劉忠建

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司 煉鋼廠，山東萊蕪 271126)

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在線控制爐渣技術(shù)實(shí)踐

劉忠建

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司 煉鋼廠，山東萊蕪 271126)

闡述了萊鋼120t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐利用音頻化渣技術(shù)研究在線控制爐渣技術(shù)的效果。綜合分析了音頻曲線變化趨勢(shì)及其變化率所反映出的爐內(nèi)化渣情況，通過研究音頻化渣歷史曲線在線控制爐內(nèi)化渣情況，優(yōu)化了過程操作模式，降低了返干、噴濺率，保證了煉鋼過程全程化渣以及良好的脫磷率，降低了石灰消耗。進(jìn)一步提高自動(dòng)煉鋼的過程控制水平和終點(diǎn)控制水平。

噴濺; 返干; 音頻曲線

前言

在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，爐渣的泡沫化程度是衡量冶煉水平的重要參數(shù)之一，化渣效果不良會(huì)出現(xiàn)噴濺和返干等現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼鐵料消耗高以及鋼水磷高等問題的產(chǎn)生，因此，降低噴濺、返干率是所有鋼廠強(qiáng)烈追求的目的。合理、平穩(wěn)的化渣是保證煉鋼一致性、提高生產(chǎn)效率、降低成本的關(guān)鍵。而各種爐渣的在線檢測(cè)方法，聲學(xué)測(cè)定、氧槍振動(dòng)測(cè)定、微波、光學(xué)纖維成像，為提供爐內(nèi)冶煉信息帶來了方便。音頻化渣技術(shù)是一項(xiàng)聲納技術(shù)，是現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)過程控制發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，是穩(wěn)定生產(chǎn)過程、提高生產(chǎn)效率、降本增效的基礎(chǔ)。萊鋼120t轉(zhuǎn)爐由于爐容比較小，以及鐵水條件不穩(wěn)定等原因，導(dǎo)致吹煉過程中易發(fā)生噴濺現(xiàn)象，加之返干和補(bǔ)吹，致使鋼鐵料消耗較高，同時(shí)影響爐體維護(hù)和生產(chǎn)節(jié)奏。為提高轉(zhuǎn)爐操作水平，減少過程噴濺和返干，降低鋼鐵料消耗，萊鋼煉鋼廠不斷探索音頻化渣技術(shù)在120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐上的應(yīng)用情況，積極研究爐渣在線控制技術(shù)。

1 音頻化渣基本原理

音頻化渣的基本原理是在轉(zhuǎn)爐爐口附近選擇合適的取聲點(diǎn)獲取特征頻帶，通過隔音、濾波、定向等技術(shù)處理后在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示該噪聲強(qiáng)度隨吹煉時(shí)間的變化情況，即音頻去向。通過音頻去向了解爐內(nèi)泡沫渣情況，為操作人員提供爐渣狀態(tài)的信息。

2 應(yīng)用環(huán)境主要概況

萊鋼銀山型鋼公司煉鋼廠于2004年7月建成投產(chǎn)，現(xiàn)有120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐4 座，裝入量為鐵水125～140t，廢鋼5～20t。

3 技術(shù)難點(diǎn)

①由于轉(zhuǎn)爐進(jìn)行煤氣回收時(shí)采用爐口微正壓操作，加入散狀料數(shù)量較大時(shí)，往往發(fā)生火焰外溢而使化渣曲線超出噴濺線。

②轉(zhuǎn)爐爐口積渣過多或轉(zhuǎn)爐煙塵將采音管口堵住時(shí)會(huì)顯著降低話筒采音效果，造成化渣曲線整體上移，超出噴濺線。

③開吹最大信號(hào)因第1批散料加入過早，吹煉噪聲被加料聲淹沒，作為參照的最大音頻值取不到，以及車間內(nèi)其它噪音(主要是鋼包精煉爐電極加熱時(shí)發(fā)出的噪音，尤其是鋼包爐精煉時(shí)很強(qiáng)的低頻噪音)的影響，被采音管采到后會(huì)使音頻曲線顯著下降。

4 在線控制爐渣技術(shù)的探討與應(yīng)用

4.1 信息采集準(zhǔn)確率原因分析

音頻化渣系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)加料量、氧槍槍位、化渣情況和供氧強(qiáng)度的在線監(jiān)控，操作人員通過采集到的數(shù)據(jù)及時(shí)采取措施來控制冶煉過程，因此，這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率是至關(guān)重要的。通過對(duì)比生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)和音頻化渣系統(tǒng)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，來驗(yàn)證音頻化渣系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確率。研究發(fā)現(xiàn)，音頻化渣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能準(zhǔn)確地反映出槍位和化渣情況，但對(duì)加料量和供氧強(qiáng)度的采集誤差較大，萊鋼煉鋼廠通過程序修改使生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭纛l化渣系統(tǒng)，優(yōu)化了數(shù)據(jù)采集方式，減小了采集誤差。信息采集準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上。

