轉爐全封閉智能煉鋼技術的開發和應用

寇建兵

（太鋼集團嵐縣礦業有限公司，山西 呂梁 033500）

在工業化的發展過程中，鋼鐵是最基本的工業原料，整個社會生產過程中需要大量的鋼鐵。轉爐煉鋼技術具有產量高、成本低、速度快的特點，被越來越多的人所重視，但是為了更好的滿足工業化發展的需要，有必要不斷加強鋼鐵技術的研究，通過引入新技術新設備，不斷升級改造煉鋼技術流程，全面提高煉鋼效率。

1 實際案例研究

某市開發區煉鋼廠建設完成于2004年，整個廠區占地面積是36.4萬m2，可生產多種類型的鋼材。有管線鋼、普碳鋼、大型H型鋼、冷軋用鋼，兩年以后企業又新購2臺150 t的鋼包精煉爐，4臺120 t的氧氣頂底復吹轉爐，寬厚板連鑄機1臺以及2臺板坯連鑄機，引進設備以后。企業的鋼鐵生產量每年增加到了504 t，隨著規模的不斷擴大，整個企業的經濟效益也在不斷提高。但是2006年以后周圍地區的煉鋼廠數量越來越多，鋼鐵市場的競爭越來越激烈。為了使企業煥發新生活力，就必須加強對新技術新工藝的研究和開發。經過廠領導的討論和研究決定從國外引進先進的轉爐副槍技術，同時組織成立專門的科研團隊來專注研究轉爐全封閉智能煉鋼技術。經過努力取得了較好的成果，第二年就開始在1號爐進行試驗，并取得圓滿成功，其他的設備的相繼實現技術更新，企業經濟效益顯著提高，對企業的長久發展提供了技術保障和支持。

2 轉爐全封閉智能煉鋼技術

轉爐封閉智能化煉鋼技術是在傳統轉爐技術的基礎上，利用計算機信息技術、智能化技術為操作和控制手段，實現整個煉鋼生產過程的智能化，全面控制鋼鐵冶煉的整個過程。與人工控制相比，計算機控制系統能夠更加精準地把握各個環節的操作，這樣生產出來的鋼鐵質量更好、生產效率更高。

運用轉爐煉鋼技術主要通過操作室進行調度和各種指令的發出，利用自動化系統使廢鋼鐵水、生產原料都能夠按照人們的設定進行生產。另外，計算機操作系統具有強大的統計功能，它在生產過程中能夠自動記錄各種原材料的信息，同時也能煉鋼過程中的各個環節進行精確掌握，例如在吹煉時該系統能夠準確判斷并控制過程的進行，科學指揮副槍對產品進行檢測，確保順利出鋼。工作人員在化驗室對鋼水進行分析檢測，按照數據來計算鐵合金，這種利用系統對整個過程的數據進行全部收集整理，對整個過程形成生產技術報表，方便人們進行參考和為以后煉鋼工作提供決策依據。

轉爐全封閉智能冶煉技術的工藝流程主要步驟：

1）制定生產計劃，采集原料信息，這是為煉鋼流程做前期的準備。

2）SDM模型進行計算。

3）系統自動生成冶煉氧步以及加料料單，同時要對各種設備進行合理的控制，保證其正常運行。

4）選擇正確的計算機方運行方式點擊開始按鈕爐次冶煉開始。

5）TSC冶煉過程中按時測量，保證數據的動態實時觀測。

6）利用相關工具和設備獲取鋼水的構成成分，分析起溫度、含碳量等相關信息，獲取鋼水的構成成分、溫度及碳含量等信息。

7）利用SDM模型進行第二次的精確計算，已已經設計好的數值進行對比，最終生成了新的加料單和氧步。

8）氧槍、散狀材料系統負責新料單的執行。

9）TSO終點測量得到鋼水溫度以及氧含量冶煉完成地。

10）運行鋼包底吹系統。

3 研發智能煉鋼技術過程中發現的問題

在以往的鋼鐵生產過程中，該廠主要根據以往的經驗進行實際操作生產過程的各項技術和工藝都有企業的技術部門提供。可是對于技術升級更新較慢造成個別工藝技術以實際生產不符，再加上技術人員的個人差異，每個人的操作水平不盡相同，最終導致煉鋼的質量出現波動，具體問題可以有以下幾點：

