转炉全封闭智能炼钢技术的开发和应用

寇建兵

（太钢集团岚县矿业有限公司，山西 吕梁 033500）

在工业化的发展过程中，钢铁是最基本的工业原料，整个社会生产过程中需要大量的钢铁。转炉炼钢技术具有产量高、成本低、速度快的特点，被越来越多的人所重视，但是为了更好的满足工业化发展的需要，有必要不断加强钢铁技术的研究，通过引入新技术新设备，不断升级改造炼钢技术流程，全面提高炼钢效率。

1 实际案例研究

某市开发区炼钢厂建设完成于2004年，整个厂区占地面积是36.4万m2，可生产多种类型的钢材。有管线钢、普碳钢、大型H型钢、冷轧用钢，两年以后企业又新购2台150 t的钢包精炼炉，4台120 t的氧气顶底复吹转炉，宽厚板连铸机1台以及2台板坯连铸机，引进设备以后。企业的钢铁生产量每年增加到了504 t，随着规模的不断扩大，整个企业的经济效益也在不断提高。但是2006年以后周围地区的炼钢厂数量越来越多，钢铁市场的竞争越来越激烈。为了使企业焕发新生活力，就必须加强对新技术新工艺的研究和开发。经过厂领导的讨论和研究决定从国外引进先进的转炉副枪技术，同时组织成立专门的科研团队来专注研究转炉全封闭智能炼钢技术。经过努力取得了较好的成果，第二年就开始在1号炉进行试验，并取得圆满成功，其他的设备的相继实现技术更新，企业经济效益显著提高，对企业的长久发展提供了技术保障和支持。

2 转炉全封闭智能炼钢技术

转炉封闭智能化炼钢技术是在传统转炉技术的基础上，利用计算机信息技术、智能化技术为操作和控制手段，实现整个炼钢生产过程的智能化，全面控制钢铁冶炼的整个过程。与人工控制相比，计算机控制系统能够更加精准地把握各个环节的操作，这样生产出来的钢铁质量更好、生产效率更高。

运用转炉炼钢技术主要通过操作室进行调度和各种指令的发出，利用自动化系统使废钢铁水、生产原料都能够按照人们的设定进行生产。另外，计算机操作系统具有强大的统计功能，它在生产过程中能够自动记录各种原材料的信息，同时也能炼钢过程中的各个环节进行精确掌握，例如在吹炼时该系统能够准确判断并控制过程的进行，科学指挥副枪对产品进行检测，确保顺利出钢。工作人员在化验室对钢水进行分析检测，按照数据来计算铁合金，这种利用系统对整个过程的数据进行全部收集整理，对整个过程形成生产技术报表，方便人们进行参考和为以后炼钢工作提供决策依据。

转炉全封闭智能冶炼技术的工艺流程主要步骤：

1）制定生产计划，采集原料信息，这是为炼钢流程做前期的准备。

2）SDM模型进行计算。

3）系统自动生成冶炼氧步以及加料料单，同时要对各种设备进行合理的控制，保证其正常运行。

4）选择正确的计算机方运行方式点击开始按钮炉次冶炼开始。

5）TSC冶炼过程中按时测量，保证数据的动态实时观测。

6）利用相关工具和设备获取钢水的构成成分，分析起温度、含碳量等相关信息，获取钢水的构成成分、温度及碳含量等信息。

7）利用SDM模型进行第二次的精确计算，已已经设计好的数值进行对比，最终生成了新的加料单和氧步。

8）氧枪、散状材料系统负责新料单的执行。

9）TSO终点测量得到钢水温度以及氧含量冶炼完成地。

10）运行钢包底吹系统。

3 研发智能炼钢技术过程中发现的问题

在以往的钢铁生产过程中，该厂主要根据以往的经验进行实际操作生产过程的各项技术和工艺都有企业的技术部门提供。可是对于技术升级更新较慢造成个别工艺技术以实际生产不符，再加上技术人员的个人差异，每个人的操作水平不尽相同，最终导致炼钢的质量出现波动，具体问题可以有以下几点：

