引言:在钢铁厂生产过程,转炉炼钢环节,对于过程工艺的控制最初是判断钢水质量是否合格。在技术与行业快速发展环境下,市场竞争日益激烈,社会方面对于工业生产环保方面要求更高,促使炼钢企业生产环节工艺控制技术不断发展,探索更多节能减排的方法,不断提高市场竞争力。
一、转炉炼钢工艺控制发展
(一)利用定点控制工艺
所谓定点控制,就是转炉在动态控制环节设计工艺要求,涵盖冶炼终点温度和钢水成分的内容。炼钢阶段,每一个环节都可以用检测设备对于转炉工艺的合理应用进行校正。目前,转炉冶炼环节工艺控制大多选用定点控制方式,都是选择典型的控制指标,对于终点信息进行控制。在炼钢工艺到达终点以前,可以使用检测设备,对于熔池内部钢水温度、钢水成分等进行全面检测,对比吹炼终点钢水制造成本、制造温度之间的差异,从而调整冶炼工艺。
(二)利用动态控制工艺
在转炉炼钢阶段,动态化控制可以全程进行,和定点控制目标不同,全程控制目的是获得高规格钢水。在控制阶段,对于吹炼工艺采取优化处理,从而控制合金、辅料的消耗,降低生产成本,达到节能减排目标,让炼钢过程工艺运用更为合理。利用动态化控制能够达到更为理想化的效果,因为动态化控制的应用需要获取炼钢阶段工艺数据信息,通过全程控制,便于管理过程获得完整的生产信息,提高管理质量。转炉冶炼过程,由于检测技术应用和生产效率因素相关,技术应用可能制约炼钢速度,导致钢水成本、钢水温度检测受到影响,因此,转炉冶炼阶段可以选择全程动态化的控制方式,判断熔池内部钢水相关信息,适当应用音频测渣技术,获取生产信息,发挥工艺控制环节信息检测的优势。
二、转炉炼钢阶段过程工艺运用及优化
(一)工艺运用
部分炼钢厂在转炉炼钢生产阶段已经实现了部分操作自动化,然而,转炉生产工艺还可能受到控制工艺限制,影响全程自动化发展。部分炼钢厂在检测技术应用方面,都将工艺控制重点汇集在定点控制方面。然而我国在本行业当中工艺控制的精度有待提升,导致转炉吹炼过程,二级模型适应性、稳定性有待提升。
转炉生产处于吹炼阶段的时候,过程控制主要变量控制包括辅料用量、氧气流量、氧气枪位多项内容,选择控制手段能够为炼钢阶段过程控制提供技术指导。控制枪位操作大多是按照生产经验完成,因为转炉枪位控制已经形成操作规程,如果生产过程炉内的原料环境处于稳态情况下,就可以用统一控制模式,满足大部分转炉冶炼需求,有助于枪位进行精细化控制,进而建立枪位控制模型。将为控制方法从某种程度上来看还可以指导人工操作。转炉炼钢阶段,需要根据实际需求进行枪位操作,大多情况下,枪位调整为分段式,冶炼期间可能难以适应转炉内部条件变化。与此同时,枪位控制、化渣二者之间联系紧密,所以,相同的枪位控制方法对于生产期间突发情况的适应性不强,对于化渣模型建立、渣矿检测发展造成限制。
转炉生产过程,吹炼工序对于氧气流量控制要求较高,虽然大多数转炉生产过程供氧压力较为稳定,但是,冶炼期间,炼钢不同阶段对于氧气的需求量各有不同,脱碳阶段、炉渣变化都有可能影响熔池当中氧气消耗情况。因此,优化氧气流量能够将转炉对于氧气利用效率不断提高,还能控制熔池内部过氧化情况。冶炼工序开展阶段,氧气流量能够影响脱碳效率,控制炉渣泡沫化问题,直接影响转炉吹炼工况稳定性。
转炉冶炼环节,投料控制和转炉基础控制工序息息相关,包括系统料仓的下料控制,还包括化渣工艺监测。生产期间,管理人员可以对料渣加入量、加入时间进行控制,从而改善脱碳工艺质量。转炉化渣有物理性材料,也有化学性质材料,针对炉渣进行分析,其复杂程度更高。利用在线监测手段对于渣况全面监测,常规条件下,重点应该监测炉渣的喷溅情况,而对于炉渣返干现象,临界点界定困难。
目前,转炉生产投料控制环节,方法运用主要是根据投料模式确定,提前制定投料控制表,根据转炉工况和工艺特点完成控制表制作。如果生产期间单纯使用投料模式难以控制冶炼期间喷溅、返干情况。所以尽管从宏观角度利用控制表对于投料模式进行控制,综合考虑炼钢过程熔池整体变化,但是工程实践阶段该工艺控制适用性不高,特别是对熔池内部的变化适用性低。
(二)工艺优化
随着转炉控制领域技术快速发展,转炉炼钢工艺也逐渐向系统化、智能化等方向发展。但是,转炉生产流程复杂,影响自动化控制质量,目前工艺控制还处于半自动化状态。故此,要将转炉炼钢过程加以优化,不断提高控制效率,可以借助仿真试验,确定优化方案。在工艺生产环节,造渣属于关键环节,造渣质量、造价效率直接影响转炉冶炼稳定性,还会对钢水成分造成影响。对此,钢铁企业可以选择定点控制方法完成造渣过程控制。
与此同时,还可使用声纳检测、氧枪振动等方法,按照检测数据调整转炉炼钢阶段工艺运用,实现过程优化。为了对造渣全程采取动态化和控制,需要利用仿真试验,全方位掌控造渣阶段炉内温度、氧气流量等方面变化,将造渣过程影响因素考虑其中,制定针对性的过程优化方案,指导转炉冶炼过程顺利进行。
除此之外,还可利用综合仿真试验方式,考虑转炉冶炼复杂流程之间的联系,利用专家系统辅助仿真过程指导,控制外界环境对于转炉工艺流程的影响,分析转炉冶炼造渣、脱渣具体情况,为炼钢企业过程工艺监控的优化提供支持。
三、转炉炼钢工艺控制的未来展望
根据转炉炼钢的生产过程,可以看到工艺控制涉及检测技术的应用和数学模型的建立,在发展过程,可以建立理想化数学模型,不断提高信息检测质量。转炉冶炼生产工艺全程优化受到制约因素相对较多,要保证冶炼过程充分利用工艺要求,提高转炉的工艺控制水平,就需要运用精细化控制手段,落实节能减排要求。因此,转炉炼钢的工艺过程控制未来发展精细化为重要方向之一,通过精细化控制,让生产过程氧气流量、枪位控制和实时控制工艺流程的适应性更强,应对突发状况。此外,转炉控制过程技术的应用,合理控制氧气流量还能调节转炉稳定性,提高变量控制的科学性,促进炼钢工艺的发展。
结束语:综上分析,转炉炼钢环节,工艺控制是对冶炼阶段信息和工艺运用的控制。在实际生产过程当中,应该立足于当前过程工艺的控制现状,寻找可优化之处,探索节能降耗的控制方式,不断提高炼钢质量。
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