山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司 王國強(qiáng)

摘 要:就鋼鐵行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，國際鋼鐵行業(yè)所需要的生產(chǎn)成本較低，而且所生產(chǎn)出來的鋼材質(zhì)量也比較理想。這樣的國際市場對于我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展帶來了非常明顯的沖擊，基于這一情況也就要求我們國家的鋼鐵行業(yè)努力探究和研發(fā)以低成本生產(chǎn)高質(zhì)量鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)。另外，鋼鐵企業(yè)還需要在節(jié)能降耗方面探究新的應(yīng)用技術(shù)。由此，就要求鋼鐵企業(yè)對現(xiàn)有的煉鋼技術(shù)水平進(jìn)行提升，并且對于當(dāng)下使用的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新和改良。

關(guān)鍵詞:煉鋼技術(shù);轉(zhuǎn)爐;自動(dòng)化;應(yīng)用狀況;進(jìn)展情況

在工業(yè)控制技術(shù)水平不斷提升和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展大背景之下，轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)水平較之從前也有了明顯提升。比起傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)而言，轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)充分按照鋼鐵煉制種類、鐵水的溫度和重量參數(shù)，應(yīng)用二級計(jì)算機(jī)將氧槍吹煉高度、吹氧量和溶劑加入量等各類參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和分析。隨后通過對動(dòng)態(tài)模型調(diào)整數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，達(dá)到自動(dòng)化控制煉鋼過程的目的。

一、煉爐自動(dòng)化煉鋼工藝技術(shù)的優(yōu)勢

轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化煉鋼工藝技術(shù)作為現(xiàn)階段最先進(jìn)的技術(shù)，其優(yōu)勢在于應(yīng)用該技術(shù)后能提高生產(chǎn)能力，縮短出鋼、冶煉時(shí)間，精確地控制動(dòng)態(tài)吹氧量，降低鐵水和添加劑消耗，改善冶煉效果和工作條件，提高設(shè)備利用率，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本；除此之外，該技術(shù)的應(yīng)用還能起到保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源的目的。近十多年來，全自動(dòng)煉鋼技術(shù)在大中型轉(zhuǎn)爐上得到了廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)對原來的自動(dòng)化煉鋼工藝技術(shù)也進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，大中型鋼鐵企業(yè)也研發(fā)和應(yīng)用了較先進(jìn)自動(dòng)化煉鋼工藝技術(shù)，獲得了良好的效果和經(jīng)濟(jì)效益。比如萊鋼通過大力創(chuàng)新，使大型煉鋼4#轉(zhuǎn)爐能夠自動(dòng)濺渣，這個(gè)成就屬于全自動(dòng)煉鋼技術(shù)一項(xiàng)重大的突破。

二、關(guān)于煉爐自動(dòng)化煉鋼工藝技術(shù)應(yīng)用的進(jìn)展情況

（一）轉(zhuǎn)爐副槍系統(tǒng)的改造情況

當(dāng)前我國轉(zhuǎn)爐副槍系統(tǒng)從傳統(tǒng)依靠引進(jìn)的方法，已經(jīng)逐漸朝向自主改造研究的方向發(fā)展，而且這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)擁有了一定的自主知識產(chǎn)權(quán)。比如在我國鋼鐵企業(yè)中，寶鋼二煉鋼從日本川崎重工企業(yè)所引進(jìn)的4號爐和5號爐副槍系統(tǒng)之中有一部分要求技術(shù)水平偏低的部件制造是由我國相關(guān)單位完成，而在一些尖端關(guān)鍵構(gòu)件制造期間仍是交由川崎重工完成。一些轉(zhuǎn)爐的副槍系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)期間暴露出了一定的問題，在后續(xù)改良之后使這些問題得到了很大程度的解決。