1）原材料的质量差。原材料是影响炼钢质量的重要因素，不仅要对原材料本身质量提出要求，还要科学管理原材料的堆放和储存，在放置时要严格进行分类，让该厂在原材料管理方面存在着明显的不足，造成铁水的温度变化较大，生产出的钢材程度不够，废渣含量较高。同时该厂的生产设备也较为落后和成就，将原材料投入炼钢时，准确率较低，从而影响生产钢材的质量。

2）自动化技术缺乏。随着社会的发展，工业化水平越来越高越钢企业越来越朝着自动化技术发展，该企业缺乏自动化技术各种操作指令只能在一级设备上得到执行，并且由于设备陈旧经常出现各种故障。也就是说，整个系统缺乏自动化生产能力，加料方案确定以后。生产过程中还能进行科学的过程控制，对于出现各种情况也很难进行有效调整。

3）数据采集和收集完善。在炼钢生产过程中，各种数据的采集对于保证生产质量，提高生产工艺有着重要作用，但是由于企业生产缺乏系统性，数据采集工作往往存在漏洞。例如钢包信息和化验数据难以进到二级系统，某些环节缺少实时数据监控手段，导致在对钢材进行化验和评估时缺少的依据，甚至只能通过一台光复仪进行检测，这种做得到的结果与实际存在很大偏差。

4）技术工艺研发缺乏系统性完整性。向企业在积极的不断创新研究新技术新工艺，但是由于所生产的钢材种类数量较多，在实际操作中没有形成统一的操作模式。在研究中只能针对其中某一环节，也就没有针对整个炼钢生产的全过程进行整体性的提高和创新，或者是由于某一环节的工艺落后而影响整体生产效率。

4 提高转炉封闭智能炼钢技术的具体对策

1）保证原材料质量，全面提高设备的生产能力。为了有效提高转炉封闭智能列装技术，首先必须保证原材料的质量，提高设备的生产能力，科学制定对废钢的分类标准。在原材料的现场对废钢重型废钢、轻型废钢、渣钢和铁块进行分类，并对每一类都要制定相应的工艺流程。其次根据工艺行程电子秤准确地称其质量；不断改善铁水的各项条件，使铁水的特征更加稳定，同时还需要根据实际需要改进设备，提高设备的生产能力，例如可以通过对设备进行技术改造提高扒渣效果，使整个设备的生产能力得到了有效提升。

2）全面提升设备自动化控制能力。工业化时代提高设备的自动化控制能力，能够实现通信与各个环节的机位上工作同步进行。为此可以建立一级和二级系统的网络联系，使二级设备能够对一级设备操作过程进行实时操控。再结合编制时间同步软件实现了统一管理，使现生产管理网、副枪二级网络与一级控制网络中上位机时间同步，然后合理设置各项参数实现一级、二级和三级网络的时间同步，此外还要改进操作方案设置。

3）不断完善数据采集系统。在炼钢过程中制定各种决策需要大量的基础数据作为支撑，因此要不断完善数据采集系统，为企业的生产提供更多的依据。首先最基本的是要完善基础数据采集系统。在铁水行车的质量上，可以采用增加无线发射与接收设备，通过信号转换器将铁水策量数据采集到副枪二级系统，合理添加铁水温度的发射装置。这样在检测完铁水的温度以后就可以通过新添的设备将包号、温度数值进行记录，随后自动跟随铁水质量进入二级相应的炉号中。另外，还需要建立起三级数据传输网络。是调度室的调度指令与二级操作系统实现实时通信联系，编制链接程序。

4）深入研究转炉操作工艺。根据现有的条件深入研究转炉操作工艺，不断探索创新、研究新工艺新方法。也可以针对同一种工艺设置不同的条件进行对比，在两种不同装入制度下，设置不同的操作工艺参数来研究。经过多次试验，找不同类型的钢材种类，从中选优，选择最合适的冶炼效果加以应用。

5 结语

转炉全封闭智能炼钢技术能够有效提高生产效率，在应用此项技术后企业的经济效益得到明显的改善，成本也有所降低，所生产的钢材质量也得到了明显的提升。同时也节约了大量的劳动力，降低了对环境的污染，因此这项技术值得广泛应用和推广。