胡 敏，王 崇

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北 唐山063200）

轉爐出鋼溫度是煉鋼生產(chǎn)流程的“血液”，對煉鋼生產(chǎn)工藝而言，合適的轉爐出鋼溫度不僅是煉鋼操作穩(wěn)定的基礎，也是提高鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量、提高企業(yè)盈利水平的基礎。鋼水運行過程的溫度是貫穿于整個煉鋼生產(chǎn)過程的重要控制參數(shù)之一，同時轉爐出鋼溫度的高低直接決定了煉鋼系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

對煉鋼系統(tǒng)的運行控制而言，是在系統(tǒng)運行的爐機對應原則和能耗最小原則的基礎上，以拉速決定流量原則和連澆原則為指針，以系統(tǒng)調(diào)控策略為尺度，在解析煉鋼系統(tǒng)運行過程的時間參數(shù)、溫度參數(shù)和物質(zhì)量參數(shù)的基礎上進行綜合集成，確立合理的時間推進計劃，通過實施對各工序的運行控制，將煉鋼系統(tǒng)生產(chǎn)過程組織與生產(chǎn)控制全面展開，逐步實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化運行。生產(chǎn)過程組織與生產(chǎn)控制既是實施系統(tǒng)運行控制的內(nèi)容，又是優(yōu)化系統(tǒng)運行的形式。生產(chǎn)組織水平的高低直接關系到轉爐出鋼溫度、產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量[1-2]。

1 降低出鋼溫度的意義

出鋼溫度過高，不僅增加冶煉中的能量消耗，而且在出鋼和澆鑄過程中鋼水極易吸收氣體，二次氧化嚴重，并對鋼包和澆鑄系統(tǒng)的耐火材料侵蝕加劇，從而增加外來夾雜物。同時，也增加爐后連鑄前的調(diào)溫時間等。

鋼水中氧的溶解度與溫度的關系：

從公式（1）中可以看出，轉爐終點溫度與鋼水中的氧含量成正比關系，隨著轉爐終點溫度升高，鋼水中的氧含量增加，脫氧劑的使用量增加，合金收得率降低，導致脫氧產(chǎn)物增加，使的鋼中夾雜物數(shù)量增加，進而對鋼水的質(zhì)量造成影響。同時，過高的轉爐出鋼溫度對轉爐工作層磚及鋼包工作層磚侵蝕加劇，降低轉爐爐齡及鋼包包齡，提高了噸鋼耐火材料的消耗，耐材夾雜物進入鋼水，嚴重影響鋼水質(zhì)量[3-5]。

2 總體生產(chǎn)工藝流程

京唐公司煉鋼部主體設備為4座KR脫硫、2座300 t脫磷轉爐、3座300 t脫碳轉爐、2座RH精煉爐、1座CAS精煉爐、1座LF爐、4臺板坯連鑄機，其中1號、2號板坯連鑄機生產(chǎn)規(guī)格230/250 mm×（1 100～2 150）mm，為2 250 mm熱軋?zhí)峁╄T坯，3號、4號板坯連鑄機生產(chǎn)規(guī)格230/250 mm×（850～1 650）mm，為1 580 mm熱軋?zhí)峁╄T坯，見圖1。

圖1 煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝流程

3 降低轉爐出鋼溫度技術措施

轉爐出鋼溫度的確定：轉爐出鋼溫度的高低取決于鋼的熔點、澆鑄所需的過熱度及出鋼至澆鑄過程中鋼液的溫度降低值，即：

應用六西格瑪思想對影響因素進行分析，從全流程中找出關鍵環(huán)節(jié)進行改善，縮短轉爐冶煉周期，提高生產(chǎn)節(jié)奏，對于提高全流程生產(chǎn)管控水平至關重要。

3.1 縮短轉爐冶煉周期

轉爐工序常規(guī)冶煉周期42 min，“全三脫”冶煉周期在35 min，“全三脫”冶煉周期匹配鑄機澆注周期，但常規(guī)冶煉周期明顯高于鑄機澆注周期，所以降低轉爐常規(guī)冶煉周期成為主要研究內(nèi)容。降低常規(guī)冶煉周期，目標控制在38 min以內(nèi)，具體措施如下：

1）結合降低出鋼溫度攻關措施，做好日常轉爐二級模型維護工作，優(yōu)化二級模型邊界自學習條件，穩(wěn)定并提高終點命中率，實現(xiàn)轉爐終點不測量溫度T、S含量、O含量直接出鋼，縮短轉爐生產(chǎn)周期2 min。

2）開展氧槍噴頭及底吹模型技術研究，提高爐內(nèi)鋼水攪拌效果，降低常規(guī)轉爐終渣TFe，目標控制在17%以內(nèi)，低TFe含量爐渣結合濺渣操作優(yōu)化，改善爐渣特性提高爐渣熔點從而提升濺渣層的耐侵蝕度，結合降低出鋼溫度降低爐渣渣量，縮短濺渣及倒渣時間0.5～1.0 min。