（二）問題概述

第一，需要進(jìn)行操作的環(huán)節(jié)比較多，而且在探頭安裝和拔取工位實(shí)際旋轉(zhuǎn)也只能旋轉(zhuǎn)33°的角度。而且搶修轉(zhuǎn)爐副槍設(shè)備和實(shí)際生產(chǎn)過程也有一定的沖突，這種情況也對轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)帶來不利的影響；第二，在控制系統(tǒng)和操作系統(tǒng)之中很多環(huán)節(jié)比較復(fù)雜；第三，在進(jìn)行設(shè)計(jì)期間，無論是探頭地安裝和拔取裝置的安裝都有一定的缺陷存在，經(jīng)常出現(xiàn)探頭自動(dòng)安裝不成功的情況；第四，在對探頭進(jìn)行安裝和拔取的過程中，需要消耗較長的測量周期。

（三）改造方法概述

首先，需要針對工藝加以改造。針對轉(zhuǎn)爐副槍操作系統(tǒng)各層維修的平臺重新進(jìn)行布置，將之前在系統(tǒng)之中所設(shè)置的待機(jī)位取消掉。其次，針對設(shè)備予以改造。合理調(diào)整電液缸接手在轉(zhuǎn)爐副槍中的位置，在保留之前探頭所能發(fā)揮出來的起倒裝置功能的情況之下，為其賦予探頭抓握等功能；改造貯箱結(jié)構(gòu)之中探頭所能發(fā)揮出來的功能，并且改變貯箱斜槽樣式，變其委直槽式樣。將之前應(yīng)用的機(jī)械手取消掉，隨后再增加一個(gè)能夠用于探頭拔取的裝置，在完成針對副槍的取樣操作之后，再依靠自動(dòng)化的方法取下槍體上安裝的探頭。采取鏈條驅(qū)動(dòng)的方法改造探頭輸送裝置，選擇貯箱的下方進(jìn)行探頭的安裝，并且針對探頭的溜管功能予以重新設(shè)計(jì)和制作。再次，針對操作步驟予以優(yōu)化。因?yàn)楣に嚭驮O(shè)備在完成改造之后都有了很大程度的變化，所以也要針對性的調(diào)整操作流程，完成改造后的副槍系統(tǒng)流程如下圖1中所示：

最后，針對控制系統(tǒng)予以改造。針對控制系統(tǒng)中的軟硬件系統(tǒng)予以改造，使系統(tǒng)與自動(dòng)化煉鋼操作便捷性的需求更匹配。

（四）改造效果概述

首先，改造完成后的副吹轉(zhuǎn)爐副槍測量周期得到了明顯的降低；其次，設(shè)備的維修成本和維修用時(shí)都得到了明顯的縮短；再次，明顯提升了探頭自動(dòng)安裝的成功率，并且需要進(jìn)行人工安裝探頭的次數(shù)有了明顯的降低；第四，操作程序有了明顯優(yōu)化，操作界面美觀效果得到提升，人機(jī)交流界面中的內(nèi)容也更加具有人性化特點(diǎn)；第五，轉(zhuǎn)爐適用范圍之中包括了生產(chǎn)硅鋼等尖端鋼種的功能；最后，測成率較之從前有了明顯提升，超過百分之九十九。

三、轉(zhuǎn)爐自主研發(fā)過程控制系統(tǒng)所擁有的功能和模型概述

（一）關(guān)于本鋼的研發(fā)過程

當(dāng)前我國一些轉(zhuǎn)爐使用期間普遍存在下面幾個(gè)問題：第一，在實(shí)際生產(chǎn)操作期間出現(xiàn)計(jì)量信息不規(guī)范的情況比較多，比如：廢鋼在加入爐中的使用未進(jìn)行分類，原料之中成分含量不準(zhǔn)確，甚至存在未檢測原料便進(jìn)行生產(chǎn)操作的行為，這些問題的存在必然會(huì)很大程度上影響到模型的開發(fā)?；谶@一情況，一定要保證模型開發(fā)過程中所選擇的結(jié)構(gòu)的科學(xué)性與合理性，通過這樣將模型的適應(yīng)性提升上來；第二，一些企業(yè)常常存有不能同時(shí)保證模型適應(yīng)性和精準(zhǔn)度的問題，基于這一情況，在對模型進(jìn)行設(shè)計(jì)期間一定要注意，注意在靜態(tài)控制模型設(shè)計(jì)期間充分考慮其所能發(fā)揮出來的適應(yīng)性，并且在設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)模型的時(shí)候也要充分重視模型所能發(fā)揮出來的精準(zhǔn)度；第三，因?yàn)楝F(xiàn)今我國煉鋼設(shè)備生產(chǎn)能力已經(jīng)足以滿足轉(zhuǎn)爐副槍技術(shù)的生產(chǎn)要求，所以要充分利用起自主知識產(chǎn)權(quán)，通過這樣促使系統(tǒng)先進(jìn)性能夠得到提升，并且強(qiáng)化本鋼在市場經(jīng)濟(jì)體系下所擁有的核心競爭能力。

