張德合

摘 要：隨著對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)要求的提高，全封閉智能煉鋼技術(shù)的作用日益突出。文章首先結(jié)合實(shí)例闡述了智能化煉鋼技術(shù)的工藝流程，然后就其研發(fā)中的不足進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼；全封閉智能化煉鋼技術(shù)；自動(dòng)化控制

中圖分類號(hào)：TF713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）26-0001-02

隨著工業(yè)的發(fā)展，鋼鐵需求量驟增，轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)憑借成本低、產(chǎn)量高、速度快的優(yōu)勢(shì)受到高度重視。為滿足新形勢(shì)的要求，需進(jìn)一步加強(qiáng)科技煉鋼，不斷引進(jìn)新設(shè)備和新技術(shù)。人工煉鋼效率較低，且容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，從當(dāng)前的生產(chǎn)力來看，需實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、大規(guī)模生產(chǎn)。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用推動(dòng)了智能化技術(shù)的進(jìn)步，使得轉(zhuǎn)爐煉鋼科技含量更高，是當(dāng)前研究的重點(diǎn)，也是未來的必然趨勢(shì)。

1 實(shí)例分析

某煉鋼廠建于2003年，占地面積37.5萬m2，生產(chǎn)的鋼材主要有管線鋼、普碳鋼、大型H型鋼、冷軋用鋼。經(jīng)過兩年的發(fā)展，在2005年添了4臺(tái)120 t的氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，2臺(tái)150 t的鋼包精煉爐，2臺(tái)板坯連鑄機(jī)，以及寬厚板連鑄機(jī)1臺(tái)。年生產(chǎn)量增至4.6×106 t，廠規(guī)模也有所擴(kuò)大，為其帶來了更多經(jīng)濟(jì)效益。自2006年起，當(dāng)?shù)責(zé)掍搹S數(shù)量逐漸增多，整個(gè)鋼鐵市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，為進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，必須研發(fā)新工藝和新技術(shù)，智能化煉鋼被高層領(lǐng)導(dǎo)重視。2008年，該廠從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的轉(zhuǎn)爐副槍技術(shù)，同時(shí)組織技術(shù)人員成立科研小組，專攻轉(zhuǎn)爐全封閉智能煉鋼技術(shù)的研究。次年取得佳績(jī)，并在1號(hào)轉(zhuǎn)爐試驗(yàn)成功。隨后其他3臺(tái)轉(zhuǎn)爐也相繼實(shí)現(xiàn)了智能化生產(chǎn)。近些年來，該廠對(duì)智能化生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了多次改動(dòng)，日益成熟，為企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展提供了技術(shù)保障。

2 轉(zhuǎn)爐全封閉智能煉鋼技術(shù)

該技術(shù)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了智能化生產(chǎn)。通過副槍測(cè)量手段，結(jié)合相應(yīng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)模型，對(duì)鋼鐵冶煉過程進(jìn)行全智能化的控制。依靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可改善人工控制中的很多不足，使得冶煉時(shí)間把握更準(zhǔn)，對(duì)細(xì)節(jié)也非常重視，有利于提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原料包括廢鋼、鐵水、鐵合金等，采用該技術(shù)，轉(zhuǎn)爐操作室接收調(diào)度指令后，會(huì)自動(dòng)向廢鋼、鐵水系統(tǒng)發(fā)出對(duì)應(yīng)的要求；原料系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)需要合理地進(jìn)行配比，同時(shí)，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)自動(dòng)采集各種原料的信息并加以整理。在吹煉時(shí)會(huì)自動(dòng)判斷、控制，在吹煉終點(diǎn)，指揮副槍自動(dòng)測(cè)試，確保出鋼。在化驗(yàn)室完成鋼水樣的化驗(yàn)后，根據(jù)其結(jié)果計(jì)算鐵合金；最終收集全部數(shù)據(jù)，處理核對(duì)后生成報(bào)表。

