曹建學

（河鋼集團宣鋼公司煉鐵廠， 河北 宣化 075100）

高爐操作者都有深切的體會，順行是高爐正常操作的前提，而在正常原料條件下，爐溫穩(wěn)定可以說又是順行的基礎[1]。由于高爐生產(chǎn)過程復雜，測量困難，一般都是通過鐵水的硅含量來間接獲得對爐溫的評價，但由于鐵水硅含量的測量往往都在出鐵后才能進行，在時間上滯后很大，因此，如何對鐵水[Si]含量進行量化控制，對穩(wěn)定高爐生產(chǎn)及強化冶煉意義重大。

目前大多數(shù)鋼企爐溫的控制全憑工長的經(jīng)驗積累， 如利用下料情況、頂溫變化、風口工作狀況及渣鐵流動、溫度及成分變化等信息，對爐況作出大概的判斷， 并采用相應的措施，很少有人對這些動作的效果進行過真正的量化處理[2]，基于高爐專家智能控制系統(tǒng)由于成本及操作水平要求高等因素，應用企業(yè)較少。DOE 試驗設計作為六西格瑪眾多方法工具當中的一種，能夠快速尋找最優(yōu)解的方法，減少盲目試驗次數(shù)，大幅度減少試驗成本和時間[3-5]。在爐溫控制上引入DOE 試驗設計，建立爐溫量化控制模型，無成本投入且應用方便，在生產(chǎn)實踐中具有重要的指導意義。

1 應用DOE 試驗設計方法量化高爐爐溫控制技術

1.1 DOE 試驗因子確定

通過頭腦風暴法，利用魚骨圖從原燃料質量、入爐控制、爐內(nèi)參數(shù)、噴吹控制等多個方面對鐵水[Si]含量的變化進行分析，對所有可能影響[Si]的因素進行篩選，并進行相關性分析和失效矩陣分析，從而得到影響[Si]的主要因素，包括熱風溫度，富氧量、透氣性指數(shù)，小時料速，鐵水溫度和燃料比。以這六關鍵根本原因作為試驗因子，做DOE 試驗，在試驗的同時保證其它工藝條件的相對穩(wěn)定。

2.2 創(chuàng)建因子設計

因試驗在生產(chǎn)過程中進行，故采用2 水平6因子1/4 部分試驗，且試驗不重復，以減少對爐況的影響，加3 次中心點實驗，總共執(zhí)行19 組試驗，每組試驗一天，用19 d 完成。試驗因子水平設計如表1。

表1 DOE 因子水平設計表

試驗因子水平均按照近期爐況特征及各項操作指標最大變化范圍等因素綜合考慮選取。若期間爐況出現(xiàn)波動，立即終止實驗。

2.3 DOE 試驗結果

2017 年5 月3 日至4 月22 日在2 號高爐順利完成了試驗，試驗中及試驗后爐況未出現(xiàn)波動，現(xiàn)場工藝參數(shù)轉換及試驗結果見下頁表2。

2.4 DOE 試驗模型

經(jīng)過DOE 試驗分析，得出[Si]以未編碼單位表示的回歸方程，即[Si]量化控制模型如下：

w（[Si]）=-1.71+0.001 986×熱風溫度+0.06 81×透氣性指數(shù)-0.071 25×小時料速+0.000 688 ×燃料比-0.000 064×熱風溫度×透氣性指數(shù)

在該模型中，熱風溫度、透氣性指數(shù)為實時顯示值，小時料速及燃料比為當前小時高爐作業(yè)日志實際記錄值，將四個變量代入回歸方程，即可算出w[Si]，起到了量化控制[Si]的效果，從而使工長能夠提前6～9 h 即可較為準確地掌握鐵水[Si]含量。

表2 現(xiàn)場工藝參數(shù)轉換及試驗結果表

3 應用效果

2017 年6 月開始采取此量化操作模型后，[Si]偏差較之前有了明顯的下降，如圖1 所示，高爐爐溫受控率由85%提高至95%左右，如下頁圖2 所示，為高爐長期穩(wěn)定順行和提高生鐵質量起到了積極的作用。

圖1 宣鋼2 號高爐[Si]偏差變化趨勢

4 結語

以現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎，應用DOE 試驗設計提供的多變量處理技術，找出高爐鐵水[Si]含量的關鍵影響因子并建立模型，將相關模型應用于實際操作，能夠較為準確地判斷爐溫變化趨勢，為高爐操作者提供了一種量化高爐爐溫控制的新方法。

圖2 宣鋼2 號高爐爐溫受控率變化趨勢