（二）關(guān)于梅鋼研發(fā)情況概述

梅鋼對于自動(dòng)煉鋼技術(shù)進(jìn)行了一定的自主研發(fā)，在梅鋼二煉鋼工程之中以自主集成設(shè)計(jì)的手段對于自動(dòng)煉鋼技術(shù)進(jìn)行了一定的應(yīng)用，而且所取得的效果也比較成功。集成設(shè)計(jì)內(nèi)容之中包括：第一，充分結(jié)合轉(zhuǎn)爐冶煉鋼種對于各方面的要求和鐵水實(shí)際的條件，認(rèn)真細(xì)化靜態(tài)分組的方法和自學(xué)習(xí)分組的方法，并且還要嚴(yán)格按照自學(xué)習(xí)爐次的條件對于具體的范圍加以設(shè)定，同時(shí)還要合理完善自學(xué)習(xí)的相關(guān)規(guī)則；第二，合理優(yōu)化和調(diào)整各項(xiàng)主原料中相關(guān)的冶煉參數(shù)，規(guī)范轉(zhuǎn)爐期間各個(gè)環(huán)節(jié)的操作方法，大力應(yīng)用智能化和自動(dòng)化的方法進(jìn)行控制，使人為干預(yù)行為出現(xiàn)次數(shù)得到了明顯降低，促使靜態(tài)模型的自學(xué)習(xí)功能和再現(xiàn)性得到了有效提升；第二，針對開關(guān)中的待吹點(diǎn)、氧點(diǎn)，調(diào)節(jié)閥、氧槍升降的速度以及開關(guān)閥的時(shí)間進(jìn)行了調(diào)整；第三，在轉(zhuǎn)爐副原料加入的過程之中增加了控 制技術(shù)。

（三）馬鋼對于動(dòng)態(tài)模型與靜態(tài)模型參數(shù)的研究情況

馬鋼新建的項(xiàng)目主體工程之中使用了從Danieli Corus 公司所引進(jìn)的300噸位頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化煉鋼系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)屬于近些年來具有較高技術(shù)水平的煉鋼裝備，也是當(dāng)今煉鋼行業(yè)之中最為前沿的先進(jìn)煉鋼技術(shù)。馬鋼在近些年來，針對自身煉鋼過程中的數(shù)據(jù)采集功能進(jìn)行了完善，并且使基礎(chǔ)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度得到了提升，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)模型與靜態(tài)模型參數(shù)的優(yōu)化。

完善和優(yōu)化的工作之中包括了：

第一，對于原輔料管理工作進(jìn)行了細(xì)化和加強(qiáng)，包括細(xì)化廢鋼的分類方法，詳細(xì)說明回渣的分類方法和處理方法，并且做好回渣存放過程的管理工作，適當(dāng)優(yōu)化轉(zhuǎn)爐渣料的管理工作；第二，不斷優(yōu)化和調(diào)整模型各個(gè)方面的參數(shù)，并且還要細(xì)化和調(diào)整脫碳的實(shí)際速度，結(jié)合動(dòng)態(tài)吹煉計(jì)算的過程和結(jié)果針對礦石的冷卻效應(yīng)加以調(diào)整和細(xì)化，修正和細(xì)化出鋼具體時(shí)間和出鋼的實(shí)際溫度，合理改善和優(yōu)化主吹目標(biāo)的工藝窗口；第三，有效完善了一級和二級系統(tǒng)之中數(shù)據(jù)處理的功能和數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰ΓM(jìn)一步強(qiáng)化了數(shù)據(jù)的精確程度，并且再次優(yōu)化了裝料計(jì)算的精準(zhǔn)度。

