為了實(shí)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(qiáng)烈，如何促進(jìn)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(jìn)步發(fā)展構(gòu)架，對指導(dǎo)煉鋼廠進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shí)時(shí)“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(jī)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(shí)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(yùn)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(shí)時(shí)共享；
2）通過激光等檢測技術(shù)對鑄坯外觀尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，結(jié)合重量檢測進(jìn)行鑄坯的定重切割；
3）實(shí)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(jìn)、出和垛位實(shí)時(shí)管理；
5）鑄坯過程溫度的跟蹤直至進(jìn)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(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控
通過數(shù)據(jù)和圖像等進(jìn)行生產(chǎn)過程運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)管，可以提高生產(chǎn)效率和可靠性，擴(kuò)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(yùn)行設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，運(yùn)行狀態(tài)的辦公電腦和手機(jī)APP顯示和管控；
2）在線設(shè)備備件壽命、運(yùn)行參數(shù)的大數(shù)據(jù)監(jiān)管；
3）設(shè)備備件管理和點(diǎn)檢及預(yù)防維修的大數(shù)據(jù)管理；
4）廠房內(nèi)重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)崗位的實(shí)時(shí)高清攝像監(jiān)控。
1.3成本運(yùn)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(jìn)行成本核算實(shí)時(shí)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(jià)對比；
2）制造費(fèi)用中設(shè)備的投入，設(shè)備備件及檢修費(fèi)用列入動態(tài)管理；
3）鋼種改判等非計(jì)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(yùn)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(shí)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(dá)到設(shè)計(jì)要求，必須按列車時(shí)刻表對鐵水入爐、廢鋼入爐、下槍吹煉、取樣檢驗(yàn)、出鋼等待、出鋼、濺渣護(hù)爐等環(huán)節(jié)的各段作業(yè)過程時(shí)間進(jìn)行分配和管理。
2）一鍵式自動煉鋼的實(shí)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(shí)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(diǎn)碳溫預(yù)測與控制模型及轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)后攪技術(shù)等的開發(fā)。
3）轉(zhuǎn)爐倒?fàn)t時(shí)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(shí)物水平高低，其基礎(chǔ)就是轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水達(dá)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(diǎn)鋼水能夠達(dá)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(hù)好壞有關(guān)。充分發(fā)揮好底吹攪拌動能，穩(wěn)定控制終點(diǎn)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(jī)去除。
2.2精煉工序
鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間和RH真空槽壽命影響溫度，進(jìn)而導(dǎo)致夾雜物含量的高低。
1）鋼包的管理和跟蹤，實(shí)現(xiàn)吊運(yùn)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(shí)出鋼；
2）實(shí)現(xiàn)100%鋼包加蓋，同時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)連鑄設(shè)計(jì)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(dá)到90%以上，使連鑄機(jī)精度維持在良好的狀態(tài)。
2）通過加強(qiáng)基礎(chǔ)工作，找出連鑄機(jī)各環(huán)節(jié)、各部位、各零件的薄弱之處，提高在機(jī)設(shè)備備件的壽命，保證連鑄機(jī)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(hù)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(shí)現(xiàn)中間包的自動開澆和澆注。對拉矯機(jī)電流進(jìn)行隨時(shí)間的變化和各個(gè)輥電流差異進(jìn)行監(jiān)管，以發(fā)現(xiàn)連鑄機(jī)精度變化和拉矯機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)，中間包鋼水溫度、連鑄拉速、恒速率的實(shí)時(shí)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(shí)查詢，并落實(shí)未達(dá)標(biāo)的原因，便于及時(shí)改進(jìn)和提高。
5）生產(chǎn)高級優(yōu)質(zhì)鋼時(shí)，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(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)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(jī)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(jì)、分步實(shí)施。
6）中間包烘烤器的節(jié)能改造，全停產(chǎn)時(shí)壓縮空氣、氬氣等全切斷等連鑄機(jī)能源管控項(xiàng)目的實(shí)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(diǎn)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(hù)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(shí)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(jī)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(shí)，因鋼水在彎月面附近凝固收縮強(qiáng)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(jī)生產(chǎn)時(shí)，因連鑄機(jī)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(shí)終點(diǎn)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(qiáng)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(diǎn)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(jī)控制鑄坯角部橫裂紋最主要的措施是鑄機(jī)精度保持良好。
1）直弧型連鑄機(jī)生產(chǎn)中厚板用鋼時(shí)，角部橫裂紋的控制是一大難點(diǎn)，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(jìn)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(dá)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(jì)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(shí)代的煉鋼技術(shù)，必須實(shí)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(yùn)行時(shí)，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)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(shí)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(bào)》
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