張學(xué)民/山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司

JDS音頻化渣技術(shù)在萊鋼120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐上的應(yīng)用

張學(xué)民/山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司

介紹了JDS音頻化渣技術(shù)在萊鋼煉鋼廠120t轉(zhuǎn)爐的應(yīng)用情況，該技術(shù)的應(yīng)用減少了轉(zhuǎn)爐吹煉過程的噴濺和返干率，使鋼鐵料消耗得以降低，使各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均取得了一定的改進(jìn)，實(shí)踐證明使用該裝置是提高煉鋼操作水平的一條較好途徑。

音頻化渣；應(yīng)用；效果

一、前言

萊鋼煉鋼廠新區(qū)現(xiàn)有120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐3座，120 t頂?shù)讖?fù)吹脫磷爐1座，實(shí)際裝入量為鐵水125-140t、廢鋼6-20t。引進(jìn)濟(jì)南電子技術(shù)研究所研制的JDS音頻化渣技術(shù)，經(jīng)過運(yùn)行后，使轉(zhuǎn)爐控制水平得到了較大的提高,噴濺、返干現(xiàn)象明顯減少。

二、JDS音頻化渣系統(tǒng)

1.系統(tǒng)組成。JDS音頻化渣系統(tǒng)主要由前端音頻采集和保護(hù)裝置（電磁閥、冷卻水箱、音頻采集器、音頻放大盒）、信號處理及采集單元、畫面調(diào)試顯示單元和系統(tǒng)軟件組成[1]。

2.基本原理。音頻化渣技術(shù)的基本原理就是在轉(zhuǎn)爐爐口附近選擇合適的能夠獲取特征頻帶的取聲點(diǎn)，通過隔音、定向、濾波等處理后，在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示該噪聲強(qiáng)度隨吹煉時間的變化情況；即音頻去向。通過音頻去向?qū)崟r了解爐內(nèi)泡沫渣的厚度以及其變化趨勢，從而為操作人員提供化渣過程和狀態(tài)的信息，以便采取措施及時避免可能發(fā)生的噴濺或返干。

轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中，超音速氧氣流股和固相顆粒（未熔爐渣和高熔點(diǎn)硅酸鹽）發(fā)出很強(qiáng)的噪聲，這種噪聲在沒有液體爐渣覆蓋時強(qiáng)度達(dá)到最大（如開吹和嚴(yán)重返干時）。當(dāng)泡沫渣形成后，在氧槍噴頭以上的泡沫渣吸收了氧氣流股發(fā)出噪聲，渣層越厚，吸聲的泡沫渣高度越大，從爐內(nèi)傳出的噪聲強(qiáng)度越低。通過環(huán)境噪聲的有效過濾排除，采樣系統(tǒng)檢取出爐內(nèi)吹煉噪聲強(qiáng)度就可以間接反應(yīng)爐內(nèi)泡沫渣的厚度，即化渣情況。

依上述原理，聲音信號轉(zhuǎn)換成成渣情況以音頻曲線的形式動態(tài)反應(yīng)到計(jì)算機(jī)的CRT顯示器上，如圖2。這樣爐前操作工就可以直觀地了解爐內(nèi)的化渣情況，并且根據(jù)曲線的走勢采取相應(yīng)的措施，及時避免冶煉過程中的噴濺和返干，達(dá)到平穩(wěn)完成造渣和冶煉任務(wù)之目的。同時，冶煉過程中的造渣料加入情況，也通過信號的傳輸、轉(zhuǎn)換在CRT顯示器上及時顯示出來，使操作者對每爐的造渣料加入量、加入時間了如指掌。另外，根據(jù)我廠實(shí)際情況，將化驗(yàn)室的光譜分析儀與“JDS一音頻化渣微機(jī)綜合檢測系統(tǒng)”通過信號線連接起來，使每爐鋼的化驗(yàn)結(jié)果能夠迅速、全面、準(zhǔn)確地反饋給煉鋼工，對以后的操作會起到積極的參照和指導(dǎo)作用。

3.主要功能。

（1）實(shí)時吹煉音頻曲線描繪以及存盤。

（2）實(shí)時吹煉氧槍槍位曲線、氧氣壓力曲線、氧氣流量曲線、氧槍出水溫度曲線以及數(shù)據(jù)存盤。

（3）吹煉時間、系統(tǒng)時間、濺渣時間、開吹時間、出鋼時間。

（4）吹煉過程中散裝料的加入情況，包括時間、料種、加入量。

（5）返干、噴濺的報警。

（6）大的噴濺記錄存盤，在音頻曲線上顯現(xiàn)曲線顏色為特殊色。

三、應(yīng)用效果及分析

JDS-音頻化渣微機(jī)自動監(jiān)測系統(tǒng)在萊鋼120t轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)上的應(yīng)用，優(yōu)化了冶煉操作過程，減少了噴濺、返干率，降低了鋼鐵料消耗和散裝料消耗。