（四）武鋼對于自動(dòng)化煉鋼技術(shù)的優(yōu)化研究

當(dāng)前，在我國有越來越多的企業(yè)引進(jìn)了轉(zhuǎn)爐副槍計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)控制手段，而且在對該系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用之后，副槍和自動(dòng)煉鋼控制系統(tǒng)發(fā)揮出了極好的效果。不過實(shí)際應(yīng)用期間仍然暴露出了一些這樣或那樣的問題，比如：第一，所擁有的管理水平和設(shè)備維護(hù)能力與生產(chǎn)需求有一定距離，經(jīng)常需要人工進(jìn)行干預(yù)，煉鋼管理模式實(shí)際應(yīng)用期間與計(jì)算機(jī)自動(dòng)煉鋼的需求存有不匹配的情況，設(shè)備經(jīng)常會(huì)有故障情況出現(xiàn)；第二，轉(zhuǎn)爐冶煉過程所擁有的計(jì)量能力有所不足，不能實(shí)現(xiàn)原料合理分類；第三，在實(shí)際生產(chǎn)期間存有一定的缺陷，冶煉的模型不夠完善。

武鋼煉鋼總廠四分廠之中所使用的裝備技術(shù)水平較高，而且該廠所擁有的生產(chǎn)技術(shù)水平也屬于國內(nèi)最先進(jìn)的水平，優(yōu)化生產(chǎn)過程相關(guān)問題的方法包括了：第一，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐副槍實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)起見所能發(fā)揮出來的穩(wěn)定性能，并且有效提升靜態(tài)過程實(shí)際穩(wěn)定效果，針對于C－溫雙明中路適當(dāng)進(jìn)行強(qiáng)化；第二，采取合理的方法快速向轉(zhuǎn)爐之中加入冷卻劑；第三，提升供氧系統(tǒng)操作期間所具有的穩(wěn)定性。另外，武鋼煉鋼總廠三分廠對于生產(chǎn)技術(shù)也進(jìn)行了一定的優(yōu)化，比如在不改變外界原料條件和生產(chǎn)模式的情況之下，對于動(dòng)、靜態(tài)模型和預(yù)出鐵模型進(jìn)行了合理的改進(jìn)，不斷針對自動(dòng)拉碳技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，針對快速出鋼技術(shù)水平進(jìn)行了不斷地提升。

四、結(jié)束語

鋼鐵企業(yè)在對自動(dòng)化煉鋼技術(shù)和轉(zhuǎn)爐副槍進(jìn)行應(yīng)用之后，使傳統(tǒng)煉鋼企業(yè)長久以來僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行煉鋼的模式得到了改變，而且這項(xiàng)技術(shù)一經(jīng)應(yīng)用也極大提升了煉鋼生產(chǎn)管理的信息化水平和操作標(biāo)準(zhǔn)化程度，促使數(shù)據(jù)采集功能得到了一定的完善。并且促使數(shù)據(jù)采集功能得到了一定的優(yōu)化，推動(dòng)了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)程度的提高，使動(dòng)態(tài)模型參數(shù)和靜態(tài)模型參數(shù)得到了優(yōu)化，并且有效降低了資源耗損程度和能源消耗水平，對于新鋼種開發(fā)水平的提升具有較大幫助，從前所依靠的引入國外先進(jìn)技術(shù)發(fā)展煉鋼事業(yè)的方法，也逐漸轉(zhuǎn)換成以自主研發(fā)推動(dòng)煉鋼行業(yè)發(fā)展的方法，更進(jìn)一步提升了煉鋼整體技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn):

[1]  羅漢.關(guān)于轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)研究[J].冶金管理, 2020(09):2+4.

[2]  陳為本.轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的自動(dòng)化控制探究[J].中國金屬通報(bào),2020(05):53-54.

[3]  孔凡彬.轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制技術(shù)分析[J].南方農(nóng)機(jī), 2019,50(18):168.

[4]  趙海峰.轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化煉鋼技術(shù)應(yīng)用新進(jìn)展[J].四川冶金, 2015,37(06):65-69.