摘 要：隨著梅鋼350萬噸改造項目的開展，梅鋼自動化人員自主開發(fā)了適合梅山的轉爐靜態(tài)冶煉模型，在大量生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)開發(fā)的轉爐靜態(tài)冶煉模型對鋼水終點磷的命中率一直考慮不夠，鋼水冶煉終點磷的命中率不高。本文重點闡述了從提高終點磷命中率角度對轉爐靜態(tài)冶煉模型進行的改進。

關鍵詞：轉爐靜態(tài)冶煉模型；改進；應用

轉爐鋼水終點磷的命中率直接關系到石灰的消耗量。因此，在靜態(tài)模型中增加相應的模塊，提高轉爐鋼水終點磷命中率，對降低轉爐工序的生產(chǎn)成本十分有益。梅鋼鐵水的磷含量偏高，屬于典型的中磷鐵水。轉爐對于中磷鐵水的冶煉存在一定的難度。本項目根據(jù)梅鋼中磷鐵水冶煉的具體情況，從脫磷劑的計算量、脫磷劑的投入方式、冶煉的操作方式三個方面著手，實現(xiàn)了脫磷劑的合理計算、脫磷劑投入時刻的合理掌握、以及冶煉操作方式的標準化。在提高轉爐熔池終點磷命中率的同時，達到了減少脫磷劑使用量、縮短轉爐冶煉周期的目的，對于提高轉爐冶煉鋼水的質量，降低轉爐工位的生產(chǎn)成本具有積極意義。

1 改進需求

梅山自產(chǎn)礦石含磷多，導致從鐵廠進入鋼廠轉爐進行冶煉的高爐鐵水磷含量偏高，通常磷元素質量分數(shù)在0.15（%）～0.20（%）之間，工藝上俗稱中磷鐵水。轉爐冶煉的傳統(tǒng)功能是進行鐵水的脫碳、升溫與除雜質3大功能，脫磷功能一般在前期工序完成，或者一般鋼廠的鐵水含磷量不高，不用考慮到脫磷功能。梅山特有的中磷鐵水，要求轉爐冶煉除了基本的脫碳、升溫與除雜質之外，還要具備脫磷功能，以提高鋼水的質量。要轉爐具有脫磷功能，意味著在轉爐冶煉的投料方面、槍位操作方面、模型計算方面都要考慮到鐵水磷的因素，是一個綜合性的課題，設計到工藝、設備、模型等方面。目前，對于脫磷劑量的計算，是由嵌入在轉爐冶煉模型之中的子模塊完成。脫磷劑的投入時刻，憑借操作人員冶煉經(jīng)驗居多，冶煉操作方式具有明顯的個人經(jīng)驗因素。上述技術狀況存在以下幾個問題：

由于轉爐冶煉模型的關注重點是鋼水終點碳和終點溫度，對脫磷劑投入量的計算不能達到與鋼水終點碳和終點溫度的精度；為保證轉爐鋼水終點磷的命中率，對于脫磷劑的投用量，現(xiàn)場操作人員會加大投入，造成脫磷劑投入過量，屬于過度加工范疇；脫磷劑的投入方式，過多依賴與操作人員的冶煉經(jīng)驗，過程的波動性較大，不利于冶煉過程的長期穩(wěn)定。

2 改進內(nèi)容

2.1 鋼水脫磷劑的計算

在轉爐冶過程中，脫磷劑的計算主要存在兩種方式。

一種是根據(jù)鋼水終點熔渣的堿度來計算需要投入的脫磷劑量。熔渣堿度是指熔渣中堿性氧化物濃度總和酸性氧化物濃度總和之比，用符號R表示。熔渣堿度的大小直接對渣鋼間的物理化學反應如脫磷反應產(chǎn)生重要影響。

爐料中W[p]<0.30%時， ；

爐料中0.30%<=W[p]<0.60%時， ；

其中，WCaO是熔渣中CaO的濃度，WSiO2是熔渣中SiO2的濃度。當R<1.0時，熔渣為酸性渣，當R>1.0是，熔渣為堿性渣。

另一種計算方式是根據(jù)鋼水終點的磷平衡條件來計算需要投入的脫磷劑量。熔渣中磷元素的濃度總和與鋼水中磷元素的濃度總和之比，即為磷分配系數(shù)，用符號Lp表示。Lp表示熔渣的脫磷能力。Lp值越大，說明脫磷能力越強，脫磷越完全。

則

其中，（%P）為熔渣中磷元素的濃度，[%P]為鋼水中磷元素的濃度，T為鋼水的終點溫度，（%CaO）為熔渣中CaO的濃度，（%Fe）為熔渣中鐵元素的濃度。

2.2 脫磷劑計算方式選擇

對于第一種根據(jù)熔渣堿度計算脫磷劑的方式，在入爐鐵水磷含量較低時，計算的脫磷劑量比較符合實際需要的量；對于第二種根據(jù)熔渣磷平衡條件計算脫磷劑的方式，由于脫磷反應是強放熱反應，在鐵水溫度較低時，計算脫磷劑量的準確度高。由于梅山是中磷鐵水，因此關于轉爐脫磷劑的計算，采用的是第二種方式，即基于鋼水終點磷平衡條件來計算脫磷劑的投入量。

