王勇

（中新鋼鐵集團(tuán)煉鐵廠，江蘇 徐州221000）

鋼鐵冶金工藝正在朝著自動化、智能化方向發(fā)展，結(jié)合高爐- 鐵水預(yù)脫硅- 轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)特點(diǎn)得知，若仍然采用傳統(tǒng)的研究方法，無法完全滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，所以，相關(guān)人員要從多個(gè)角度進(jìn)行分析，對原有的鋼鐵冶金工藝進(jìn)行優(yōu)化，不斷提升我國工業(yè)生產(chǎn)水平。

1 分析高爐- 鐵水預(yù)脫硅- 轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)操作工藝的現(xiàn)實(shí)意義

鐵水預(yù)脫硅，是鐵水進(jìn)入到煉鋼爐之前，對其進(jìn)行降硅處理。因?yàn)殍F水內(nèi)部的含硅量比較高，通過運(yùn)用高爐- 鐵水預(yù)脫硅- 轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)操作工藝，能夠顯著減少煉鋼渣量，通常需要在高爐出鐵時(shí)鐵水溝內(nèi)部進(jìn)行。由于高爐低硅生鐵冶煉工藝的不斷發(fā)展，鐵水當(dāng)中的硅含量逐漸下降，鐵水預(yù)脫硅工藝的合理運(yùn)用，能夠?qū)﹁F水當(dāng)中的磷與硫進(jìn)行預(yù)先處理，進(jìn)而生產(chǎn)出更加優(yōu)質(zhì)的純凈鋼。

通過分析高爐- 鐵水預(yù)脫硅- 轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)操作工藝，能夠顯著降低鐵水當(dāng)中的硅含量，根據(jù)研究數(shù)據(jù)得知，運(yùn)用此種方法，鐵水中的硅含量能夠降低到0.2%左右。技術(shù)人員通過在鐵水溝內(nèi)部設(shè)置反應(yīng)坑，使用噴槍，在高速狀態(tài)下，將脫硅劑快速噴入，不僅能夠?yàn)殍F水脫硅提供良好的動力學(xué)條件，而且可以顯著提升脫硅效率。但是，在此過程中，容易出現(xiàn)侵蝕現(xiàn)象，技術(shù)人員要采取有效的防護(hù)措施[1]。

2 優(yōu)化模型

2.1 合理選擇硅控制工藝

硅元素對鋼鐵冶金影響較大，通過合理控制高爐硅含量，能夠保持高爐內(nèi)部熱平衡符合規(guī)定要求，提升鋼鐵冶金產(chǎn)量。轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，如果鐵水的硅含量比較高，則會增加鋼水成本。技術(shù)人員要結(jié)合不同類型的鋼材，在保證轉(zhuǎn)爐脫磷正常進(jìn)行的基礎(chǔ)上，合理控制高爐與轉(zhuǎn)爐中的硅含量。

高爐- 鐵水預(yù)脫硅- 轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)具有連續(xù)性特點(diǎn)，可將其視為一個(gè)連續(xù)的決策過程。因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)階段均比較復(fù)雜，各個(gè)階段反應(yīng)狀態(tài)不同，故技術(shù)人員可以采取單元模塊方法，構(gòu)建不同的子系統(tǒng)模型，然后運(yùn)用分解與協(xié)調(diào)動態(tài)分析理念，對各個(gè)工序進(jìn)行全面優(yōu)化，有效降低工業(yè)生產(chǎn)成本。

在冶金環(huán)節(jié)，通過加強(qiáng)生產(chǎn)成本控制，能夠反映出工業(yè)生產(chǎn)與管理控制指標(biāo)，技術(shù)人員要結(jié)合高爐- 鐵水預(yù)脫硅- 轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)，為其提供穩(wěn)定的生產(chǎn)條件，準(zhǔn)確計(jì)算各個(gè)階段的生產(chǎn)成本，并構(gòu)建單元子系統(tǒng)模型，以此為基礎(chǔ)，確定系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)[2]。