該工藝的操作流程大致如下：制定生產(chǎn)計(jì)劃、采集原料信息→SDM模型進(jìn)行計(jì)算→自動(dòng)生產(chǎn)冶煉氧步及加料料單，同時(shí)合理控制相關(guān)設(shè)備運(yùn)行→正確選擇計(jì)算機(jī)方式，點(diǎn)擊爐次冶煉開始按鈕→TSC冶煉過程中保持實(shí)時(shí)測(cè)量→獲取鋼水的構(gòu)成成分、溫度及碳含量等信息→利用SDM模型再次進(jìn)行計(jì)算，與設(shè)計(jì)值相比，生成新的氧步及加料單→氧槍、散狀材料系統(tǒng)負(fù)責(zé)新料單的執(zhí)行→TSO終點(diǎn)測(cè)量得到鋼水溫度以及氧含量→冶煉完成→放鋼→運(yùn)行鋼包底吹系統(tǒng)。

3 智能煉鋼技術(shù)在研發(fā)中存在的不足

該廠在過去煉鋼時(shí)多以經(jīng)驗(yàn)為主，操作流程以及各項(xiàng)工藝數(shù)據(jù)主要來自于技術(shù)部門，但更新緩慢。以至于和實(shí)際稍有不符，工作人員專業(yè)技能有差異，操作水平參差不齊，導(dǎo)致煉鋼質(zhì)量波動(dòng)較大，穩(wěn)定性差。其不足之處可歸為以下幾點(diǎn)：

①原材料條件較差，該廠在最初生產(chǎn)時(shí)，對(duì)所需材料管理不當(dāng)，放置時(shí)在分類上顯得不合理。鐵水的溫度變化大，且構(gòu)成不純，含渣量較高；廢鋼只有總體重量；材料投爐時(shí)準(zhǔn)確率低。生產(chǎn)設(shè)備陳舊，如氧槍的編碼器精準(zhǔn)度低、散裝料稱量系統(tǒng)效率不高、鋼包底吹效果較差等，難以滿足越來越高的生產(chǎn)要求。

②自動(dòng)化技術(shù)缺乏先進(jìn)性，一級(jí)設(shè)備操作系統(tǒng)只能執(zhí)行一級(jí)指令。操作系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障，阻礙了生產(chǎn)正常進(jìn)行；系統(tǒng)不具備自動(dòng)選擇冶煉方案的功能；一旦加料方案制定，在執(zhí)行過程中很難進(jìn)行實(shí)施調(diào)整。

③數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)缺陷，數(shù)據(jù)采集非常關(guān)鍵，但由于缺乏系統(tǒng)性，常出現(xiàn)信息遺漏的情況；鋼包信息和化驗(yàn)數(shù)據(jù)不能進(jìn)入到二級(jí)系統(tǒng)；缺少先進(jìn)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)手段。由于分析手段單一陳舊，很多化驗(yàn)分享自工作都只依賴一臺(tái)光譜儀，所得結(jié)果與實(shí)際的偏差較大，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)反饋不夠全面也不利于智能化生產(chǎn)。

④缺少對(duì)該技術(shù)工藝的完整研究，出現(xiàn)了許多問題。如鋼種數(shù)量較多，沒有統(tǒng)一的操作模式；鋼包底吹參數(shù)不固定且模式太過單一；部分環(huán)節(jié)的工藝較為落后，不能滿足冶煉操作的新要求。

⑤沒有專門的系統(tǒng)監(jiān)視爐口火焰，全封閉智能化煉鋼技術(shù)是對(duì)自動(dòng)化煉鋼的改進(jìn)。工作人員在生產(chǎn)中需要判斷爐況時(shí)，常通過操作室的透明玻璃完成，包括加料工作也是在操作室完成。

4 提高轉(zhuǎn)爐全封閉智能煉鋼技術(shù)水平的有效措施

4.1 穩(wěn)定原材料，提高設(shè)備性能

首先，依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)廢鋼作精確分類，在原料現(xiàn)場(chǎng)將廢鋼分成了重型廢鋼、輕型廢鋼、渣鋼和鐵塊4類，并依次制定了相應(yīng)的工藝標(biāo)準(zhǔn)。其次，按照相關(guān)工藝，利用行車電子秤吸附廢鋼時(shí)，準(zhǔn)去地稱其質(zhì)量；改善鐵水條件，對(duì)鐵水的各項(xiàng)特征加以穩(wěn)定，并減少含渣量。針對(duì)鐵水溫度偏差較大的情況，采取有效措施加以平衡。為取得更好的扒渣效果，除了對(duì)扒渣設(shè)備加以改進(jìn)，還有必要摻加高質(zhì)聚渣劑，最終確保各項(xiàng)特征均與冶煉要求相符。在往爐中投放渣料時(shí)，須確保渣料質(zhì)量達(dá)標(biāo)，利用篩分設(shè)備檢查渣料的粉面率，將其控制在5%以內(nèi)。此外，還應(yīng)提高轉(zhuǎn)爐裝準(zhǔn)率。

