2021-12-22
副槍煉鋼技術(shù)在120t轉(zhuǎn)爐中的應(yīng)用
隨著轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化程度的日益提高,采用副槍來(lái)探測(cè)熔池,已成為獲得煉鋼過(guò)程中熔池內(nèi)信息變化的最主要手段。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制模型的運(yùn)用提高了煉鋼的控制水平,為了實(shí)現(xiàn)高命中率下的嚴(yán)格的終點(diǎn)值控制,避免二次吹煉,采用副槍系統(tǒng)和SDM靜態(tài)和動(dòng)態(tài)控制模型,將有助于滿(mǎn)足政府對(duì)污染物排放越來(lái)越嚴(yán)格的限制要求,并為操作人員提供一種更為安全舒適的工作環(huán)境。唐鋼中厚板公司120噸轉(zhuǎn)爐工程于2016年3月開(kāi)始投產(chǎn)運(yùn)行,該工程主要工藝路線(xiàn)如下:鐵水預(yù)處理-120噸轉(zhuǎn)爐副槍系統(tǒng)-LF精煉-RH精煉-板坯連鑄機(jī)(異形坯連鑄機(jī))。
副槍設(shè)備:副槍系統(tǒng)為橫移測(cè)量方式,副槍槍體采用水冷卻方式。系統(tǒng)主要由副槍本體設(shè)備的平移裝置、升降裝置、冷卻水和壓縮空氣以及氮?dú)夤┙o裝置、副槍探頭自動(dòng)裝卸及收集裝置、副槍的密封帽及刮渣器裝置、副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)組成。副槍主要完成三個(gè)主要?jiǎng)幼鳎焊睒尩纳?、副槍的平移、探頭的自動(dòng)裝卸。
副槍基本參數(shù):(1)副槍裝置工作型式:橫移式;
(2)探頭裝卸及回收:自動(dòng);
(3)測(cè)量:可在吹煉中測(cè)量,也可在停吹后進(jìn)行測(cè)量;
(4)副槍定位精度:垂直精度為±10毫米,水平精度為±10毫米;
(5)副槍中心距氧槍中心 900mm。
副槍探頭
(1)TSC:測(cè)溫、取樣、定碳。在吹氧85%時(shí),測(cè)出熔池溫度和鋼液凝固溫度,通過(guò)凝固溫度和鋼水碳含量的關(guān)系求出碳含量。
(2)TSO:測(cè)溫、取樣、定氧。在吹煉終點(diǎn)時(shí).測(cè)出鋼液終點(diǎn)溫度和氧活度,通過(guò)碳一氧平衡關(guān)系計(jì)算出終點(diǎn)碳含量。在進(jìn)行TSO測(cè)量時(shí),探頭通過(guò)鋼液/渣的界面時(shí),溫度和氧活度產(chǎn)生躍變,系統(tǒng)快速計(jì)算出熔池鋼水液位高度。
動(dòng)態(tài)模型控制:動(dòng)態(tài)控制過(guò)程是由動(dòng)態(tài)控制模型實(shí)現(xiàn)的,動(dòng)態(tài)模型的依據(jù)是轉(zhuǎn)爐內(nèi)冶煉末期的信息,根據(jù)計(jì)算結(jié)果需要加入的冷卻劑和供氧量,跟蹤完成吹煉工藝過(guò)程。
在轉(zhuǎn)爐煉鋼吹煉過(guò)程的后期,副槍啟動(dòng)第一次測(cè)量。動(dòng)態(tài)控制模型根據(jù)副槍的TSC探頭測(cè)量結(jié)果或測(cè)量原始數(shù)據(jù)計(jì)算出動(dòng)態(tài)階段需要的末期吹氧量和冷卻劑加入量,同時(shí)根據(jù)該鋼種冶煉標(biāo)準(zhǔn)確定的吹煉終點(diǎn)目標(biāo)范圍啟動(dòng)動(dòng)態(tài)校正吹煉過(guò)程,并根據(jù)動(dòng)態(tài)控制階段的實(shí)際吹氧量及冷卻劑實(shí)際加入量,按氧步實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)鋼水的碳含量和溫度。
測(cè)量吹煉終點(diǎn)熔池中鋼水的O含量和C含量:終點(diǎn)鋼水中的[O]主要取決于鋼液的氧電勢(shì)(MV)和溫度(t),即O(×10-6)= ?(t,MV),通過(guò)用TSO探頭,測(cè)出終點(diǎn)鋼液的氧電勢(shì)和溫度,即可計(jì)算出鋼液中的氧含量。根據(jù)碳-氧活度關(guān)系計(jì)算出鋼水的實(shí)際碳含量。
完善數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):為了滿(mǎn)足副槍自動(dòng)煉鋼工藝管理需要,強(qiáng)化和完善了數(shù)據(jù)采集管理,建立了生產(chǎn)和檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳送的數(shù)據(jù)自動(dòng)化管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。
