簡析數據分析在轉爐冶煉生產中的應用

霍彥朋

（石家莊鋼鐵有限責任公司，河北 石家莊 050000）

轉爐冶煉是一項較為復雜的工序，其中涉及的數據參數較多，再加上轉爐冶煉生產中存在的影響因素較多，使得最終生產成果與實際要求存在一定差異，所以需要通過數據分析方式，對其中存在的問題和差異進行了解，并提出合理措施，提高轉爐冶煉生產質量。

1 概述

轉爐吹煉需要在爐體高溫環境下進行，要想保證轉爐吹煉工作的質量，就需準確把控轉爐吹煉過程，確保各項數據記錄的真實性。不過現階段，在轉爐吹煉中，由于設備性能的不完善、理化過程研究的不充分，使得轉爐吹煉存在較多不穩定因素，相應數據參數也存在波動性，導致最終生產成果與實際要求存在差異[1]。為此，需要對轉爐吹煉過程中收集的相關數據實行詳細分析，得出較為精準結果，找出問題產生原因，并加以解決，確保最終生產質量。

2 生產條件

①轉爐參數。本次數據分析選取某鋼廠的120t轉爐生產數據作為分析對象，轉爐生產中的供氧強度控制在3.95m3·（min·t）-1。氧 槍 的 具 體 操 作 方 式 為：恒壓、恒流量、變槍位。②鐵水條件。w（C）為4.0%～4.5%；w（SI）0.3%～0.6%；w（P）≤0.10%；鐵水的溫度控制在1300℃～1380℃。③造渣劑。轉爐冶煉生產中使用的造渣劑是以石灰、輕燒白云石或燒結礦為主的。

3 高碳鋼的冶煉生產數據

高碳鋼是制作邊緣彈簧、鋼絲及車輪圈的主要材料。在轉爐冶煉過程中，為保證生產質量，對高碳鋼的成分及夾雜物均有較為嚴格的要求[2]。在實際生產中，需科學管控轉爐終點磷的一次命中率、出鋼溫度及高拉碳，確保高碳鋼成分，降低夾雜物含量。

（1）轉爐控制要求。w（C）≥0.08%，w（P）≤0.016%，溫度控制要等于或高于1620℃。

（2）樣品整理及問題分析。利用兩個月的時間收集688爐高碳鋼生產數據，將存在的問題概括為以下幾點：轉爐生產中存在的噴濺比及溢渣參數分別為40.4%和19.7%，相對嚴重；磷一次命中率為61.3%，具較明顯的提升空間；終點碳含量為0.09%，終點溫度為1621℃，有待進一步提升。

（3）加料數據分析。加料數據的分析可幫助相關人員獲得合適堿度的高磷容爐渣，操作上化渣快，減少成本消耗。

（4）經濟性數據收集和分析。按先后順序做好每一爐終渣堿度參數及副槍檢測結果的記錄，通過兩者數據的對比分析，掌握兩者間的變化。結合最終數據分析了解到，TSC-P檢測磷越低，堿度的控制效果越低，相應的材料用量會明顯增加，脫磷效果也會逐漸增強，達到成本節約目的。數據選擇上，不需對688爐數據全部對比，分析其中一部分數據即可。

