在线控制炉渣技术实践

刘忠建

(莱芜钢铁集团银山型钢有限公司 炼钢厂，山东莱芜 271126)



在线控制炉渣技术实践

刘忠建

(莱芜钢铁集团银山型钢有限公司 炼钢厂，山东莱芜 271126)

阐述了莱钢120t复吹转炉利用音频化渣技术研究在线控制炉渣技术的效果。综合分析了音频曲线变化趋势及其变化率所反映出的炉内化渣情况，通过研究音频化渣历史曲线在线控制炉内化渣情况，优化了过程操作模式，降低了返干、喷溅率，保证了炼钢过程全程化渣以及良好的脱磷率，降低了石灰消耗。进一步提高自动炼钢的过程控制水平和终点控制水平。

喷溅; 返干; 音频曲线

前言

在转炉炼钢过程中，炉渣的泡沫化程度是衡量冶炼水平的重要参数之一，化渣效果不良会出现喷溅和返干等现象，导致钢铁料消耗高以及钢水磷高等问题的产生，因此，降低喷溅、返干率是所有钢厂强烈追求的目的。合理、平稳的化渣是保证炼钢一致性、提高生产效率、降低成本的关键。而各种炉渣的在线检测方法，声学测定、氧枪振动测定、微波、光学纤维成像，为提供炉内冶炼信息带来了方便。音频化渣技术是一项声纳技术，是现代钢铁企业过程控制发展的关键技术之一，是稳定生产过程、提高生产效率、降本增效的基础。莱钢120t转炉由于炉容比较小，以及铁水条件不稳定等原因，导致吹炼过程中易发生喷溅现象，加之返干和补吹，致使钢铁料消耗较高，同时影响炉体维护和生产节奏。为提高转炉操作水平，减少过程喷溅和返干，降低钢铁料消耗，莱钢炼钢厂不断探索音频化渣技术在120t顶底复吹转炉上的应用情况，积极研究炉渣在线控制技术。

1 音频化渣基本原理

音频化渣的基本原理是在转炉炉口附近选择合适的取声点获取特征频带，通过隔音、滤波、定向等技术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。通过音频去向了解炉内泡沫渣情况，为操作人员提供炉渣状态的信息。

2 应用环境主要概况

莱钢银山型钢公司炼钢厂于2004年7月建成投产，现有120t顶底复吹转炉4 座，装入量为铁水125～140t，废钢5～20t。

3 技术难点

①由于转炉进行煤气回收时采用炉口微正压操作，加入散状料数量较大时，往往发生火焰外溢而使化渣曲线超出喷溅线。

②转炉炉口积渣过多或转炉烟尘将采音管口堵住时会显著降低话筒采音效果，造成化渣曲线整体上移，超出喷溅线。

③开吹最大信号因第1批散料加入过早，吹炼噪声被加料声淹没，作为参照的最大音频值取不到，以及车间内其它噪音(主要是钢包精炼炉电极加热时发出的噪音，尤其是钢包炉精炼时很强的低频噪音)的影响，被采音管采到后会使音频曲线显著下降。

4 在线控制炉渣技术的探讨与应用

4.1 信息采集准确率原因分析

音频化渣系统可以实现对加料量、氧枪枪位、化渣情况和供氧强度的在线监控，操作人员通过采集到的数据及时采取措施来控制冶炼过程，因此，这些数据的准确率是至关重要的。通过对比生产监控系统和音频化渣系统对应数据，来验证音频化渣系统数据采集的准确率。研究发现，音频化渣数据采集系统能准确地反映出枪位和化渣情况，但对加料量和供氧强度的采集误差较大，莱钢炼钢厂通过程序修改使生产监控系统数据传输到音频化渣系统，优化了数据采集方式，减小了采集误差。信息采集准确率达到95%以上。

4.2 音频曲线趋势判断及应对措施

在采用音频化渣技术之前，操作人员只能在返干或喷溅发生时才开始采取应对措施，不能做到提前预判，由于采取措施太晚，往往导致一些不必要的现象发生。通过观察音频曲线的变化率，可做到提前预判这一点。图1中镰刀形红色区域为正常化渣区，化渣区可以根据生产实际情况调整，其上边缘线为喷溅线，下边缘线为返干线。一般情况而言，音频曲线靠近正常化渣区上部运行时表示化渣良好，音频曲线在中下部运行表示炉渣偏干，返干报警就会闪烁，音频曲线在喷溅线以上运行表示即将或正在喷溅，此时会出现喷溅报警。实际生产中，操作人员可以根据音频曲线变化的斜率和音频曲线的运行情况来判断化渣情况。当音频曲线开始向返干线靠近，并且其斜率较大时，说明将要发生返干现象，当音频曲线开始向喷溅线靠近，并且其斜率较大时，说明将要发生喷溅现象。

图1 音频化渣历史趋势图

4.3 喷溅

当音频曲线靠近喷溅线时，要采取适当的措施来控制喷溅，比如加入适量造渣料，或者稍微降低枪位等；对于喷溅的控制，如图2所示铁水装入量为135t，初始内枪位1900 mm点火，开始吹炼枪位为1550 mm，开吹3.0 min后开始化渣良好， 3 min左右音频曲线升至喷溅线附近，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，枪位虽然不变，但渣中氧化铁的含量继续增加，再加上铁水温度较低，脱碳反应滞后，泡沫渣和碳氧反应突然爆发重合，易造成喷溅。此时正确的操作是稍微加入一些石灰或者白云石等，压下泡沫渣，同时等碳氧反应开始时稍微提高氧压。