正如前面文字所描述，低溫有利于鐵水脫磷，在入爐鐵水溫度低，且鋼水終點溫度也低時，基于鋼水終點磷平衡條件來計算脫磷劑的投入量符合實績需要。但當鐵水終點溫度偏高時，該方式計算得到的脫磷劑計算量與實際需要投入的量出現(xiàn)很大偏差。因此，要想達到無論在鐵水溫度高時，還是鐵水溫度低時刻，該計算方式計算的脫磷劑量與實際需要投入的量相符合，就不能只是唯一的一種計算模式，必須能夠根據(jù)不同的鐵水溫度來調整計算模式，這樣，該種計算方式的效果會好很多。

梅山鐵水的磷含量也存在少量的磷偏低的爐次，因此，關于脫磷劑的計算方式的選擇，也要兼顧此種情況。即能夠在鐵水磷含量偏高時刻，選擇基于鋼水終點磷平衡條件來計算脫磷劑的投入量的計算方式，也能夠在鐵水磷含量偏低時刻，通過選擇根據(jù)熔渣堿度計算脫磷劑的計算方式。

綜上，梅鋼轉爐鐵水脫磷劑計算方式的最終框架應該是兩種脫磷劑計算方式的綜合。下面是項目所實現(xiàn)的轉爐脫磷劑的計算方式的流程圖：

2.3 具體實施技術

2.3.1 鐵水成分修正

對于轉爐而言，其入爐鐵水來自兩個供應商，一個是脫硫站，一個是倒罐站。當鐵水不需要脫硫處理時，鐵水包直接由倒罐站調往轉爐。當鐵水需要脫硫時，鐵水包先調往脫硫站，經(jīng)過脫硫后再調往轉爐。由于檢化驗系統(tǒng)化驗分析樣品的時序性，當轉爐鐵水來自脫硫站、轉爐需要脫硫站鐵水成分時，檢化驗系統(tǒng)對樣品的分析值可能還沒有檢測出來。此種情況下，需要對倒罐站鐵水成分進行修正，以修正后的值作為脫硫站鐵水成分的值。該修正的理論依據(jù)是：與倒罐站的鐵水相比，脫硫站僅僅對鐵水進行脫硫處理，因此所影響到的鐵水成分只是其中的硫元素，其他成分基本可以認為不變。而且硫元素在轉爐工位是不太需要考慮的因素，無論是利用堿度計算脫磷劑，還是利用磷平衡計算脫硫劑，硫元素都不會對其造成影響。

2.3.2 鐵水溫降

當鐵水包由倒罐站調往轉爐的途中，鐵水溫度會發(fā)生變化。而且，由于路線的不同，其鐵水溫降也會不同。顯然，當鐵水包直接由倒罐站調往轉爐時，其鐵水溫降是最小。當鐵水包經(jīng)過脫硫站進行脫硫處理，再調往轉爐，此種情況下，鐵水溫降次之。當鐵水包需要等待“轉爐準備好”條件時，其溫降最大。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，當鐵水包直接由倒罐站調往轉爐時，其鐵水溫降呈簡單的線性關系。當鐵水包經(jīng)由脫硫站脫硫再至轉爐時，其鐵水溫降呈復雜的線性關系?？傊?，該鐵水溫降是可以用曲線刻畫出來的。

2.3.3 熔渣量的逐次逼近

在利用熔渣磷平衡計算脫磷劑的過程中，需要對轉爐終點熔渣量進行預估。由于熔渣量預估的準確性與熔渣中磷元素濃度的比重有很大關系，因此，對于熔渣量的估計，采用小步增長，逐次逼近的方式。首先設定一個起始的熔渣量，本項目為8噸。然后根據(jù)該熔渣量計算熔渣中的各種氧化物濃度，當氧化物濃度（尤其是磷的氧化物濃度）未達到設定的平衡時，熔渣量小幅增長，再次計算熔渣中的各種氧化物濃度，直到氧化物濃度（尤其是磷的氧化物濃度）未達到設定的平衡。

2.3.4 磷平衡模式自動調整

利用磷平衡計算脫磷劑，鋼水終點溫度是一個關鍵因素。當鋼水終點溫度分屬不同的區(qū)間，其磷分配系數(shù)Lp的計算模式是不一樣的。項目之前，為了簡化，對于所有的鋼水終點溫度，都采用一個磷分配系數(shù)Lp計算模式，準確性不夠高。在該項目中，將鋼水終點溫度劃分為不同的5個區(qū)間，從1600度到1700度每20度為一個區(qū)間，分別為[1600，1620），[1620，1640），[1640，1660），[1660，1680），[1680，1700]。每一個溫度區(qū)間對應不同的磷分配系數(shù)Lp計算模式。當取得鋼水終點溫度時，通過判斷溫度所在的區(qū)間，從而進入不同的磷分配系數(shù)Lp計算模式入口，進行相應的脫磷劑的計算。

3 結語

梅鋼轉爐靜態(tài)冶煉模型改進后，解決了一些模型運行初期終點磷命中率不高的問題，方便了操作提高了模型準確率。隨著鋼鐵冶金技術的發(fā)展，梅鋼轉爐自動化冶煉水平必將上升一個新的臺階。