4.2 音頻曲線趨勢(shì)判斷及應(yīng)對(duì)措施

在采用音頻化渣技術(shù)之前，操作人員只能在返干或噴濺發(fā)生時(shí)才開始采取應(yīng)對(duì)措施，不能做到提前預(yù)判，由于采取措施太晚，往往導(dǎo)致一些不必要的現(xiàn)象發(fā)生。通過觀察音頻曲線的變化率，可做到提前預(yù)判這一點(diǎn)。圖1中鐮刀形紅色區(qū)域?yàn)檎；鼌^(qū)，化渣區(qū)可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況調(diào)整，其上邊緣線為噴濺線，下邊緣線為返干線。一般情況而言，音頻曲線靠近正?；鼌^(qū)上部運(yùn)行時(shí)表示化渣良好，音頻曲線在中下部運(yùn)行表示爐渣偏干，返干報(bào)警就會(huì)閃爍，音頻曲線在噴濺線以上運(yùn)行表示即將或正在噴濺，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)噴濺報(bào)警。實(shí)際生產(chǎn)中，操作人員可以根據(jù)音頻曲線變化的斜率和音頻曲線的運(yùn)行情況來判斷化渣情況。當(dāng)音頻曲線開始向返干線靠近，并且其斜率較大時(shí)，說明將要發(fā)生返干現(xiàn)象，當(dāng)音頻曲線開始向噴濺線靠近，并且其斜率較大時(shí)，說明將要發(fā)生噴濺現(xiàn)象。

圖1 音頻化渣歷史趨勢(shì)圖

4.3 噴濺

當(dāng)音頻曲線靠近噴濺線時(shí)，要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣砜刂茋姙R，比如加入適量造渣料，或者稍微降低槍位等；對(duì)于噴濺的控制，如圖2所示鐵水裝入量為135t，初始內(nèi)槍位1900 mm點(diǎn)火，開始吹煉槍位為1550 mm，開吹3.0 min后開始化渣良好， 3 min左右音頻曲線升至噴濺線附近，音頻曲線的斜率也比較大，說明此時(shí)泡沫渣上升很快，有發(fā)生噴濺的趨勢(shì)，此時(shí)，槍位雖然不變，但渣中氧化鐵的含量繼續(xù)增加，再加上鐵水溫度較低，脫碳反應(yīng)滯后，泡沫渣和碳氧反應(yīng)突然爆發(fā)重合，易造成噴濺。此時(shí)正確的操作是稍微加入一些石灰或者白云石等，壓下泡沫渣，同時(shí)等碳氧反應(yīng)開始時(shí)稍微提高氧壓。

圖2 音頻化渣歷史趨勢(shì)圖(噴濺)

4.4 返干

音頻曲線靠近返干線，或者音頻路線向下走，此時(shí)即將發(fā)生返干，可以通過提高槍位或者加入鐵礦石來調(diào)節(jié)渣中的氧化鐵含量，從而達(dá)到控制爐渣狀態(tài)的目的。對(duì)于返干的控制如圖3所示，鐵水裝入量為135 t，初始內(nèi)槍位1900 mm點(diǎn)火，開始吹煉槍位為1550 mm，前5.5 min化渣良好，從第6.2 min左右開始，音頻曲線逐漸呈下降趨勢(shì)，最后超過了返干線，出現(xiàn)返干，這是因?yàn)橐睙捴衅谔佳醴磻?yīng)進(jìn)入高峰期，渣中的氧化鐵急劇減少，泡沫渣也急劇減少，渣層越來越薄，這時(shí)操作人員應(yīng)該緩緩把槍位提高100～200 mm或者加入部分鐵礦石等，以彌補(bǔ)碳氧反應(yīng)消耗的氧化亞鐵。

5 爐渣在線控制技術(shù)實(shí)踐效果

在線控制爐渣技術(shù)在萊鋼煉鋼廠120t轉(zhuǎn)爐的應(yīng)用，優(yōu)化了冶煉操作過程，穩(wěn)定了操作，減少了噴濺、返干率，降低了鋼鐵料消耗和石灰消耗，提高了轉(zhuǎn)爐冶煉過程控制水平和終點(diǎn)命中率。