图2 音频化渣历史趋势图(喷溅)

4.4 返干

音频曲线靠近返干线，或者音频路线向下走，此时即将发生返干，可以通过提高枪位或者加入铁矿石来调节渣中的氧化铁含量，从而达到控制炉渣状态的目的。对于返干的控制如图3所示，铁水装入量为135 t，初始内枪位1900 mm点火，开始吹炼枪位为1550 mm，前5.5 min化渣良好，从第6.2 min左右开始，音频曲线逐渐呈下降趋势，最后超过了返干线，出现返干，这是因为冶炼中期碳氧反应进入高峰期，渣中的氧化铁急剧减少，泡沫渣也急剧减少，渣层越来越薄，这时操作人员应该缓缓把枪位提高100～200 mm或者加入部分铁矿石等，以弥补碳氧反应消耗的氧化亚铁。

5 炉渣在线控制技术实践效果

在线控制炉渣技术在莱钢炼钢厂120t转炉的应用，优化了冶炼操作过程，稳定了操作，减少了喷溅、返干率，降低了钢铁料消耗和石灰消耗，提高了转炉冶炼过程控制水平和终点命中率。

5.1 优化炉前吹炼操作

音频化渣系统使音频曲线、下枪曲线、氧流量控制、下料控制等更直观、更具体，操作人员通过观察学习总结出操作方法，使控枪、控渣水平得到了一定的提高。同时，音频曲线的发展趋势为操作人员提供很好判断炉渣动态状况的依据，在吹炼过程中操作人员可以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，从而显著提高转炉吹炼过程的控制水平，减少返干和喷溅的发生。

5.2 给操作人员提供参考、指导

以往何时动枪、如何动枪；何时下料、何时加何种料以及氧流量使用等完全是操作人员通过看火凭经验操作。采用在线控制炉渣技术后，操作人员可以提前预判炉内化渣情况，提前做出应对措施，及时改善转炉冶炼过程的化渣效果，满足了脱磷、脱硫的要求且效率提高，因此，显著提高了一次拉碳时温度、成分的命中率，一次拉碳率的提高，显著缩短了转炉的冶炼周期。

图3 音频化渣历史趋势图(返干)

5.3 减少喷溅、返干率，降低钢铁料消耗

莱钢120t转炉采用在线控制炉渣技术后，操作人员可以更好得判断炉渣状况，在每炉吹炼过程中均可参照炉渣变化趋势来调整枪位和散装料加入时机。转炉吹炼的过程控制水平不断得以提高，且有效的降低了返干和喷溅率。转炉因返干致使氧枪、烟道粘钢所引起的生产事故发生率也得到了控制。采用此技术后操作人员的操作水平不断提高，喷溅率得到了一定的控制，钢铁料消耗得以降低，采用此技术前后转炉各项指标对比见表1。

表1 转炉各项指标对比表

5.4 优化操作模式，提高自动化操作控制水平

根据音频化渣系统所反馈信息的变化趋势，通过分析相同铁水废钢等生产条件下的历史曲线，综合分析音频曲线所反映出的化渣情况，对造渣制度及供氧制度进行研究，通过优化造渣制度和供氧制度修改操作模式，并进行反复试验，最终确定该条件下的最优操作模型，同时录入自动炼钢操作模型，进一步提高自动炼钢的过程控制水平和终点控制水平。为转炉冶炼自动化平稳打下良好的基础。

5.5 降低石灰消耗

在线控制炉渣技术的应用，改善了转炉冶炼过程的化渣效果，满足了脱磷的要求且脱磷率大大提高，通过研究，做到了对化渣情况的提前预判并及时采用措施，减少了返干率，使脱磷效果得到了提高，因此降低了石灰消耗。

6 结论

莱钢通过研究在线控制炉渣技术，使转炉吹炼过程控制水平得到了提高，降低了喷溅率与返干率，氧枪粘钢现在得到有效控制，提高了安全系数，降低了工人劳动强度，使安全生产得以稳定顺行的进行，同时改善了转炉冶炼过程的化渣效果，使脱磷率得到了提高。

[1] 邹韬.转炉造渣过程喷溅现象和喷溅预报的研究.上海：上海大学,2004.

Practice of on-line control of slag technology

LIU Zhongjian

(Laiwu Steel Group Yinshan Section Steel Co,Ltd Steelworks 271126)

Describes the Laiwu 120t bof-lbe using audio frequency slag technology research online control technology of slag effect. Comprehensive analysis of the audio curve and its rate of change are reflected in the furnace internalization slag. Through the research of audio frequency slag history curve control furnace slag internalization and optimize the process operation mode, the returning dry and spray rate is reduced, ensure the steelmaking process of slag and good dephosphorization rate, reduce the consumption of lime. To further improve the level of automatic steelmaking process control and terminal control level.

splashing； drying； sound curve

刘忠建(1978-)，男，工程师，大学，2007年毕业于西安建筑科技大学.

TF703.6

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1671-3818(2016)03-0046-04