(tǒng)性的調(diào)試，由于高馬赫數(shù)氧槍在整個(gè)操作過(guò)程中都呈現(xiàn)出硬吹的情況，原有的一些鈣質(zhì)造渣不能夠滿足當(dāng)前的自動(dòng)煉鋼生產(chǎn)要求，在生產(chǎn)過(guò)程中脫磷的效率僅為15%左右，面對(duì)這樣的問(wèn)題就需要對(duì)造渣方法和路線進(jìn)行不斷的優(yōu)化和改進(jìn)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)更換轉(zhuǎn)爐煙氣的流量，能夠?qū)D(zhuǎn)爐吹煉后期的操作進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范，并且能夠?qū)D(zhuǎn)爐的重點(diǎn)進(jìn)行更為準(zhǔn)確的判斷。通過(guò)高馬赫數(shù)氧槍的開(kāi)發(fā)能夠?qū)Υ禑捘Ｐ瓦M(jìn)行系統(tǒng)性的調(diào)試，從而不斷降低重點(diǎn)的氧位。

參考文獻(xiàn)：

[1]李艷龍，么洪勇，單慶林，張軍國(guó)，葉飛，周士偉，張賀君，劉曉斌.基于自動(dòng)煉鋼轉(zhuǎn)爐精準(zhǔn)控制研究[J].鑄造技術(shù)，2018，39（12）：2791-2794.