3）出鋼口進行改造優(yōu)化，在滿足生產(chǎn)的前提下將出鋼口口徑變大，進一步縮短轉爐出鋼時間0.5～1.0 min。

3.2 提高轉爐脫磷率，減少等樣時間

正常情況下轉爐測完溫度T、S含量、O含量后會馬上進入出鋼環(huán)節(jié)，但實際生產(chǎn)中有相當一部分爐次測完溫度T、S含量、O含量至開始出鋼間隔時間偏長，對測完溫度T、S含量、O含量至開始出鋼間隔時間≥1.5 min的爐次進行分析，有76.3%的爐次是因為等樣時間長或終點溫度高。

個別爐次因為過程化渣或終點溫度控制較高會導致脫磷效果差，終點磷含量偏高，此時選擇等樣出鋼。若溫度T、S含量、O含量樣返回磷含量明顯偏高，則有機會進行后吹補救，避免造成磷高改煉甚至回爐等事故。但等樣操作會造成轉爐冶煉周期延長，不利于生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。

3.3 縮短爐內(nèi)待鋼時間

1）進料時要準確把握每爐原料情況，吹煉控制要精確。下料及時，要求一倒爐能基本達到化學成分和出鋼溫度要求，盡量避免鋼水溫度大幅波動。

2）控制好冶煉節(jié)奏，減少因各種因素影響生產(chǎn)，如生鐵廢鋼入爐、爐前測溫取樣、爐前等成分和出鋼前等鋼包等。

3）倒測溫取樣操作要規(guī)范，減少測溫(沒有測出來)、取樣(渣樣、氣孔樣)事故，爐前工送樣速度要快，減少因樣品缺陷影響出鋼等待時間。

4）冶煉爐數(shù)較少時，可以采取封爐措施。有效減少轉爐空置時間，從而降低爐溫下降。

3.4 合理控制鋼包周轉數(shù)量

鋼包周轉時，在滿足正常生產(chǎn)的情況下必須嚴格控制鋼包的周轉數(shù)量，提高鋼包周轉效率，降低鋼包周轉時間，提高鋼包內(nèi)襯溫度。

按每班12 h，鋼包周轉時間為t，鋼包周轉個數(shù)可由公式（3）計算得出：

式中：N為鋼包使用個數(shù)；Xmax為每班冶煉最大爐數(shù)，爐；60代表將小時換算為分鐘。

由式（3）可確定鋼包使用個數(shù)、每班冶煉爐數(shù)與鋼包運行周時間的關系[6-8]。

加強鋼包周轉的統(tǒng)籌安排和精細化管理，鋼包周轉數(shù)量，1臺鑄機澆鋼周轉4～5個鋼包，2臺鑄機澆鋼周轉8～9個鋼包，3臺鑄機澆鋼周轉12～13個鋼包。

根據(jù)京唐公司品種結構及產(chǎn)量的安排，3臺鑄機生產(chǎn)時鋼包的投用數(shù)量控制在13個以內(nèi)，雙聯(lián)鋼種冶煉時控制在14個以內(nèi)。通過以上措施的實施，鋼包周轉的節(jié)奏明顯加快，鋼包周轉時間降低21.6 min至190.0 min，為提高鑄機拉速，加快生產(chǎn)節(jié)奏提供了有效支撐。

3.5 嚴密生產(chǎn)組織控制

為保證煉鋼-連鑄生產(chǎn)過程物流的暢通與順行，煉鋼-連鑄生產(chǎn)流程中的物流調(diào)控應遵循以下原則[9]：

1）一爐對一機原則。對生產(chǎn)模式是指定爐對定機，一爐對一機；對鋼包周轉是指鋼包與轉爐對應，鋼包與鋼種對應；對生產(chǎn)組織是指轉爐與連鑄機對應。這一原則為煉鋼廠生產(chǎn)組織與系統(tǒng)調(diào)控提出了一種簡便的管理模式，體現(xiàn)了以連鑄為中心進行生產(chǎn)的指導思想，是運用計算機實施調(diào)度管理的基礎。

2）鋼水溫降最小原則。鋼包作為鋼水運行的載體，鋼包周轉過程鋼水的溫降占煉鋼廠生產(chǎn)過程鋼水溫降的一大部分，通過縮短鋼包周轉過程中的“柔性時間”，加快鋼包的周轉，降低鋼包周轉過程的鋼水溫降，可有效地降低過程溫降，進而降低轉爐出鋼溫度。

3）鑄機最大連澆爐數(shù)原則。在保證連澆的基礎上，鑄機連澆爐數(shù)越多越經(jīng)濟。最大連澆爐數(shù)與中間包的使用壽命、轉爐的最長連續(xù)生產(chǎn)時間有關。重點考慮爐機匹配、中間包的壽命、設備檢修計劃等約束條件下，通過相應的算法，確定經(jīng)濟、合理的最大連澆爐數(shù)。

