在線控制爐渣技術實踐

劉忠建

(萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司 煉鋼廠，山東萊蕪 271126)

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在線控制爐渣技術實踐

劉忠建

(萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司 煉鋼廠，山東萊蕪 271126)

闡述了萊鋼120t復吹轉爐利用音頻化渣技術研究在線控制爐渣技術的效果。綜合分析了音頻曲線變化趨勢及其變化率所反映出的爐內化渣情況，通過研究音頻化渣歷史曲線在線控制爐內化渣情況，優化了過程操作模式，降低了返干、噴濺率，保證了煉鋼過程全程化渣以及良好的脫磷率，降低了石灰消耗。進一步提高自動煉鋼的過程控制水平和終點控制水平。

噴濺; 返干; 音頻曲線

前言

在轉爐煉鋼過程中，爐渣的泡沫化程度是衡量冶煉水平的重要參數之一，化渣效果不良會出現噴濺和返干等現象，導致鋼鐵料消耗高以及鋼水磷高等問題的產生，因此，降低噴濺、返干率是所有鋼廠強烈追求的目的。合理、平穩的化渣是保證煉鋼一致性、提高生產效率、降低成本的關鍵。而各種爐渣的在線檢測方法，聲學測定、氧槍振動測定、微波、光學纖維成像，為提供爐內冶煉信息帶來了方便。音頻化渣技術是一項聲納技術，是現代鋼鐵企業過程控制發展的關鍵技術之一，是穩定生產過程、提高生產效率、降本增效的基礎。萊鋼120t轉爐由于爐容比較小，以及鐵水條件不穩定等原因，導致吹煉過程中易發生噴濺現象，加之返干和補吹，致使鋼鐵料消耗較高，同時影響爐體維護和生產節奏。為提高轉爐操作水平，減少過程噴濺和返干，降低鋼鐵料消耗，萊鋼煉鋼廠不斷探索音頻化渣技術在120t頂底復吹轉爐上的應用情況，積極研究爐渣在線控制技術。

1 音頻化渣基本原理

音頻化渣的基本原理是在轉爐爐口附近選擇合適的取聲點獲取特征頻帶，通過隔音、濾波、定向等技術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。通過音頻去向了解爐內泡沫渣情況，為操作人員提供爐渣狀態的信息。

2 應用環境主要概況

萊鋼銀山型鋼公司煉鋼廠于2004年7月建成投產，現有120t頂底復吹轉爐4 座，裝入量為鐵水125～140t，廢鋼5～20t。

3 技術難點

①由于轉爐進行煤氣回收時采用爐口微正壓操作，加入散狀料數量較大時，往往發生火焰外溢而使化渣曲線超出噴濺線。

②轉爐爐口積渣過多或轉爐煙塵將采音管口堵住時會顯著降低話筒采音效果，造成化渣曲線整體上移，超出噴濺線。

③開吹最大信號因第1批散料加入過早，吹煉噪聲被加料聲淹沒，作為參照的最大音頻值取不到，以及車間內其它噪音(主要是鋼包精煉爐電極加熱時發出的噪音，尤其是鋼包爐精煉時很強的低頻噪音)的影響，被采音管采到后會使音頻曲線顯著下降。

4 在線控制爐渣技術的探討與應用

4.1 信息采集準確率原因分析

音頻化渣系統可以實現對加料量、氧槍槍位、化渣情況和供氧強度的在線監控，操作人員通過采集到的數據及時采取措施來控制冶煉過程，因此，這些數據的準確率是至關重要的。通過對比生產監控系統和音頻化渣系統對應數據，來驗證音頻化渣系統數據采集的準確率。研究發現，音頻化渣數據采集系統能準確地反映出槍位和化渣情況，但對加料量和供氧強度的采集誤差較大，萊鋼煉鋼廠通過程序修改使生產監控系統數據傳輸到音頻化渣系統，優化了數據采集方式，減小了采集誤差。信息采集準確率達到95%以上。

4.2 音頻曲線趨勢判斷及應對措施

在采用音頻化渣技術之前，操作人員只能在返干或噴濺發生時才開始采取應對措施，不能做到提前預判，由于采取措施太晚，往往導致一些不必要的現象發生。通過觀察音頻曲線的變化率，可做到提前預判這一點。圖1中鐮刀形紅色區域為正常化渣區，化渣區可以根據生產實際情況調整，其上邊緣線為噴濺線，下邊緣線為返干線。一般情況而言，音頻曲線靠近正常化渣區上部運行時表示化渣良好，音頻曲線在中下部運行表示爐渣偏干，返干報警就會閃爍，音頻曲線在噴濺線以上運行表示即將或正在噴濺，此時會出現噴濺報警。實際生產中，操作人員可以根據音頻曲線變化的斜率和音頻曲線的運行情況來判斷化渣情況。當音頻曲線開始向返干線靠近，并且其斜率較大時，說明將要發生返干現象，當音頻曲線開始向噴濺線靠近，并且其斜率較大時，說明將要發生噴濺現象。

圖1 音頻化渣歷史趨勢圖

4.3 噴濺

當音頻曲線靠近噴濺線時，要采取適當的措施來控制噴濺，比如加入適量造渣料，或者稍微降低槍位等；對于噴濺的控制，如圖2所示鐵水裝入量為135t，初始內槍位1900 mm點火，開始吹煉槍位為1550 mm，開吹3.0 min后開始化渣良好， 3 min左右音頻曲線升至噴濺線附近，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，槍位雖然不變，但渣中氧化鐵的含量繼續增加，再加上鐵水溫度較低，脫碳反應滯后，泡沫渣和碳氧反應突然爆發重合，易造成噴濺。此時正確的操作是稍微加入一些石灰或者白云石等，壓下泡沫渣，同時等碳氧反應開始時稍微提高氧壓。

