JDS音频化渣技术在莱钢120t顶底复吹转炉上的应用

张学民/山东钢铁股份有限公司莱芜分公司

JDS音频化渣技术在莱钢120t顶底复吹转炉上的应用

张学民/山东钢铁股份有限公司莱芜分公司

介绍了JDS音频化渣技术在莱钢炼钢厂120t转炉的应用情况，该技术的应用减少了转炉吹炼过程的喷溅和返干率，使钢铁料消耗得以降低，使各项经济技术指标均取得了一定的改进，实践证明使用该装置是提高炼钢操作水平的一条较好途径。

音频化渣；应用；效果

一、前言

莱钢炼钢厂新区现有120t顶底复吹转炉3座，120 t顶底复吹脱磷炉1座，实际装入量为铁水125-140t、废钢6-20t。引进济南电子技术研究所研制的JDS音频化渣技术，经过运行后，使转炉控制水平得到了较大的提高,喷溅、返干现象明显减少。

二、JDS音频化渣系统

1.系统组成。JDS音频化渣系统主要由前端音频采集和保护装置（电磁阀、冷却水箱、音频采集器、音频放大盒）、信号处理及采集单元、画面调试显示单元和系统软件组成[1]。

2.基本原理。音频化渣技术的基本原理就是在转炉炉口附近选择合适的能够获取特征频带的取声点，通过隔音、定向、滤波等处理后，在计算机屏幕上显示该噪声强度随吹炼时间的变化情况；即音频去向。通过音频去向实时了解炉内泡沫渣的厚度以及其变化趋势，从而为操作人员提供化渣过程和状态的信息，以便采取措施及时避免可能发生的喷溅或返干。

转炉在吹炼过程中，超音速氧气流股和固相颗粒（未熔炉渣和高熔点硅酸盐）发出很强的噪声，这种噪声在没有液体炉渣覆盖时强度达到最大（如开吹和严重返干时）。当泡沫渣形成后，在氧枪喷头以上的泡沫渣吸收了氧气流股发出噪声，渣层越厚，吸声的泡沫渣高度越大，从炉内传出的噪声强度越低。通过环境噪声的有效过滤排除，采样系统检取出炉内吹炼噪声强度就可以间接反应炉内泡沫渣的厚度，即化渣情况。

依上述原理，声音信号转换成成渣情况以音频曲线的形式动态反应到计算机的CRT显示器上，如图2。这样炉前操作工就可以直观地了解炉内的化渣情况，并且根据曲线的走势采取相应的措施，及时避免冶炼过程中的喷溅和返干，达到平稳完成造渣和冶炼任务之目的。同时，冶炼过程中的造渣料加入情况，也通过信号的传输、转换在CRT显示器上及时显示出来，使操作者对每炉的造渣料加入量、加入时间了如指掌。另外，根据我厂实际情况，将化验室的光谱分析仪与“JDS一音频化渣微机综合检测系统”通过信号线连接起来，使每炉钢的化验结果能够迅速、全面、准确地反馈给炼钢工，对以后的操作会起到积极的参照和指导作用。

3.主要功能。

（1）实时吹炼音频曲线描绘以及存盘。

（2）实时吹炼氧枪枪位曲线、氧气压力曲线、氧气流量曲线、氧枪出水温度曲线以及数据存盘。

（3）吹炼时间、系统时间、溅渣时间、开吹时间、出钢时间。

（4）吹炼过程中散装料的加入情况，包括时间、料种、加入量。

（5）返干、喷溅的报警。

（6）大的喷溅记录存盘，在音频曲线上显现曲线颜色为特殊色。

三、应用效果及分析

JDS-音频化渣微机自动监测系统在莱钢120t转炉生产上的应用，优化了冶炼操作过程，减少了喷溅、返干率，降低了钢铁料消耗和散装料消耗。

1.优化过程吹炼操作。操作人员通过观察总结音频化渣系统输出的音频曲线、下枪曲线、氧流量控制曲线以及散装料加入情况不断优化自身的操作方法，使控枪、控渣水平得到进一步的提高。同时，音频曲线的发展趋势为操作人员提供判断炉渣动态状况的依据，在吹炼过程中操作人员通过参照音频曲线来调整枪位和渣料加入量，做到既及时又平稳，从而显著提高了转炉吹炼过程的控制水平。

2.给操作人员操作提供参考、指导。以往何时动枪、如何动枪；何时下料、何时下何种料、用多大氧流量完全是操作人员通过看火凭经验和感觉操作。采用了JDS-音频化渣微机自动检测系统后，音频曲线的趋势能够及时反映炉内渣后和炉渣的变化情况，何时可能喷溅、何时可能返干音频化渣系统给予及时提示，给转炉操作人员提供了直观的参考依据。

图1 实时检测画面

如图1所示，在开吹初期，炉渣未化，音频曲线在低位徘徊，直到3分40秒，炉渣化开后，音频曲线快速，音频曲线的斜率也比较大，说明此时泡沫渣上升很快，有发生喷溅的趋势，此时，枪位上升，音频曲线短暂下行，但增加了渣中氧化铁的含量，随时间推移，泡沫渣和碳氧反应突然爆发重合，造成喷趋势再次发生。此时又有提枪动作，音频曲线再次下行，但此时碳氧反应大量进行，渣中的氧化铁迅速被消耗，泡沫渣也急剧减少，渣层越来越薄，开始出现“返干”现象，随着枪位再次调整微调，逐步趋于正常。

3.减少喷溅、返干率，降低钢铁料消耗。音频曲线的发展趋势为操作人员提供了很好判断炉渣动态状况的依据,使其在吹炼过程中参照音频曲线来调整枪位和渣料加入量,做到既及时又平稳,从而显著提高了转炉吹炼的过程控制水平,有效降低了返干和喷溅现象的发生率。同时,转炉因返干致使烟罩、氧枪粘钢所引起的生产事故也极少发生。

表1 使用前后指标对比

4.优化二级操作模型，提高自动化操作控制水平。通过观察JDS-音频化渣微机自动检测监控系统采集的实时吹炼氧枪枪位曲线、氧气压力曲线、氧气流量曲线、氧枪出水温度曲线以及吹炼过程中散装料的加入时机和加入量，不断修正副枪二级程序的参数，优化自动炼钢操作模型，进一步提高自动炼钢的过程控制水平和终点控制水平。同时根据终点控制较好的炉次曲线和散装料加入情况制定低磷钢等操作模型，并根据过程曲线不断修订模型，为冶炼品种钢打下了基础。

四、结语

1.音频化渣技术在莱钢120t转炉的应用使操作人员技术水平得到了一定的提高。2.改善了转炉冶炼过程的化渣效果，使脱磷效率得到了一定的提高。3.显著提高了一次拉碳率，缩短了转炉的冶炼周期。4.转炉喷溅率降低，钢铁料消耗降低6kg/吨钢，吨钢节约冶炼成本7.2元，经济效益可观。

[1]裴恒敏．“JDS-音频化渣微机综合检测系统”的应用与效果[J]．炼钢，20(2)：12-13

张学民（1972.06-），男，工程师，本科，现工作于山东钢铁股份有限公司莱芜分公司炼钢厂，主要从事转炉炼钢工艺管理。