4 加料及輔料消耗對脫磷效果的影響

選取276爐數據作為重點研究對象，276爐數據共分成4類，以數字1、2、3、4標記。在數據分析中，由于傳統方式很難將輔料消耗對裝土量及鐵水成分變化影響情況予以詳細展現，所以在分析輔料消耗對脫磷效果影響中，可將輔料以單位質量的硅消耗完成轉換，計算方式為：輔料消耗=輔料量/裝入總硅量。通過這樣的方式保證最終分析結果的準確性。根據樣本相關數據參數的對比發現，樣本一次脫磷率逐漸變差，進一步分析得出：以樣本1為標桿，首先，越差樣本的終渣堿度越高，在對4個樣本的一批料堿度和終渣堿度實行觀察時可知，樣本1的一批料堿度和終渣堿度分別為1.54和2.41；樣本2的一批料堿度和終渣堿度分別為2.1和2.84；樣本3分別為2.22和2.61；樣本4分別為1.51和2.82。較差樣本中堿度控制相應偏高，影響前期化渣。其次，輕燒量對比。4個樣本中，一批料輕燒量分別為2.05，7.6，7.23，4.23；總輕燒量分別為2.05，12.65，11.29，12.61。可以看出，調查樣本中一批輕燒量與總輕燒量加入值均超出規定的標準限值要求，輕燒量數量的增多會導致轉爐冶煉中氧化鎂渣出現過于飽和的狀態，進而影響渣流動性，降低脫磷效果。再次，從燒結礦數據分析可以看出，4個樣品的一批燒結礦量分別為3.71，3.17，6.35，2.8；總燒結礦量分別為：6.15，5.57，12.71，8.08。燒結礦量會對溫度變化帶來影響，溫度的穩定變化勢必會影響脫磷率，所以應對燒結礦量進行合理管控。此外，為改進轉爐冶煉生產質量，還可將樣品1中的終渣堿度、石灰、輕燒及燒結礦用量數據實施標準化處理，依據鐵水的變化情況完成準確數值計算，且制定實驗方案，得出更加精準的結果。

5 槍位優化

槍位控制的作用有：增強轉爐冶煉生產過程中的穩定性，提高爐渣氧化效率，提升脫磷效率；在確保終點溫度命中的基礎上，降低鋼水碳的氧化效果。①槍位對終點碳氧的影響。分析數據可知，轉爐副槍TSO的氧和碳之間存在反比關系，終點碳占比越低，氧含量就越高。當終點碳占比不到0.05%時，氧含量約在800ppm左右；當終點碳占比大于0.1%，小于0.3%時，氧含量約在100ppm左右。因此在槍位優化中，可提高供氧效率，縮短供氧時間。②槍位對噴濺的影響。該鋼廠在轉爐冶煉生產中，存在的噴濺次數達到278次之多，占比40.4%。其中250秒噴濺次數239，占比34.7%；550秒噴濺次數39，占比5.67%。從數據看出，轉爐冶煉生產中噴濺問題的產生多是以前期噴濺為主的，這說明前期爐渣氧化性相對較強，通過對前250s噴濺后渣樣進行分析，渣樣氧化性含量平均達到28.1%，為降低噴濺問題的影響，有必要對前期渣氧化性予以減弱，具體措施為，壓低前期槍位及高槍位時間。③槍位調整。結合轉爐冶煉中存在的高拉碳、高重點氧含量及頻繁噴濺等問題，需要對原有槍位實行科學調整，調整方案為：將原本190cm的吹煉高度取消，調整至180cm；脫磷總供氧時間縮短15s。從原來的720s調整至690s。這樣調整后，觀察生產情況，準確記錄爐渣前期氧化性、終渣氧化性、終點碳、氧變化的相關參數，得出的最終參數分別為21.3%、18.2%、10.7、0.105%，266；調整前的數值分別為28.7%，19.7%，40.4，0.09%，298，參數明顯下降，相關問題得到有效解決。

6 調整后的生產效果

利用上述調試方式，經過三個月的實驗跟蹤，了解到相關參數的變化為：磷一次命中率從原來的61.3上升到67.2；生產過程的溫度從原來1621攝氏度上升到1628.6℃；噴濺比從原來的40.4%下降到10.7%；終渣氧化性從原來的19.7%下降到18.2%；輕燒量從原來的14.3kg·t-1下降到12.24kg·t-1；氧含量從原來的47.75ppm下降到45.94ppm。

從上可知：加料及槍位調整措施達到了提升脫磷率及終點碳和溫度的目的，減少轉爐冶煉過程中輔料的消耗，避免噴濺問題的產生。在優化實驗3個月后，總成本節約了近665萬元；槍位供氧的優化處理可降低鋼水及渣的氧化性。