為了實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，國內(nèi)對煉鋼制造技術(shù)躍上新臺階的需求更加強烈，如何促進其制造技術(shù)、工序能力和效能的大幅提升，制定出開創(chuàng)性的煉鋼技術(shù)進步發(fā)展構(gòu)架，對指導(dǎo)煉鋼廠進行流程再造非常重要。本文從煉鋼技術(shù)引領(lǐng)、智慧煉鋼、效率提升、品種質(zhì)量改善等方面進行探討，提供了一些煉鋼制造技術(shù)優(yōu)化的思路。

潔凈鋼生產(chǎn)是當(dāng)今煉鋼技術(shù)發(fā)展的重大方向，以全量鐵水“三脫”預(yù)處理和轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝為基礎(chǔ)的潔凈鋼生產(chǎn)流程是今后潔凈鋼生產(chǎn)的重要工藝發(fā)展方向；先進的生產(chǎn)設(shè)備要做到：設(shè)備大型化、布置緊湊化、生產(chǎn)高效化、控制智能化、管理信息化。在此基礎(chǔ)上，會產(chǎn)生其他需求如：車間管理“精細(xì)化”、工序作業(yè)“一鍵化”、質(zhì)量成本實時“可視化”、制造工作“集控化”、工序服務(wù)“協(xié)同化”等。

目前，已經(jīng)有一鍵式脫硫和一鍵式扒渣、一鍵式煉鋼和一鍵式出鋼、一鍵式精煉、連鑄機自動開澆和澆鋼現(xiàn)場無人操作等技術(shù)成功應(yīng)用于生產(chǎn)過程，智慧煉鋼已經(jīng)成為今后一段時間煉鋼技術(shù)發(fā)展的大趨勢。除此以外，技術(shù)提升和智慧煉鋼方面還有很多具體的工作需要深入開展。

1　煉鋼技術(shù)的提升和智慧煉鋼的運用

1.1質(zhì)量信息和大數(shù)據(jù)跟蹤

生產(chǎn)過程產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)、圖像、聲音等信息都是大數(shù)據(jù)，這些大數(shù)據(jù)信息的收集與應(yīng)用是過程工藝優(yōu)化和穩(wěn)定性提升的基礎(chǔ)。

1）煉鋼、精煉、連鑄、軋制工藝數(shù)據(jù)等信息的實時共享；

2）通過激光等檢測技術(shù)對鑄坯外觀尺寸進行準(zhǔn)確檢測，結(jié)合重量檢測進行鑄坯的定重切割；

3）實現(xiàn)在線鑄坯外觀監(jiān)管和下線鑄坯質(zhì)量監(jiān)控；

4）鑄坯垛位的自動進、出和垛位實時管理；

5）鑄坯過程溫度的跟蹤直至進入加熱爐，有利于提高能源利用效率和鑄坯直裝軋制后的質(zhì)量控制；

6）質(zhì)量判定、低倍等信息，軋材質(zhì)量信息的APP化。

1.2生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控

通過數(shù)據(jù)和圖像等進行生產(chǎn)過程運行狀態(tài)監(jiān)管，可以提高生產(chǎn)效率和可靠性，擴大信息使用范圍，提高信息利用率和增加可追溯性。

1）在線運行設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，運行狀態(tài)的辦公電腦和手機APP顯示和管控；

