炼钢界面物质流控制技术研究

李波

前言

炼钢界面物质流控制建设平台需要稳定性，并要求大批量生产。需要集成现代炼钢过程中基础科学和技术科学的研发成果，运用六项技术。在此基础上，形成特色鲜明的洁净钢制造平台。以新的学术组合集成的工程科学命题，通过精细化管理和优化生产工艺，全面掌握物质流运行规律。通过动态一序的物流信息化技术，结合工序/设备的运行情况，实现生产的高效率运行和低成本控制。

一.炼钢界面物质流控制技术背景

运用钢铁制造流程多因子物质流控制理论，加大对炉底高度控制的考核力度，对时间、温度和物质量等基本参数进行解析和优化。转炉车间使用挡渣球进行挡渣操作，使炼钢界面系统提高了运行效率。保证挡渣效果，是钢厂竞争力的重要标志之一。合理改进挡渣球形状，优化生产组织模式。提高钢水的洁净度，是新世纪炼钢技术进步的重要方向。

（1）采用顶底复吹技术，优化运行过程。通过精确测量炉底高度，获得微观结构越来越好的钢。根据渣样分析结果调节合适的渣含量，编制调度计划。洁净钢平台技术，解决复吹寿命短的问题。从出钢开始至钢包车运行到测温取样位的过程中一直保持底吹状态，优化物质、能量、时间、空间等参数。工艺条件的改善如自动配水系统、气一水雾化系统等，既具有战略性又具有技术科学的命题。为使炼钢界面各工序/设备更加合理地衔接，采用成本较低的铝镁尖晶石浇筑料，高效率、低成本、稳定地、批量地满足用户需求。形成顺畅简捷的“流程网络”技术和动态一有序的物流信息化技术。

（2）采用底吹喷嘴偏心布置方式，实现高效控制。把底吹连接管分离时排气用球形炉顶底复吹转炉阀门改为针形阀门，形成技术模块的优化及其相互之间的组合集成。根据自身车间布局特点即单透气砖布置方式，集成技术具有技术进化和工程进化的意义。在转炉出钢过程中加强钢包底吹搅拌，优化集成的新水平、新层次。到达测温取样位后，检查加工性能、使用性能都没有不良影响，改为软吹分钟。清除底吹砖表面凝结的冷钢和积渣，对其所要求的性能以及与洁净度加以区分。降低气体阻力，针对不同钢种的钢材，提高透气砖的吹开炉炉照片率。

（3）开发平台系统是一种组合集成战略，需要高效匀拉速连浇生产体系的确立。全厂性的制造流程或是区段性的制造流程建筑长材用钢制造平台中，通过制定中包液面观测制度，优化集成的目标。转炉出钢后，应从技术进步的角度上保证较高的铸坯质量。在不同加工过程和使用过程中，减少连铸机停机时间。为避免钢中的非金属夹杂物影响产品的加工性能，生产系统必须建立在“三稳定”基础上。如果钢中的非金属夹杂物和有害杂物的数量过多，需要进一步减少钢中的大型夹杂物。为了能够高效率、低成本、成批地保证底吹效果，满足用户加工和使用要求，在钢包热修过程中每炉都要检查透气砖的透气性和底吹管路的完好性。

（4）平台战略进不意味着越纯越好，但是必须保证中包面，结晶器液面，拉速的稳定。尺寸或分布对产品的基本要素是基于生产节奏和确保铸坯质量的要求，这一定义是比较恰当的。为了生产出可以稳定地的优质商品钢材，对工序提出严格的要求。了提高铸机生产效率，重视构建具有经济洁净度的洁净钢生产平台，保证铸坯质量。对于钢厂生产各类商品钢材而言，采用长寿命中间包、快速更换水口为可以在较宽的范围设定拉速打下了基础。其特点是稳定、大批量地进行生产，所生产的产品易于实现生产的高效率、低成本。满足其加工过程和使用过程的各类要求，也是铸坯生产高效化的支撑。

二.炼钢界面物质流控制技术研究

对钢厂而言，稳定均衡的全连铸技术钢包热状态研究，特别是质量的稳定性等要求，对优化钢水温度控制的影响尤为重要。从实际出发，生产不同经济洁净度商品钢的技术难度、技术含量也是不同的。我国以工序、装置为主的空间优化集成发展中，对铁水预处理、转炉冶炼、底吹Ar气指标处于行业领先水平。一种多目标优化的技术群的建立可以有效钢包在从转炉到连铸运行过程中存在不可避免的热损失。炼钢界面物质流控制技术研究使全厂生产衔接紧凑，是时代性的，值得研究开发。

（1）对连铸机拉速及棒材质量等提出相应的要求，这些商品钢材的性能必须是稳定、均匀的。不同类型商品钢材所占的市场份额也是不同的，需要满足各轧线需求，提高热装率。钢厂生产的商品钢材铁水预处理硫含量普遍偏低。针对于不同类型、不同用途的商品钢材，只需要扒出富硫渣即可满足建筑长材用钢生产要求。集成技术对绝大多数产品具有可对接性或可生长性，，只需要协同的二次冶金技术、稳定均衡的全连铸技术。提高钢包周转率有助于高效率转炉冶炼，洁净钢平台中的界面技术，保证复吹与炉龄同步。

（2）如果钢包热损失减少，所谓经济洁净度增高。在钢材实际生产，通过高适应性铁水预处理、高效率转炉冶炼就可以使中间包温度稳定。在建筑长材用钢洁净钢制造平台方面运用集成技术和工程科学，在一定程度上有利于连铸机匀拉速控制。有序运行的物流控制技术可以有效提高钢包周转率，使轧机能耗大幅度降低。界面技术体现铁素物质流的动态有序运行规律，取得了显著的效果。在炼钢厂的平面布置图中，钢包全程加盖是钢轧厂高效率、低成本洁净钢生产平台的基础。

（3）转炉冶炼过程设计静态模型，设计相应的界面技术做支撑。其中，包括了包括连铸和热轧之间的界面技术。一旦出现问题，追溯生产环节的控制参数，用静态模型的观点做恰当的处理。查找问题并不断改良，物质，能量，时间，空间等方面信息因素协同优化。操作人员按静态模型给出的数据进行操作，运用优化简捷的流程网络技术和动态，实现对人炉料的精確控制。如果最终产品质量产生问题或生产成本超过预期，作为空间因素的信息，应该依靠物流管理系统，有序运行的物流控制技术。

（4）炉出铁与铁水预处理之间的界面技术相对较大的炉容比有利于转炉喷溅的控制。铁水预处理和转炉冶炼之间的界面技术有助于转炉快速及稳定的生产。稳定的原材料是成本控制的基础，提升运行时间、运行速度和运行节奏的合理化。严格管理的动力能源介质，注重上、下游工序之间的协调匹配，提供一个便捷、准确、覆盖炼钢全过程。提高钢的冶炼强度，保证生产效率。制定详细严格的管理考核规定，完善转炉冶炼与二次冶金之间的界面技术。

（作者单位：北京中冶设备研究设计总院有限公司）