刘海瑞 薛小永 张顶勋 郝晶 雷莹莹 闫萍
陕西龙门钢铁有限责任公司炼钢厂 陕西 韩城 715403
摘要：本文主要阐述在智能化炼钢技术开发过程遇到的瓶颈问题，通过调试和试验，优化管理，从硬件和软件方面采取有效措施，解决了各工序存在的问题，最终实现了智能化炼钢技术，对后续各钢铁企业加快智能化炼钢技术应用步伐起到指导作用。
关键词：智能化炼钢 动态控制 一键炼钢 动态冶炼模型 技术应用
背景：氧气顶吹转炉炼钢目前已成为世界上主要的炼钢方法。其冶炼特点是炉内反应速度快，冶炼周期短，影响因素多而反应复杂，人工操作控制不稳定。国外从60年代开始就采用了计算机控制，到70年代已从静态控制发展为动态控制，吹炼终点的命中率目前已达到90%以上。在国内，除宝钢、首钢等少数转炉采用计算机动态控制外，大多数钢企转炉的控制水平还比较低。陕西龙门钢铁有限责任公司为提高企业自动化、智能化控制水平，2019年初开始筹备智能化炼钢技术开发，作为重要研究课题与镭目公司合作开发此技术，为后续实现转炉一键炼钢技术奠定基础。
1.现状：目前龙钢公司转炉冶炼过程均为人工利用经验判断进行操作，操作稳定性受外界因素影响较大，加之废钢料型种类多达10种，控制过程波动性大，冶炼周期不稳定，关键经济技术指标提升空间受限，同时龙钢炼钢自动化程度较先进钢厂已经有一定差距，靠人工经验炼钢已经处于瓶颈期。智能化炼钢技术的研究，可以实现生产、成本、技术上的新突破，利用先进的检测手段，收集大数据背后的隐形效益，降低生产制造成本，提高转炉作业效率，可为今后开展洁净、环保、低耗的生产制造工艺奠定基础，提升企业智能化水平，提高企业知名度。
2.技术路线：通过大数据的收集和分析，结合现场操作建立不同原料条件下的静态冶炼模型，在实际生产过程继续进行模型优化、固化，利用声呐化渣、烟气分析、高清火焰图像分析系统实时反映炉内渣料熔化、温度控制、碳含量控制、渣厚情况、烟气浓度，实现氧枪智能控制和加料智能控制的智能化自动操作和动态调整，终点预测熔池钢水成分、温度情况，根据设定终点目标智能控制冶炼全过程，终点碳、温度精确命中，同时智能化炼钢系统具有“自学习”引导功能。
3.常见问题
3.1原料方面
智能化炼钢的模型建立是基于对原料信息的及时准确采集，指导过程工艺参数的调整控制。铁水温度、铁水装入量、铁水成分必须真实反映现场实际情况，人工铁水取样存在代表性差、质量差，化验数据偏差的问题；废钢料型的配比，由于各类废钢料型不同对过程化渣、升温速度、拉碳速度、枪位控制均造成影响，必须稳定废钢料型配比。如果传递数据出现偏差对整炉钢的冶炼终点控制会造成影响，导致温度不合格和终点磷成分超标。
解决办法：制定铁水取样标准，使用铁水自动测温取样系统，可建立数据采集系统，达到快速传递成分的要求，同时对铁水信息数据进行标识，便于快速识别。废钢料型控制上，根据企业废钢料型，提前建立几种料型配比模型，并固化标准，稳定块铁、非标准料型废钢使用量；计量问题主要是定期对称量设备进行效验，采用定位装置或者地磅进行计量，减少动态计量误差。
3.2散料计量误差
冶炼模型建立后，不同时间段配加的渣料已经确定，渣料称量数量使用振筛装置和计量称共同完成称量过程，由于物料的密度不一样，在相同时间段内称量数量不同，在停止震料后会出现延迟落料，造成余量控制偏差称量误差过大。
解决办法：根据不同的渣料，通过控制变频器参数（设定高低速）控制震料器频率，控制各渣料余量在控制范围内；对料仓存在的计量异常问题进行校正和称量设备更换；对石灰石、矿石仓振动器频率进行调整，降低滑料量，对料仓存在负数的计量器及时进行清零。
目前渣料计量精确度可控制到10-50kg范围内，满足工艺要求。
3.3氧枪枪位定位精准度
冶炼过程枪位精准度控制对冶炼过程化渣脱磷及喷溅的控制起到很重要的作用，若枪位控制出现偏差，易造成化渣不良和喷溅的发生，氧枪枪位主要靠变频器控制电机带动卷扬控制氧枪高度，在氧枪升降过程存在一定的缓冲距离，造成枪位偏移设定枪位。
解决办法：对变频器设置高低速，在小范围变化枪位时使用低速，同时对氧枪抱闸间隙进行设定调整，降低氧枪滑移对枪位的影响。
3.4液面波动与枪位控制
冶炼模型是建立在装入量稳定，钢水液面稳定的基础上建立的，如果转炉内金属液面发生变化，意味着枪位也要发生变化，但冶炼模型枪位是固定模型，不适应变化后枪位。
解决办法：设定冶炼模型的基础炉底高度，在液面发生变化时，对基础炉底高度参数进行调整，通过联锁控制，统一调整冶炼过程每一步枪位。
3.5喷溅控制应急处理
在智能化冶炼过程，控制不当会发生喷溅，为了控制喷溅，需要对喷溅进行枪位调整和压料处理，但压料需要称量、配加过程，不能及时配加物料，造成压喷时机延误。
在操作台设置一应急按钮，遇到有喷溅预兆时可点击应急按钮进行快速压喷，将下一批次需要配加的物料提前进行配加，进行应急控制。
4.实施效果
龙钢公司炼钢厂目前智能化炼钢技术应用处在初级阶段，能够实现智能化炼钢，各项参数控制在合理范围内，终点命中率达到90%以上，不倒炉直出比例达到80%以上，提高了生产节奏和关键技术指标。
5.结论
1）智能化炼钢技术的实现对外围原料条件要求较高，必须对计量系统和检测系统进行完善。
2）做好过程测试的数据统计，分析存在问题，利用程序设定解决根本问题，减少人为因素。
3）提高关键设备的控制参数，为智能化炼钢奠定基础。