2.2 子系統(tǒng)模型

2.2.1 高爐單元模型

在高爐模型中，技術(shù)人員要重點(diǎn)考慮以下因素：鐵水的含硅量、風(fēng)溫、濕度等。結(jié)合高爐模型運(yùn)行特點(diǎn)得知，模型的最佳條件是：鐵水的含硅量為0.41%、風(fēng)溫為1250℃、濕度為16g/m3。

由于各個(gè)高爐機(jī)車作業(yè)周期與運(yùn)輸間隔不同，在實(shí)際操作中，技術(shù)人員要明確不同高爐機(jī)車作業(yè)周期與運(yùn)輸間隔，具體參數(shù)見表1。

表1 不同高爐機(jī)車作業(yè)周期和運(yùn)輸間隔分析

2.2.2 鐵水脫硅控制模型

鐵水脫硅處理系統(tǒng)，在高爐和轉(zhuǎn)爐之間起到承上啟下的作用，在此處理系統(tǒng)中，不僅要滿足轉(zhuǎn)爐脫硫所需堿含量與渣量，而且要盡可能的降低系統(tǒng)生產(chǎn)成本。技術(shù)人員結(jié)合脫硅特點(diǎn)、效率、成本等方面，進(jìn)行多角度分析，采取以下四種不同的脫硅方式，具體見表2。

2.2.3 轉(zhuǎn)爐控制模型

為了能夠?yàn)橄碌拦ば蛱峁└哔|(zhì)量的鋼水，提升工業(yè)生產(chǎn)效率，保障終點(diǎn)控制的合理性，科學(xué)選擇轉(zhuǎn)爐控制方法特別重要，常見的轉(zhuǎn)爐控制方法分為兩種，分別是靜態(tài)控制方法與動態(tài)控制方法。在構(gòu)建轉(zhuǎn)爐控制模型時(shí)，技術(shù)人員可以運(yùn)用靜態(tài)控制理念，準(zhǔn)確計(jì)算出石灰和錳礦加入量，以及轉(zhuǎn)爐內(nèi)部的供氧量，進(jìn)而保證轉(zhuǎn)爐控制模型穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

2.3 優(yōu)化途徑

第一，對高爐- 鐵水預(yù)脫硅- 轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)進(jìn)行全面分析，并采用系統(tǒng)工程模式，針對不同鋼鐘，采取合理的生產(chǎn)工藝。

第二，對實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，準(zhǔn)確計(jì)算冶金過程熱平衡，并對現(xiàn)有工藝模型進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合不同階段成本模型，運(yùn)用動態(tài)化控制原理，合理選擇最優(yōu)模型。

表2 鐵水脫硅方式對比

為了能夠?yàn)闊掍撎峁┓€(wěn)定低硅鐵水，技術(shù)人員要結(jié)合出鐵時(shí)，硅的實(shí)際含量，以及出鐵速度，科學(xué)控制脫硅劑輸送速度，包括其添加量[4]。例如，技術(shù)人員結(jié)合控制系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)，以及高爐模型，計(jì)算出鐵水的含硅量，在出鐵過程中，對硅含量進(jìn)行在線分析，并結(jié)合煉鋼需求的含硅量，加入適量脫硅劑。

硅元素作為轉(zhuǎn)爐煉鋼環(huán)節(jié)的發(fā)熱元素，由于轉(zhuǎn)爐容量的不斷提升，冶煉技術(shù)越來越先進(jìn)，需要硅提供熱量越來越少，同時(shí)，通過適當(dāng)減少渣量，能夠保證煉鋼技術(shù)指標(biāo)得到更好改善，因此，對鐵水的含硅量要求不斷下降，特別是需要進(jìn)行預(yù)處理的脫硫脫磷鐵水，對硅含量要求更低。

綜上所述，通過全方位分析了高爐- 鐵水預(yù)脫硅- 轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)操作工藝要點(diǎn)，以及相應(yīng)的優(yōu)化對策，可以保證高爐- 鐵水預(yù)脫硅- 轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)操作工藝得到更好運(yùn)用，提升工業(yè)生產(chǎn)水平。