2）在線設(shè)備備件壽命、運行參數(shù)的大數(shù)據(jù)監(jiān)管；

3）設(shè)備備件管理和點檢及預(yù)防維修的大數(shù)據(jù)管理；

4）廠房內(nèi)重點區(qū)域、重點崗位的實時高清攝像監(jiān)控。

1.3成本運行狀態(tài)的監(jiān)控

成本是第一競爭力，注重事前成本控制，事中成本核算，利于事后成本受控。

1）按爐進行成本核算實時顯示，動態(tài)跟蹤各爐鋼的鐵素材料、合金、輔料消耗，并與完成合同的成本價對比；

2）制造費用中設(shè)備的投入，設(shè)備備件及檢修費用列入動態(tài)管理；

3）鋼種改判等非計劃及其他質(zhì)量損失的動態(tài)監(jiān)管；

4）人力成本、安全成本攤?cè)氲膭討B(tài)監(jiān)管。

1.4中央控制室的理念

智慧制造從企業(yè)的角度解決缺人和提高人效的問題。

1）分脫硫、煉鋼、精煉、連鑄、鋼包、行車等設(shè)立集中操作監(jiān)控室或者管控中心，便于操作人員掌控；

2）建立道路、廠房和辦公室的中央監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)備運行狀態(tài)、人員動態(tài)、安全監(jiān)管、事故回放；

3）辦公相關(guān)內(nèi)容納入統(tǒng)一的信息系統(tǒng)，文件分類數(shù)據(jù)庫存放、分級共享，統(tǒng)一的云平臺管理和存儲信息。

2　生產(chǎn)工序能力和效能提升的技術(shù)

2.1轉(zhuǎn)爐煉鋼工序

冶煉周期的縮短是實現(xiàn)產(chǎn)能提升的基礎(chǔ)，210t轉(zhuǎn)爐冶煉周期縮短至35min/爐以下是可行的。

1）大生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐冶煉周期要達到設(shè)計要求，必須按列車時刻表對鐵水入爐、廢鋼入爐、下槍吹煉、取樣檢驗、出鋼等待、出鋼、濺渣護爐等環(huán)節(jié)的各段作業(yè)過程時間進行分配和管理。

2）一鍵式自動煉鋼的實現(xiàn)，必須做好以下工作：鐵水碳成分的快速精準(zhǔn)分析，冷卻劑、渣料等的連續(xù)加入及稱量系統(tǒng)高精度控制等技術(shù)，完善的裝入制度；通過高馬赫數(shù)氧槍及基于沖擊深度比的變槍變流量供氧制度開發(fā)，實現(xiàn)過程吹煉的穩(wěn)定控制；開發(fā)動態(tài)造渣脫磷模型、新型雙渣技術(shù)及低成本抑渣技術(shù)，保證高效脫磷；終點碳溫預(yù)測與控制模型及轉(zhuǎn)爐終點后攪技術(shù)等的開發(fā)。

3）轉(zhuǎn)爐倒?fàn)t時的良好爐渣消泡、擋渣和避渣是控制出鋼過程渣流入鋼包內(nèi)或者渣道，可在出鋼方向安裝專用接渣盆，避免下渣量大，影響鋼包車正常行走和鋼包底吹氬管路的自動安全對接。

4）鋼中夾雜物實物水平高低，其基礎(chǔ)就是轉(zhuǎn)爐終點鋼水達到的氧含量水平，轉(zhuǎn)爐復(fù)吹效果優(yōu)劣，直接決定了終點鋼水能夠達到的氧含量的最好水平，復(fù)吹效果又與底吹透氣磚上“蘑菇頭”的維護好壞有關(guān)。充分發(fā)揮好底吹攪拌動能，穩(wěn)定控制終點鋼水中氧含量，滿足鋼種夾雜物控制要求。對于已經(jīng)下到鋼包內(nèi)的爐渣，加入必要的改質(zhì)劑?行頂渣改質(zhì)，爐渣性質(zhì)決定了渣是向鋼水增加氧還是吸收來自鋼水的夾雜物，視鋼種的需要，超過某一限度后還可以用扒（吸）渣機去除。