在生產(chǎn)設(shè)備方面，需對(duì)設(shè)備不斷改進(jìn)升級(jí)。如散裝料稱量系統(tǒng)的工作效率及精確度均應(yīng)有所提升，將給料斗的角度差控制在允許范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)多批次、小批量的快速生產(chǎn)。同時(shí)，還應(yīng)完成對(duì)氧槍編碼器的改進(jìn)，提升其控制精度。

4.2 提高設(shè)備自動(dòng)化控制能力

先建立一級(jí)和二級(jí)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，并實(shí)現(xiàn)二級(jí)指令對(duì)一級(jí)設(shè)備操作進(jìn)行操控。實(shí)現(xiàn)通信與各上位機(jī)時(shí)間同步，通過編制時(shí)間同步軟件實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理網(wǎng)、副槍二級(jí)網(wǎng)絡(luò)與一級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)中上位機(jī)時(shí)間同步，然后合理設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘同步。此外，還要改進(jìn)操作方案設(shè)置。

4.3 對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)加以改進(jìn)完善

首先要完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。自動(dòng)采集鐵水行車稱重量，將現(xiàn)有行車不作變動(dòng)，增加無線發(fā)射與接收設(shè)備，通過信號(hào)轉(zhuǎn)換器將鐵水重量數(shù)據(jù)采集到副槍二級(jí)系統(tǒng)。增設(shè)鐵水溫度發(fā)射裝置，在測(cè)完鐵水溫度后，可通過該裝置錄入包號(hào)、溫度數(shù)值并自動(dòng)跟隨鐵水重量進(jìn)入天二級(jí)相應(yīng)的爐號(hào)中。其次，需建立起三級(jí)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。在調(diào)度室建立調(diào)度指令與二級(jí)操作系統(tǒng)的通信聯(lián)系，編制鏈接程序。

4.4 深入研究轉(zhuǎn)爐操作工藝

對(duì)兩種不同裝入制度下的操作工藝加以研究對(duì)比，同時(shí)加大操作工藝參數(shù)的研究力度，根據(jù)不同類型的鋼種，選擇適應(yīng)的冶煉效果。

4.5 增設(shè)上爐口火焰監(jiān)視設(shè)備

增設(shè)視頻設(shè)備，并在鏡頭上安裝鋼用濾光鏡片，將爐口火焰、冶煉情況視頻信息傳輸至操作臺(tái)計(jì)算機(jī)。操作人員可直接觀察爐口動(dòng)態(tài)，并作出及時(shí)判斷。在操作平臺(tái)增加搖爐室，安裝轉(zhuǎn)爐體控制操作系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)室內(nèi)操作臺(tái)、爐后放鋼室和本地的三層交換。

5 結(jié) 語

該煉鋼廠在采用轉(zhuǎn)爐全封閉智能煉鋼技術(shù)后，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)都有了明顯的改善，不但生產(chǎn)效率提升、成本有所降低，而且鋼水質(zhì)量得到改善，金屬收得率較高。此外，該技術(shù)節(jié)約了人工勞動(dòng)量，污染較輕，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成太大的傷害，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 呂銘，李洪建，孟憲儉，等.轉(zhuǎn)爐全封閉智能煉鋼技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用[A].第七屆中國(guó)鋼鐵年會(huì)[C].2009.

[2] 戴超軍.淺析轉(zhuǎn)爐自動(dòng)煉鋼技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展[J].河南科技，2013，（11）.

[3] 游建雄.煉鋼技術(shù)的研究及其發(fā)展前景[J].民營(yíng)科技，2013，（5）.