1）原材料的質量差。原材料是影響煉鋼質量的重要因素，不僅要對原材料本身質量提出要求，還要科學管理原材料的堆放和儲存，在放置時要嚴格進行分類，讓該廠在原材料管理方面存在著明顯的不足，造成鐵水的溫度變化較大，生產出的鋼材程度不夠，廢渣含量較高。同時該廠的生產設備也較為落后和成就，將原材料投入煉鋼時，準確率較低，從而影響生產鋼材的質量。

2）自動化技術缺乏。隨著社會的發展，工業化水平越來越高越鋼企業越來越朝著自動化技術發展，該企業缺乏自動化技術各種操作指令只能在一級設備上得到執行，并且由于設備陳舊經常出現各種故障。也就是說，整個系統缺乏自動化生產能力，加料方案確定以后。生產過程中還能進行科學的過程控制，對于出現各種情況也很難進行有效調整。

3）數據采集和收集完善。在煉鋼生產過程中，各種數據的采集對于保證生產質量，提高生產工藝有著重要作用，但是由于企業生產缺乏系統性，數據采集工作往往存在漏洞。例如鋼包信息和化驗數據難以進到二級系統，某些環節缺少實時數據監控手段，導致在對鋼材進行化驗和評估時缺少的依據，甚至只能通過一臺光復儀進行檢測，這種做得到的結果與實際存在很大偏差。

4）技術工藝研發缺乏系統性完整性。向企業在積極的不斷創新研究新技術新工藝，但是由于所生產的鋼材種類數量較多，在實際操作中沒有形成統一的操作模式。在研究中只能針對其中某一環節，也就沒有針對整個煉鋼生產的全過程進行整體性的提高和創新，或者是由于某一環節的工藝落后而影響整體生產效率。

4 提高轉爐封閉智能煉鋼技術的具體對策

1）保證原材料質量，全面提高設備的生產能力。為了有效提高轉爐封閉智能列裝技術，首先必須保證原材料的質量，提高設備的生產能力，科學制定對廢鋼的分類標準。在原材料的現場對廢鋼重型廢鋼、輕型廢鋼、渣鋼和鐵塊進行分類，并對每一類都要制定相應的工藝流程。其次根據工藝行程電子秤準確地稱其質量；不斷改善鐵水的各項條件，使鐵水的特征更加穩定，同時還需要根據實際需要改進設備，提高設備的生產能力，例如可以通過對設備進行技術改造提高扒渣效果，使整個設備的生產能力得到了有效提升。

2）全面提升設備自動化控制能力。工業化時代提高設備的自動化控制能力，能夠實現通信與各個環節的機位上工作同步進行。為此可以建立一級和二級系統的網絡聯系，使二級設備能夠對一級設備操作過程進行實時操控。再結合編制時間同步軟件實現了統一管理，使現生產管理網、副槍二級網絡與一級控制網絡中上位機時間同步，然后合理設置各項參數實現一級、二級和三級網絡的時間同步，此外還要改進操作方案設置。

3）不斷完善數據采集系統。在煉鋼過程中制定各種決策需要大量的基礎數據作為支撐，因此要不斷完善數據采集系統，為企業的生產提供更多的依據。首先最基本的是要完善基礎數據采集系統。在鐵水行車的質量上，可以采用增加無線發射與接收設備，通過信號轉換器將鐵水策量數據采集到副槍二級系統，合理添加鐵水溫度的發射裝置。這樣在檢測完鐵水的溫度以后就可以通過新添的設備將包號、溫度數值進行記錄，隨后自動跟隨鐵水質量進入二級相應的爐號中。另外，還需要建立起三級數據傳輸網絡。是調度室的調度指令與二級操作系統實現實時通信聯系，編制鏈接程序。

4）深入研究轉爐操作工藝。根據現有的條件深入研究轉爐操作工藝，不斷探索創新、研究新工藝新方法。也可以針對同一種工藝設置不同的條件進行對比，在兩種不同裝入制度下，設置不同的操作工藝參數來研究。經過多次試驗，找不同類型的鋼材種類，從中選優，選擇最合適的冶煉效果加以應用。

5 結語

轉爐全封閉智能煉鋼技術能夠有效提高生產效率，在應用此項技術后企業的經濟效益得到明顯的改善，成本也有所降低，所生產的鋼材質量也得到了明顯的提升。同時也節約了大量的勞動力，降低了對環境的污染，因此這項技術值得廣泛應用和推廣。