1.優(yōu)化過程吹煉操作。操作人員通過觀察總結(jié)音頻化渣系統(tǒng)輸出的音頻曲線、下槍曲線、氧流量控制曲線以及散裝料加入情況不斷優(yōu)化自身的操作方法，使控槍、控渣水平得到進(jìn)一步的提高。同時，音頻曲線的發(fā)展趨勢為操作人員提供判斷爐渣動態(tài)狀況的依據(jù)，在吹煉過程中操作人員通過參照音頻曲線來調(diào)整槍位和渣料加入量，做到既及時又平穩(wěn)，從而顯著提高了轉(zhuǎn)爐吹煉過程的控制水平。

2.給操作人員操作提供參考、指導(dǎo)。以往何時動槍、如何動槍；何時下料、何時下何種料、用多大氧流量完全是操作人員通過看火憑經(jīng)驗(yàn)和感覺操作。采用了JDS-音頻化渣微機(jī)自動檢測系統(tǒng)后，音頻曲線的趨勢能夠及時反映爐內(nèi)渣后和爐渣的變化情況，何時可能噴濺、何時可能返干音頻化渣系統(tǒng)給予及時提示，給轉(zhuǎn)爐操作人員提供了直觀的參考依據(jù)。

圖1 實(shí)時檢測畫面

如圖1所示，在開吹初期，爐渣未化，音頻曲線在低位徘徊，直到3分40秒，爐渣化開后，音頻曲線快速，音頻曲線的斜率也比較大，說明此時泡沫渣上升很快，有發(fā)生噴濺的趨勢，此時，槍位上升，音頻曲線短暫下行，但增加了渣中氧化鐵的含量，隨時間推移，泡沫渣和碳氧反應(yīng)突然爆發(fā)重合，造成噴趨勢再次發(fā)生。此時又有提槍動作，音頻曲線再次下行，但此時碳氧反應(yīng)大量進(jìn)行，渣中的氧化鐵迅速被消耗，泡沫渣也急劇減少，渣層越來越薄，開始出現(xiàn)“返干”現(xiàn)象，隨著槍位再次調(diào)整微調(diào)，逐步趨于正常。

3.減少噴濺、返干率，降低鋼鐵料消耗。音頻曲線的發(fā)展趨勢為操作人員提供了很好判斷爐渣動態(tài)狀況的依據(jù),使其在吹煉過程中參照音頻曲線來調(diào)整槍位和渣料加入量,做到既及時又平穩(wěn),從而顯著提高了轉(zhuǎn)爐吹煉的過程控制水平,有效降低了返干和噴濺現(xiàn)象的發(fā)生率。同時,轉(zhuǎn)爐因返干致使煙罩、氧槍粘鋼所引起的生產(chǎn)事故也極少發(fā)生。

表1 使用前后指標(biāo)對比

4.優(yōu)化二級操作模型，提高自動化操作控制水平。通過觀察JDS-音頻化渣微機(jī)自動檢測監(jiān)控系統(tǒng)采集的實(shí)時吹煉氧槍槍位曲線、氧氣壓力曲線、氧氣流量曲線、氧槍出水溫度曲線以及吹煉過程中散裝料的加入時機(jī)和加入量，不斷修正副槍二級程序的參數(shù)，優(yōu)化自動煉鋼操作模型，進(jìn)一步提高自動煉鋼的過程控制水平和終點(diǎn)控制水平。同時根據(jù)終點(diǎn)控制較好的爐次曲線和散裝料加入情況制定低磷鋼等操作模型，并根據(jù)過程曲線不斷修訂模型，為冶煉品種鋼打下了基礎(chǔ)。

四、結(jié)語

1.音頻化渣技術(shù)在萊鋼120t轉(zhuǎn)爐的應(yīng)用使操作人員技術(shù)水平得到了一定的提高。2.改善了轉(zhuǎn)爐冶煉過程的化渣效果，使脫磷效率得到了一定的提高。3.顯著提高了一次拉碳率，縮短了轉(zhuǎn)爐的冶煉周期。4.轉(zhuǎn)爐噴濺率降低，鋼鐵料消耗降低6kg/噸鋼，噸鋼節(jié)約冶煉成本7.2元，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

[1]裴恒敏．“JDS-音頻化渣微機(jī)綜合檢測系統(tǒng)”的應(yīng)用與效果[J]．煉鋼，20(2)：12-13

張學(xué)民（1972.06-），男，工程師，本科，現(xiàn)工作于山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司煉鋼廠，主要從事轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝管理。