精煉煉鋼模型的應用

安超

摘 要： 隨著國際煉鋼技術的不斷發展和創新，精煉煉鋼模型的技術得到了飛速的發展和應用，尤其是在鋼鐵企業生產精品鋼、特種鋼時，使用精煉煉鋼模型可以有效優化煉鋼工藝流程、降低生產成本。本文闡述精煉煉鋼模型的主要功能并深入討論精煉煉鋼模型的運行原理，達到提高精煉煉鋼生產效率，改善產品質量的目的。

關鍵詞：精煉煉鋼 模型 應用

中圖分類號：TF7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）03-0296-01

隨著社會的發展和科學技術的進步，現在對精煉煉鋼水平要求逐步提高。國內各大煉鋼廠都將采用新的生產工藝和先進控制技術以及信息化管理技術。精煉煉鋼模型的應用可以提高產品質量，縮短精煉生產周期，實現節能減排，提高生產力，提高鋼鐵企業的市場競爭力，促進了鋼鐵企業的現代化進程。

一、精煉煉鋼模型分析

精煉煉鋼模型主要是通過現場采集生產數據，通過精煉模擬計算，得出設定信息發送指令給一級PLC設備，實現精煉自動煉鋼功能。精煉煉鋼模型包括溫度模型，脫氧模型，造渣模型，脫硫模型，合金模型。對現場生產數據進行采集，包括鋼包信息，天車信息，合金信息，鋼包溫度曲線信息，喂絲信息，平臺料信息等，對采集的數據信息進行線性分析，多次回歸計算，找出其中規律，反饋到模型設定參數，并對模型控制參數與工藝參數進行優化。

二、針對精煉模型進行功能實現

溫度校正模型的目的是為了達到目標溫度而進行升溫或降溫處理。溫度校正模型根據鋼水溫度已有的實際測量值與采取的工藝操作，實時預測鋼水當前溫度，并根據所預測在標準處理時刻鋼水溫度和目標溫度的差值計算得出給電時間并進行自動給電升溫處理，達到精煉工藝需求。

精煉溫度校正模型必須把以下因素考慮到模型計算內，因為他們會影響精煉溫度校正模型進度。影響溫度模型精度的因素有吹氬降溫，包況，鋼包預熱是否充分，合金的吸熱，吹氬降溫，渣層過厚，鋼水滯留。吹氬的主要目的是促進夾雜物上浮，均勻成分和溫度，但在此過程中伴隨有溫降，不同的渣況、包況等對吹氬降溫有著直接的影響 。渣層過厚鋼液熱量向上輻射量就小，溫降也就小，所以渣量大時，精煉結束后溫度就應控制低一些。由于鋼包耐火材料的蓄熱量極大，損于包襯的熱量比較多，而正常包蓄熱基本飽和，所以新包的溫降要大于正常包。鋼包預熱不充分，會導致鋼液再加熱過程中鋼包吸熱較多，減低升溫速度。鋼包預熱溫度越高鋼液溫降就越小。電流的大小是鋼液升溫速度最直接的因素，合理的升溫電流，使精煉后溫度合適，是精煉結束后吹氬降溫的必要保證。合金的溶化溶解一般都是吸熱反應，特別是加入量比較多時，例如鈦鐵，吸收的熱量很大，所以在成分不合適時，需要加入大量合金時，要將溫度控制的高一些。由于生產節奏問題，鋼水有時會滯留在精煉，因為時間過長，鋼液與包襯接觸時間過長，包襯蓄熱達到飽和，所以包壁散熱量較少，鋼水溫度下降也就比較慢。

脫氧模型的目的是通過使用脫氧物料去除鋼水中的自由氧，并達到該物料主要元素的目標值。脫氧模型根據工藝需求和目標精煉鋼水中的氧含量，計算所需加入何種脫氧劑和脫氧劑的加入量，自動添加脫氧物料，進而達到工藝需求。脫氧模型計算把鋼水氧含量作為脫氧模型目標值，在公式中給出脫氧劑化學等重量：

在滿足氧含量目標值的假定條件下，按照脫氧模型計算出所需添加的脫氧劑和附加脫氧劑量再進行合金化模型計算。在計算出脫氧劑實際添加量后，開始計算鋼渣整個狀態，并將氧化還原過程考慮其中。

渣成分模型可以精確預報鋼水內渣成分，為操作人員精準煉鋼提供有效參考，為脫氧模型，脫硫模型等其它二級模型數據提供必需的輸入數據。渣成分調整模型是通過添加鋼渣料來調節堿度和飽和度，達到特定堿度和石灰飽和度的。此外，通過計算鋼渣脫氧劑可以使鋼渣中的FeO+MnO含量達到特定值以下。

石灰飽和度模型計算了模型預測石灰飽和度和實際石灰飽和度間的差異D.

如果D值為負數，則通過計算出SiO2和Al的混合物，通過添加物料來降低過渣飽和度。如果D值從開始即為正值，則為渣飽和時石灰添加料所需添加量。通過等式計算物料重量：

脫硫模型的目的是為了通過在鋼渣中添加物料（通常為石灰）去除鋼水中多余的硫以提高脫硫效果。 脫硫模型根據當前精煉爐內鋼水硫含量和脫硫劑種類計算出精煉爐內所需添加的脫硫劑重量并進行實時計算，計算出精煉爐內鋼水和渣的重量，溫度和成分。

合金模型根據當前精煉爐內合金成分，針對目標合金成分和最小合金成分進行合金模型計算，對鋼水溫度、鋼水重量、爐渣進行分析，得出當前精煉爐內所需添加的合金，進而滿足工藝需求。該模型還考慮合金模型的材料價格，并確定一個成本組合，選取價格最低的合金物料組合對工藝需求進行參考。操作人員可以強制添加固定合金物料，這些物料會被模型考慮其中，通過計算得出目標鋼水成分變化。合金模型還可以通過禁用物料，使其不被使用。添加合金料而產生的預計的溫降或溫升會被計算，從而反饋給操作人員，對工藝需求進行提示和警告的作用。

合金化模型包括兩部分。第一部分為合金計算。需要的合金量由以下內容確定：對于每個元素來說，合金化收益率可以在數據庫中定義。通過設定元素狀態到0，從合金化計算中排除元素是可能的。對于目標成分中每個非零目標值的元素和每種可用的合金，下列等式可以解開：

等式形成了一套所有元素和物料的線性方程。模型通過使用Pivot法則解決了此等式以達到所有被考慮元素的目標含量。如果在目標成分中只顯示一個元素的最大或最小值，等式將相應被修改。

三、結論

精煉煉鋼模型是一套非常復雜的系統，它的應用可以使精煉煉鋼高精化、連續化、自動化、高效化發展。我們要不斷追求最新的技術和工藝使我國煉鋼自動化水平得到有效的提高。