2.2精煉工序

鋼包周轉(zhuǎn)時間和RH真空槽壽命影響溫度，進而導(dǎo)致夾雜物含量的高低。

1）鋼包的管理和跟蹤，實現(xiàn)吊運鋼包的天車和鋼包使用的科學(xué)調(diào)度，杜絕等待鋼包影響轉(zhuǎn)爐按時出鋼；

2）實現(xiàn)100%鋼包加蓋，同時做好相關(guān)工作，避免加蓋對生產(chǎn)過程的不良影響；

3）RH真空槽浸漬管經(jīng)過多爐鋼水處理后積渣嚴(yán)重，需要專用去渣裝置，以減少更換真空槽的時間和渣瘤對鋼質(zhì)的污染；

4）通過對鋼包狀態(tài)、鋼水過程傳擱時間、是否加蓋、澆注周期、鋼種類別的不同，建立鋼水溫度控制預(yù)測模型，對精煉鋼水溫度控制予以指導(dǎo)。

2.3連鑄工序

設(shè)備功能精度是保證生產(chǎn)效能和鑄坯質(zhì)量的基礎(chǔ)。

1）為穩(wěn)定實現(xiàn)連鑄設(shè)計目標(biāo)拉速，推行在役設(shè)備再制造和修舊如新的理念，抓好設(shè)備備件的入廠質(zhì)量、組裝精度、在線設(shè)備的狀態(tài)管理和維修，確保連鑄過程恒速率達到90%以上，使連鑄機精度維持在良好的狀態(tài)。

2）通過加強基礎(chǔ)工作，找出連鑄機各環(huán)節(jié)、各部位、各零件的薄弱之處，提高在機設(shè)備備件的壽命，保證連鑄機連澆100爐以上，結(jié)晶器壽命10萬噸/次、彎曲段20-25萬噸/次、扇形段40-60萬噸/次、水平段60-100萬噸/次以上，按正常生產(chǎn)作業(yè)率85%-92%考慮更換設(shè)備備件的頻次。

3）鋼包滑動水口油缸的自動安裝和拆卸，中間包覆蓋劑和結(jié)晶器保護渣的自動加入。在中間包稱重基礎(chǔ)上的鋼包自動澆注，使用電磁式液位檢測并配合開澆控制模型，實現(xiàn)中間包的自動開澆和澆注。對拉矯機電流進行隨時間的變化和各個輥電流差異進行監(jiān)管，以發(fā)現(xiàn)連鑄機精度變化和拉矯機設(shè)備完好性變化，預(yù)防鑄坯內(nèi)部質(zhì)量惡化和生產(chǎn)中出現(xiàn)拉不走坯現(xiàn)象的發(fā)生。

4）通過三級計算機系統(tǒng)，中間包鋼水溫度、連鑄拉速、恒速率的實時顯示和連鑄拉速變化，恒速率的完成情況在煉鋼、精煉、軋制等崗位均能夠及時查詢，并落實未達標(biāo)的原因，便于及時改進和提高。

5）生產(chǎn)高級優(yōu)質(zhì)鋼時，中間包內(nèi)的吹氬、連鑄鋼包長水口吹氬、中間包快換水口板間密封、上水口吹氬、塞棒吹氬的流量、壓力進入計算機進行控制和管理。中間包的完好密封，如中間包蓋與中間包間的密封，中間包蓋的吹氬，中間包蓋上孔洞的密封，長水口機構(gòu)及操作平臺的優(yōu)化，中間包車升降的自動控制，結(jié)合鋼包、中間包全自動澆注目標(biāo)，總體設(shè)計、分步實施。

6）中間包烘烤器的節(jié)能改造，全停產(chǎn)時壓縮空氣、氬氣等全切斷等連鑄機能源管控項目的實施。

7）扇形段升降控制閥臺用伺服閥改為開關(guān)閥降低故障率。扇形段上的電子元件盡量遠(yuǎn)離高溫潮濕地方或者增加防潮設(shè)施。

3　品種質(zhì)量及缺陷改善的技術(shù)

