JDS音頻化渣技術在萊鋼120t頂底復吹轉爐上的應用

張學民/山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司

JDS音頻化渣技術在萊鋼120t頂底復吹轉爐上的應用

張學民/山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司

介紹了JDS音頻化渣技術在萊鋼煉鋼廠120t轉爐的應用情況，該技術的應用減少了轉爐吹煉過程的噴濺和返干率，使鋼鐵料消耗得以降低，使各項經濟技術指標均取得了一定的改進，實踐證明使用該裝置是提高煉鋼操作水平的一條較好途徑。

音頻化渣；應用；效果

一、前言

萊鋼煉鋼廠新區現有120t頂底復吹轉爐3座，120 t頂底復吹脫磷爐1座，實際裝入量為鐵水125-140t、廢鋼6-20t。引進濟南電子技術研究所研制的JDS音頻化渣技術，經過運行后，使轉爐控制水平得到了較大的提高,噴濺、返干現象明顯減少。

二、JDS音頻化渣系統

1.系統組成。JDS音頻化渣系統主要由前端音頻采集和保護裝置（電磁閥、冷卻水箱、音頻采集器、音頻放大盒）、信號處理及采集單元、畫面調試顯示單元和系統軟件組成[1]。

2.基本原理。音頻化渣技術的基本原理就是在轉爐爐口附近選擇合適的能夠獲取特征頻帶的取聲點，通過隔音、定向、濾波等處理后，在計算機屏幕上顯示該噪聲強度隨吹煉時間的變化情況；即音頻去向。通過音頻去向實時了解爐內泡沫渣的厚度以及其變化趨勢，從而為操作人員提供化渣過程和狀態的信息，以便采取措施及時避免可能發生的噴濺或返干。

轉爐在吹煉過程中，超音速氧氣流股和固相顆粒（未熔爐渣和高熔點硅酸鹽）發出很強的噪聲，這種噪聲在沒有液體爐渣覆蓋時強度達到最大（如開吹和嚴重返干時）。當泡沫渣形成后，在氧槍噴頭以上的泡沫渣吸收了氧氣流股發出噪聲，渣層越厚，吸聲的泡沫渣高度越大，從爐內傳出的噪聲強度越低。通過環境噪聲的有效過濾排除，采樣系統檢取出爐內吹煉噪聲強度就可以間接反應爐內泡沫渣的厚度，即化渣情況。

依上述原理，聲音信號轉換成成渣情況以音頻曲線的形式動態反應到計算機的CRT顯示器上，如圖2。這樣爐前操作工就可以直觀地了解爐內的化渣情況，并且根據曲線的走勢采取相應的措施，及時避免冶煉過程中的噴濺和返干，達到平穩完成造渣和冶煉任務之目的。同時，冶煉過程中的造渣料加入情況，也通過信號的傳輸、轉換在CRT顯示器上及時顯示出來，使操作者對每爐的造渣料加入量、加入時間了如指掌。另外，根據我廠實際情況，將化驗室的光譜分析儀與“JDS一音頻化渣微機綜合檢測系統”通過信號線連接起來，使每爐鋼的化驗結果能夠迅速、全面、準確地反饋給煉鋼工，對以后的操作會起到積極的參照和指導作用。

3.主要功能。

（1）實時吹煉音頻曲線描繪以及存盤。

（2）實時吹煉氧槍槍位曲線、氧氣壓力曲線、氧氣流量曲線、氧槍出水溫度曲線以及數據存盤。

（3）吹煉時間、系統時間、濺渣時間、開吹時間、出鋼時間。

（4）吹煉過程中散裝料的加入情況，包括時間、料種、加入量。

（5）返干、噴濺的報警。

（6）大的噴濺記錄存盤，在音頻曲線上顯現曲線顏色為特殊色。

三、應用效果及分析

JDS-音頻化渣微機自動監測系統在萊鋼120t轉爐生產上的應用，優化了冶煉操作過程，減少了噴濺、返干率，降低了鋼鐵料消耗和散裝料消耗。

1.優化過程吹煉操作。操作人員通過觀察總結音頻化渣系統輸出的音頻曲線、下槍曲線、氧流量控制曲線以及散裝料加入情況不斷優化自身的操作方法，使控槍、控渣水平得到進一步的提高。同時，音頻曲線的發展趨勢為操作人員提供判斷爐渣動態狀況的依據，在吹煉過程中操作人員通過參照音頻曲線來調整槍位和渣料加入量，做到既及時又平穩，從而顯著提高了轉爐吹煉過程的控制水平。

2.給操作人員操作提供參考、指導。以往何時動槍、如何動槍；何時下料、何時下何種料、用多大氧流量完全是操作人員通過看火憑經驗和感覺操作。采用了JDS-音頻化渣微機自動檢測系統后，音頻曲線的趨勢能夠及時反映爐內渣后和爐渣的變化情況，何時可能噴濺、何時可能返干音頻化渣系統給予及時提示，給轉爐操作人員提供了直觀的參考依據。

圖1 實時檢測畫面

如圖1所示，在開吹初期，爐渣未化，音頻曲線在低位徘徊，直到3分40秒，爐渣化開后，音頻曲線快速，音頻曲線的斜率也比較大，說明此時泡沫渣上升很快，有發生噴濺的趨勢，此時，槍位上升，音頻曲線短暫下行，但增加了渣中氧化鐵的含量，隨時間推移，泡沫渣和碳氧反應突然爆發重合，造成噴趨勢再次發生。此時又有提槍動作，音頻曲線再次下行，但此時碳氧反應大量進行，渣中的氧化鐵迅速被消耗，泡沫渣也急劇減少，渣層越來越薄，開始出現“返干”現象，隨著槍位再次調整微調，逐步趨于正常。

3.減少噴濺、返干率，降低鋼鐵料消耗。音頻曲線的發展趨勢為操作人員提供了很好判斷爐渣動態狀況的依據,使其在吹煉過程中參照音頻曲線來調整槍位和渣料加入量,做到既及時又平穩,從而顯著提高了轉爐吹煉的過程控制水平,有效降低了返干和噴濺現象的發生率。同時,轉爐因返干致使煙罩、氧槍粘鋼所引起的生產事故也極少發生。

表1 使用前后指標對比

4.優化二級操作模型，提高自動化操作控制水平。通過觀察JDS-音頻化渣微機自動檢測監控系統采集的實時吹煉氧槍槍位曲線、氧氣壓力曲線、氧氣流量曲線、氧槍出水溫度曲線以及吹煉過程中散裝料的加入時機和加入量，不斷修正副槍二級程序的參數，優化自動煉鋼操作模型，進一步提高自動煉鋼的過程控制水平和終點控制水平。同時根據終點控制較好的爐次曲線和散裝料加入情況制定低磷鋼等操作模型，并根據過程曲線不斷修訂模型，為冶煉品種鋼打下了基礎。

四、結語

1.音頻化渣技術在萊鋼120t轉爐的應用使操作人員技術水平得到了一定的提高。2.改善了轉爐冶煉過程的化渣效果，使脫磷效率得到了一定的提高。3.顯著提高了一次拉碳率，縮短了轉爐的冶煉周期。4.轉爐噴濺率降低，鋼鐵料消耗降低6kg/噸鋼，噸鋼節約冶煉成本7.2元，經濟效益可觀。

[1]裴恒敏．“JDS-音頻化渣微機綜合檢測系統”的應用與效果[J]．煉鋼，20(2)：12-13

張學民（1972.06-），男，工程師，本科，現工作于山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司煉鋼廠，主要從事轉爐煉鋼工藝管理。