加強(qiáng)計(jì)量管理:副槍自動(dòng)煉鋼要求對(duì)鐵水、廢鋼、副原料、鐵合金、鋼水等的重量進(jìn)行準(zhǔn)確稱(chēng)量。為達(dá)到稱(chēng)量精度要求,進(jìn)行了煉鋼系統(tǒng)全面的校稱(chēng)工作,稱(chēng)量精度達(dá)到≤0.5%。同時(shí)對(duì)部分料倉(cāng)進(jìn)行改造,稱(chēng)量方式改為減量控制方式,如圖2所示。通過(guò)以上優(yōu)化措施的實(shí)施,實(shí)現(xiàn)冷卻劑連續(xù)精準(zhǔn)投料,控制下料速度,解決吹煉前期大批量加料及吹煉中后期勻速小批量加料問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)冶煉過(guò)程平穩(wěn)并保證煙氣分析的精度。
氧槍槍位和氧流量的精確控制:為實(shí)現(xiàn)氧槍槍位和氧流量的準(zhǔn)確控制,對(duì)氧槍控制編碼器進(jìn)行改造,由原來(lái)的增量型編碼器改為絕對(duì)值編碼器,控制程序增加了槍位動(dòng)態(tài)校正功能,控制精度達(dá)到了±50mm;對(duì)氧氣流量孔板進(jìn)行重新計(jì)算校核標(biāo)定和更換,實(shí)現(xiàn)了氧氣流量等的準(zhǔn)確計(jì)量控制。
改進(jìn)底吹系統(tǒng):冶煉低碳和超低碳鋼采用增大后期供氧量和大氣量底吹后攪工藝,有利于脫碳,脫磷,脫硫。轉(zhuǎn)爐復(fù)吹系統(tǒng),使用底吹透氣磚快換技術(shù),在底吹效果不好時(shí)進(jìn)行更換,滿(mǎn)足自動(dòng)煉鋼對(duì)底吹的要求,如圖4所示,同時(shí)建立按氧步控制調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)復(fù)吹供氣模式和不同鋼種工藝的底吹后攪模式,發(fā)揮復(fù)吹效果。
自動(dòng)煉鋼實(shí)施效果:模型根據(jù)不同的鐵水成分、溫度情況、廢鋼的分類(lèi)重量和轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)的要求,精確計(jì)算出需要加入的各種溶劑的重量,計(jì)算過(guò)程依據(jù)的是物料平衡和熱平衡,在準(zhǔn)確命中終點(diǎn)碳溫窗口的前提下,各種物料的加入量得到了科學(xué)合理的優(yōu)化,徹底改變了根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人工確定物料加入量的盲目性,使原材料和能源得到了最經(jīng)濟(jì)的使用。同時(shí),按模型煉鋼使煉鋼過(guò)程中人為干擾的因素降到最低,只要原材料穩(wěn)定,吹煉過(guò)程就穩(wěn)定,使轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程趨于模式化。
提高冶煉效率,改善冶煉效果:副槍自動(dòng)煉鋼靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型可以提高冶煉效率,在不停吹的情況下,副槍過(guò)程(TSC)測(cè)量出鋼水溫度、碳含量,根據(jù)其測(cè)量結(jié)果,啟動(dòng)動(dòng)態(tài)計(jì)算,計(jì)算出還需吹煉的氧量和冷卻劑加入量,這不但提高了生產(chǎn)效率,更重要的是終點(diǎn)命中率不斷提高。圖5為唐鋼中厚板公司副槍使用后終點(diǎn)碳、溫度命中率情況。
縮短冶煉周期,提高生產(chǎn)效率:副槍可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中不用停吹倒?fàn)t而進(jìn)行自動(dòng)取樣測(cè)溫,終點(diǎn)控制精度高,吹煉終點(diǎn)一次命中率高,后吹率低,大大縮短了冶煉周期。
綜合考慮鋼種對(duì)碳、磷、出鋼氧值的要求,按盡可能地降低終渣中TFe含量的原則來(lái)設(shè)置拉碳時(shí)間及拉碳槍位。目前終點(diǎn)碳含量≥0.08%的鋼種,模型判斷熔池溫度達(dá)到出鋼要求,計(jì)算碳含量不超過(guò)內(nèi)控上限發(fā)出抬槍指令。其終渣TFe平均含量16.44%。
?結(jié)論:
(1)計(jì)算機(jī)模型、操作模式等方面滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)煉鋼工藝的客觀(guān)要求,成功實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐計(jì)算機(jī)自動(dòng)煉鋼。
(2)自動(dòng)煉鋼的實(shí)現(xiàn),在降低鋼鐵料消耗、降低合金消耗、提高生產(chǎn)效率、改善工作環(huán)境等方面效果顯著。
(3)自動(dòng)煉鋼工藝還處于起步階段,在模型參數(shù)的優(yōu)化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可靠性方面還要繼續(xù)做大量的工作。
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