品種質(zhì)量是滿足用戶、服務(wù)市場的第一需要，生產(chǎn)板卷鋼如生產(chǎn)汽車面板鋼等薄板帶材，存在線狀缺陷、爛邊、飛皮、翹皮共同性問題，冷軋板基板鋼水終點氧控制能力，還會影響鋼卷的合格率高低的問題，轉(zhuǎn)爐品種安排和維護轉(zhuǎn)爐底吹氣體效果的問題。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)冷軋基料等品種鋼怎樣實現(xiàn)連鑄過程無氧化澆注問題，如中間包蓋密封效果好壞，吹氬密封效果跟蹤定位到鑄坯具體長度上，結(jié)晶器液位高度波動情況與板坯長度對應(yīng)的問題。

直弧型連鑄機生產(chǎn)雖然緩解了夾雜物對鋼內(nèi)部質(zhì)量的影響，在生產(chǎn)中厚板鋼澆注含鋁、鈦、鈮、氮、硼、銅等裂紋敏感元素且含碳0.09%-0.16%的亞包晶鋼時，因鋼水在彎月面附近凝固收縮強烈，既容易在鑄坯表面出現(xiàn)縱裂紋問題，更容易出現(xiàn)角部橫裂紋、縱裂紋。上述鋼種的中厚板鋼在直弧型連鑄機生產(chǎn)時，因連鑄機壓頭更高，鑄坯中間裂紋、中心偏析問題也較嚴(yán)重。

3.1生產(chǎn)汽車面板用鋼

冷軋鋼帶表面線狀缺陷的控制，以轉(zhuǎn)爐出鋼時終點氧含量為基礎(chǔ)。

1）以汽車面板用鋼為代表的冷軋鍍鋅用鋼，以控制線狀缺陷嚴(yán)格著稱，基礎(chǔ)的要求就是必須采用高供氣強度轉(zhuǎn)爐復(fù)吹，控制轉(zhuǎn)爐在爐役期間碳氧積穩(wěn)定在0.0020以內(nèi)。

2）優(yōu)質(zhì)鋼終點鋼水中氧含量在0.0500%以內(nèi)，汽車外板鋼在0.0420%內(nèi)，碳在0.030%-0.040%以內(nèi)。控制轉(zhuǎn)爐下渣量，鋼包內(nèi)頂渣不超過厚度60mm。鋼和渣中氧含量低，加入其中的鋁形成三氧化二鋁的量也就少了，在精煉處理前期盡量加足鋁，控制RH的吹氧量，在出站前必須滿足鋁加入后軟吹8-10min，鎮(zhèn)靜20-25min開澆。

3.2中厚板用鋼

直弧形連鑄機控制鑄坯角部橫裂紋最主要的措施是鑄機精度保持良好。

1）直弧型連鑄機生產(chǎn)中厚板用鋼時，角部橫裂紋的控制是一大難點，一方面要控制鋼在角部及附近所受應(yīng)力的大小；另一方面要控制角部及附近進入第三脆性區(qū)而產(chǎn)生更多的不良析出物，更要減輕二者的疊加效果。

2）應(yīng)力控制首先要保證結(jié)晶器的水平度、垂直度達標(biāo)，內(nèi)外弧的倒錐度均勻分配，從結(jié)晶器開始至矯直區(qū)的弧度偏差和同一輥的水平度，開口度、結(jié)晶器振動臺的高度差必須滿足設(shè)計要求，頭三段拉輥可以不給壓緊力，各段拉輥退出內(nèi)弧線的值不能夠超過0.20mm。

3）確保鑄坯角部溫度在彎曲段的外弧區(qū)域，矯直段的內(nèi)弧區(qū)域避 開第三脆 性區(qū)，如不低于850℃或者不高于700℃。

4　結(jié)語

智能時代的煉鋼技術(shù)，必須實現(xiàn)人員相對舒適、安全、遠(yuǎn)程的環(huán)境下辦公和操作，設(shè)備在相對溫度、濕度、無煙和低粉塵的環(huán)境運行時，充分發(fā)揮設(shè)計產(chǎn)能，生產(chǎn)流程必須簡單、高效率、低消耗、低成本及高質(zhì)量地實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)，以滿足用戶的需要。

來源：《世界金屬導(dǎo)報》

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