圖2 音頻化渣歷史趨勢圖(噴濺)

4.4 返干

音頻曲線靠近返干線，或者音頻路線向下走，此時即將發生返干，可以通過提高槍位或者加入鐵礦石來調節渣中的氧化鐵含量，從而達到控制爐渣狀態的目的。對于返干的控制如圖3所示，鐵水裝入量為135 t，初始內槍位1900 mm點火，開始吹煉槍位為1550 mm，前5.5 min化渣良好，從第6.2 min左右開始，音頻曲線逐漸呈下降趨勢，最后超過了返干線，出現返干，這是因為冶煉中期碳氧反應進入高峰期，渣中的氧化鐵急劇減少，泡沫渣也急劇減少，渣層越來越薄，這時操作人員應該緩緩把槍位提高100～200 mm或者加入部分鐵礦石等，以彌補碳氧反應消耗的氧化亞鐵。

5 爐渣在線控制技術實踐效果

在線控制爐渣技術在萊鋼煉鋼廠120t轉爐的應用，優化了冶煉操作過程，穩定了操作，減少了噴濺、返干率，降低了鋼鐵料消耗和石灰消耗，提高了轉爐冶煉過程控制水平和終點命中率。

5.1 優化爐前吹煉操作

音頻化渣系統使音頻曲線、下槍曲線、氧流量控制、下料控制等更直觀、更具體，操作人員通過觀察學習總結出操作方法，使控槍、控渣水平得到了一定的提高。同時，音頻曲線的發展趨勢為操作人員提供很好判斷爐渣動態狀況的依據，在吹煉過程中操作人員可以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，從而顯著提高轉爐吹煉過程的控制水平，減少返干和噴濺的發生。

5.2 給操作人員提供參考、指導

以往何時動槍、如何動槍；何時下料、何時加何種料以及氧流量使用等完全是操作人員通過看火憑經驗操作。采用在線控制爐渣技術后，操作人員可以提前預判爐內化渣情況，提前做出應對措施，及時改善轉爐冶煉過程的化渣效果，滿足了脫磷、脫硫的要求且效率提高，因此，顯著提高了一次拉碳時溫度、成分的命中率，一次拉碳率的提高，顯著縮短了轉爐的冶煉周期。

圖3 音頻化渣歷史趨勢圖(返干)

5.3 減少噴濺、返干率，降低鋼鐵料消耗

萊鋼120t轉爐采用在線控制爐渣技術后，操作人員可以更好得判斷爐渣狀況，在每爐吹煉過程中均可參照爐渣變化趨勢來調整槍位和散裝料加入時機。轉爐吹煉的過程控制水平不斷得以提高，且有效的降低了返干和噴濺率。轉爐因返干致使氧槍、煙道粘鋼所引起的生產事故發生率也得到了控制。采用此技術后操作人員的操作水平不斷提高，噴濺率得到了一定的控制，鋼鐵料消耗得以降低，采用此技術前后轉爐各項指標對比見表1。

表1 轉爐各項指標對比表

5.4 優化操作模式，提高自動化操作控制水平

根據音頻化渣系統所反饋信息的變化趨勢，通過分析相同鐵水廢鋼等生產條件下的歷史曲線，綜合分析音頻曲線所反映出的化渣情況，對造渣制度及供氧制度進行研究，通過優化造渣制度和供氧制度修改操作模式，并進行反復試驗，最終確定該條件下的最優操作模型，同時錄入自動煉鋼操作模型，進一步提高自動煉鋼的過程控制水平和終點控制水平。為轉爐冶煉自動化平穩打下良好的基礎。

5.5 降低石灰消耗

在線控制爐渣技術的應用，改善了轉爐冶煉過程的化渣效果，滿足了脫磷的要求且脫磷率大大提高，通過研究，做到了對化渣情況的提前預判并及時采用措施，減少了返干率，使脫磷效果得到了提高，因此降低了石灰消耗。

6 結論

萊鋼通過研究在線控制爐渣技術，使轉爐吹煉過程控制水平得到了提高，降低了噴濺率與返干率，氧槍粘鋼現在得到有效控制，提高了安全系數，降低了工人勞動強度，使安全生產得以穩定順行的進行，同時改善了轉爐冶煉過程的化渣效果，使脫磷率得到了提高。

[1] 鄒韜.轉爐造渣過程噴濺現象和噴濺預報的研究.上海：上海大學,2004.

Practice of on-line control of slag technology

LIU Zhongjian

(Laiwu Steel Group Yinshan Section Steel Co,Ltd Steelworks 271126)

Describes the Laiwu 120t bof-lbe using audio frequency slag technology research online control technology of slag effect. Comprehensive analysis of the audio curve and its rate of change are reflected in the furnace internalization slag. Through the research of audio frequency slag history curve control furnace slag internalization and optimize the process operation mode, the returning dry and spray rate is reduced, ensure the steelmaking process of slag and good dephosphorization rate, reduce the consumption of lime. To further improve the level of automatic steelmaking process control and terminal control level.

splashing； drying； sound curve

劉忠建(1978-)，男，工程師，大學，2007年畢業于西安建筑科技大學.

TF703.6

A

1671-3818(2016)03-0046-04