4）鑄機盡可能連澆原則。通過經(jīng)濟性測算，計算出最小的連澆爐數(shù)，在大于此爐數(shù)的前提下組織生產(chǎn)。實際生產(chǎn)過程中嚴格避免為了追求單一連鑄機的最大連澆爐數(shù)，而破壞其他連鑄機的連續(xù)生產(chǎn)。最大連澆爐數(shù)要在各臺連鑄機盡可能連澆、物流運行合理的前提下實現(xiàn)，充分利用各臺連鑄機的生產(chǎn)能力，保持物流在整個連鑄工序內(nèi)的平衡。

5）鑄機專線化生產(chǎn)。超低碳鋼生產(chǎn)線：1號鑄機配有鑄坯火焰清理設備，滿足汽車板產(chǎn)品高拉速、高表面質(zhì)量的要求。雙聯(lián)品種（如X70-X80）生產(chǎn)線：精煉（LF+RH）雙聯(lián)品種多為高合金包晶鋼，對鑄坯質(zhì)量提出較高要求，目前2號鑄機具有倒角結晶器，對改善此類鋼種鑄坯質(zhì)量有很好的效果，可滿足生產(chǎn)高級別管線鋼、車輪鋼、防爆鋼的質(zhì)量要求。LCAK鋼（含低碳馬口鐵）生產(chǎn)線：3號、4號鑄機相對斷面小，主要以生產(chǎn)低碳鋼為主，滿足家電板、鍍錫等低碳高端產(chǎn)品高拉速、高表面質(zhì)量的要求。

4 煉鋼部專線化生產(chǎn)組織

鑄機工裝原則的目的是根據(jù)鑄機設備功能差異，充分發(fā)揮不同設備功能優(yōu)勢。在產(chǎn)線原則和鑄機斷面原則的基礎上，充分利用好鑄機工裝原則。目前1號、3號鑄機配備電磁制動結晶器，2號鑄機配備倒角結晶器，1號、2號鑄機具備在線火焰清理條件。在具體澆次安排時，按如下要求安排生產(chǎn)：

1）3號鑄機安裝了結晶器流場電磁控制，滿足家電板等低碳高端產(chǎn)品高拉速、高表面質(zhì)量的要求。目前這些鋼的生產(chǎn)任務充足，2號RH專門生產(chǎn)SPHC、SDC01、SDC03等低碳品種，工人的操作水平越來越高，生產(chǎn)節(jié)奏越來越快。因此，圍繞3號鑄機和2號RH精煉，可形成“低碳鋼高效化兼顧小斷面品種生產(chǎn)線”。

2）2號鑄機裝備倒角結晶器，滿足生產(chǎn)Q550D、J55、510L、SS400B等易裂鋼種的要求。同時X70、X80等高端產(chǎn)品的鑄坯斷面一般比較大，拉速不高，約1.1 m/min，沒有必要使用結晶器流場電磁控制，而且鑄坯表面質(zhì)量要求較高，需經(jīng)鑄坯火焰清理。因此，選擇2號鑄機，可形成“熱軋易裂、高端產(chǎn)品生產(chǎn)線”。

3）1號鑄機配備有電場制動結晶器，而且后面配有鑄坯火焰清理裝置。完全滿足汽車板等低碳高端產(chǎn)品高拉速、高表面質(zhì)量的要求。因此，選擇1號鑄機，圍繞1號RH精煉形成“汽車板專業(yè)生產(chǎn)線”。

4）4號鑄機作為一臺機動鑄機，以生產(chǎn)CAS精煉處理的品種為主，當然也可以生產(chǎn)2號RH精煉處理的品種。生產(chǎn)組織以1號連鑄機、2號連鑄機、3號連鑄機為主，4號連鑄機輔助生產(chǎn)。

5 應用效果

1）通過轉爐的冶煉過程的控制，轉爐的冶煉時間由42 min降低至38 min，降低了4 min。

2）通過合理控制鋼包周轉數(shù)量，正常包比例逐漸升高，需要進行溫度補償?shù)漠惓０壤饾u降低，正常包比例較攻關前升高3.5%，直接帶動轉爐出鋼溫度降低了0.3℃。

3）通過高效生產(chǎn)技術，開發(fā)了專線化生產(chǎn)模式，減少了物流交叉，提高鋼包周轉效率，鋼包周轉時間控制在190 min，低碳鋼鋼出畢至開澆時間控制在70 min，IF鋼出鋼至開澆時間控制在75 min。

6 結語

通過高效化生產(chǎn)降低轉爐出鋼溫度技術攻關，生產(chǎn)效率明顯提高，鋼包周轉時間進一步降低，轉爐出鋼溫度較攻關前降低約3℃，每年可以降低生產(chǎn)成本1 000萬元左右，同時提高了鋼水溫降的穩(wěn)定性，保證了重點品種鋼的冶煉。