5.1 優(yōu)化爐前吹煉操作

音頻化渣系統(tǒng)使音頻曲線、下槍曲線、氧流量控制、下料控制等更直觀、更具體，操作人員通過觀察學(xué)習(xí)總結(jié)出操作方法，使控槍、控渣水平得到了一定的提高。同時(shí)，音頻曲線的發(fā)展趨勢(shì)為操作人員提供很好判斷爐渣動(dòng)態(tài)狀況的依據(jù)，在吹煉過程中操作人員可以參照音頻曲線來調(diào)整槍位和渣料加入量，做到既及時(shí)又平穩(wěn)，從而顯著提高轉(zhuǎn)爐吹煉過程的控制水平，減少返干和噴濺的發(fā)生。

5.2 給操作人員提供參考、指導(dǎo)

以往何時(shí)動(dòng)槍、如何動(dòng)槍；何時(shí)下料、何時(shí)加何種料以及氧流量使用等完全是操作人員通過看火憑經(jīng)驗(yàn)操作。采用在線控制爐渣技術(shù)后，操作人員可以提前預(yù)判爐內(nèi)化渣情況，提前做出應(yīng)對(duì)措施，及時(shí)改善轉(zhuǎn)爐冶煉過程的化渣效果，滿足了脫磷、脫硫的要求且效率提高，因此，顯著提高了一次拉碳時(shí)溫度、成分的命中率，一次拉碳率的提高，顯著縮短了轉(zhuǎn)爐的冶煉周期。

圖3 音頻化渣歷史趨勢(shì)圖(返干)

5.3 減少噴濺、返干率，降低鋼鐵料消耗

萊鋼120t轉(zhuǎn)爐采用在線控制爐渣技術(shù)后，操作人員可以更好得判斷爐渣狀況，在每爐吹煉過程中均可參照爐渣變化趨勢(shì)來調(diào)整槍位和散裝料加入時(shí)機(jī)。轉(zhuǎn)爐吹煉的過程控制水平不斷得以提高，且有效的降低了返干和噴濺率。轉(zhuǎn)爐因返干致使氧槍、煙道粘鋼所引起的生產(chǎn)事故發(fā)生率也得到了控制。采用此技術(shù)后操作人員的操作水平不斷提高，噴濺率得到了一定的控制，鋼鐵料消耗得以降低，采用此技術(shù)前后轉(zhuǎn)爐各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比見表1。

表1 轉(zhuǎn)爐各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比表

5.4 優(yōu)化操作模式，提高自動(dòng)化操作控制水平

根據(jù)音頻化渣系統(tǒng)所反饋信息的變化趨勢(shì)，通過分析相同鐵水廢鋼等生產(chǎn)條件下的歷史曲線，綜合分析音頻曲線所反映出的化渣情況，對(duì)造渣制度及供氧制度進(jìn)行研究，通過優(yōu)化造渣制度和供氧制度修改操作模式，并進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，最終確定該條件下的最優(yōu)操作模型，同時(shí)錄入自動(dòng)煉鋼操作模型，進(jìn)一步提高自動(dòng)煉鋼的過程控制水平和終點(diǎn)控制水平。為轉(zhuǎn)爐冶煉自動(dòng)化平穩(wěn)打下良好的基礎(chǔ)。

5.5 降低石灰消耗

在線控制爐渣技術(shù)的應(yīng)用，改善了轉(zhuǎn)爐冶煉過程的化渣效果，滿足了脫磷的要求且脫磷率大大提高，通過研究，做到了對(duì)化渣情況的提前預(yù)判并及時(shí)采用措施，減少了返干率，使脫磷效果得到了提高，因此降低了石灰消耗。

6 結(jié)論

萊鋼通過研究在線控制爐渣技術(shù)，使轉(zhuǎn)爐吹煉過程控制水平得到了提高，降低了噴濺率與返干率，氧槍粘鋼現(xiàn)在得到有效控制，提高了安全系數(shù)，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，使安全生產(chǎn)得以穩(wěn)定順行的進(jìn)行，同時(shí)改善了轉(zhuǎn)爐冶煉過程的化渣效果，使脫磷率得到了提高。

[1] 鄒韜.轉(zhuǎn)爐造渣過程噴濺現(xiàn)象和噴濺預(yù)報(bào)的研究.上海：上海大學(xué),2004.

Practice of on-line control of slag technology

LIU Zhongjian

(Laiwu Steel Group Yinshan Section Steel Co,Ltd Steelworks 271126)

Describes the Laiwu 120t bof-lbe using audio frequency slag technology research online control technology of slag effect. Comprehensive analysis of the audio curve and its rate of change are reflected in the furnace internalization slag. Through the research of audio frequency slag history curve control furnace slag internalization and optimize the process operation mode, the returning dry and spray rate is reduced, ensure the steelmaking process of slag and good dephosphorization rate, reduce the consumption of lime. To further improve the level of automatic steelmaking process control and terminal control level.

splashing； drying； sound curve

劉忠建(1978-)，男，工程師，大學(xué)，2007年畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué).

TF703.6

A

1671-3818(2016)03-0046-04