基于投掷式探头的转炉终点自动控制技术的应用

基于投掷式探头的转炉终点自动控制技术的应用 黄标彩 张桂林 郑建华 福建三钢 集团 有限公司 福建 三明 365000 摘 要 利用投掷式探头模拟副枪进行钢水测量 同时改进静 动态模型 实现了 100 t 转炉无副枪 无烟 气分析自动炼钢技术 应用结果表明 终点双命中率提高到90 82 补吹率由投运前的平均28 3 减 少到6 76 金属消耗降低 吹炼过程平稳 喷溅减少 同时还建立了终点低磷的吹炼模型 转炉的脱 磷率达 90 以上 平均出钢磷质量分数控制在0 010 0 015 左右 关键词 自动炼钢 转炉 终点控制 中图分类号 TF72 文献标识码 A 文章编号 1001 1447 2010 06 0035 03 Application of the end point automatic control technology of converter with throwing probes HUANG Biao cai ZHANG Gui lin ZHENG Jian hua Sanming Iron and Steel Co Sanming 365000 China Abstract Automatic steelmaking technology without sublance and flue gas analyzer for 100t converter was developed using throwing probes to simulate sublance for molten steel measurement and simultaneous improving the static model and dynamic model of steelmaking T he results showed that the end hitting rate increased to 90 82 the re blowing rate reduced from 28 37 to 6 76 the consumption of hot metal de creased and stable melting process with less spillage was achieved Using the low phos phorus model established the rate of dephosphorization increased to over 90 and the average phosphorus content of molten steel reduced to 0 010 0 015 Key words automatic steelmaking converter end point control 作者简介 黄标彩 1968 男 高级工程师 主要从事炼钢专业的研究工作 自动化炼钢是各炼钢厂的努力方向 目前在 大中型转炉上广泛应用 而中小型转炉由于炉口 太小 空间不足或副枪系统投入费用较高等因素 的限制未能推广 1 福建三钢 集团 有限公司 以下简称三钢 结 合投掷式探头技术的最新成果 2 提出了利用投 掷式探头模拟副枪进行钢水测量 同时改进静 动 态模型的计算方式来实现中小转炉无副枪 无烟 气分析 自动炼钢 使得中小型转炉自动炼钢成为 现实 一年多的应用表明 基于投掷式探头的转炉 终点自动控制技术在三钢得到了成功应用 自动 炼钢率达到94 06 1 投掷式测量系统 投掷式探头的钢水 T CO 测量系统由投掷装 置 投掷料斗 机旁控制柜 远程控制柜 显示仪表 等部分组成 2 控制方案及流程 投掷式转炉终点自动控制流程如图 1 在转 炉供氧到总氧步的90 95 时 提出氧枪 通 过操作按钮 投掷专用 TCO 探头 获得所需的钢 液温度 氧活度及终点碳质量分数 并根据所测得 数据启动动态模型控制 当计算出的预测值达到 吹炼终点的目标范围时 自动提枪结束吹炼 35 2010 年 12 月 第 38 卷 第 6 期 钢 铁 研 究 Research on Iron 测温偶头断 渣多 破渣困难 氧电池粘附 渣子造成曲线不平稳 影响温度偏差的因素包括 两个测量系统仪 表的精度不同 手动测量存在差异性 测量位置 人员 插入深度等影响测量精度 投掷式探头在终 点提枪后 而手动测温是倒炉后测量 同时两者测 量点位置不同 影响定碳偏差的因素有 投掷式探头测量碳质 量分数是通过定氧计算的 而人工取样是由实验室 光谱分析的 不同时期碳氧平衡的不同 在转炉渣 未化好或熔池内生铁未完全溶化时偏差较大 3 2 终点双命中率 转炉终点碳温双命中率是衡量转炉冶炼控制 水平的重要指标 根据钢种终点碳的要求建立和 确定了计算机控制炼钢终点碳 温度要求的控制 范围 w C 0 02 范围内且终点温度在目标 温度 12 范围内 从图 4 可知 通过在实际生 产中不断改进和修正模型参数和系数 计算机控 制炼钢吹炼终点 C T 双命中率 双命中率逐步提 高 平均命中率可达90 82 3 3 补吹率 自动炼钢投运后 炼钢补吹率有较大的减少 由投运前的平均28 37 减少到6 76 减少 21 61 2009 年 2 10 月转炉综合补吹率见 图 5 图 4 2009年 2 10月的终点命中率 图 5 2009 年 2 10 月补吹率 3 4 转炉金属料耗 采用转炉自动炼钢后 转炉补吹率降低 终点 命中率提高 转炉吹炼过程稳定 喷溅减少 使转 炉金属料消耗平均降低2 58 kg t 钢 见图 6 图 6 转炉金属料耗对比 3 5 终点 P 质量分数 建立了过程标准枪位曲线及符合现场生产实 际的吹炼模式 根据氧步控制氧枪枪位 控制原材 料配料和自动加料 自动炼钢的平均出钢 w P 比自动炼钢前低0 011 2 最低的出钢 w P 可 控制到0 004 如表 1 表 1 出钢 w C w P 数据表 自动炼钢自动炼钢前 w C w P 脱磷率w C w P 脱磷率 0 113 0 010 191 570 087 0 021 384 71 3 6 缩短冶炼周期 使用转炉自动炼钢工艺 转炉实现自动拉碳 后直接出钢 节省倒炉测温取样时间 出钢等样时 间 计可缩短冶炼周期 5 min 冶炼周期缩短 12 5 提高转炉利用系数5 1 t d 4 结 语 1 基于投掷式探头的转炉终点自动控制技术 实现了中小型转炉自动炼钢 其终点双命中率达 到90 82 自动炼钢率达到94 06 其投资 比同期国内副枪设计节省1 000万元 下转第 62 页 37 第 6 期黄标彩 等 基于投掷式探头的转炉终点自动控制技术的应用 这些缺陷没有得到明显的减轻或消除 在钢板冷 却的过程中就会在中心生成一种杂质含量高 硬 度高 塑性差的贝氏体组织 而在这种组织中往往 含有长条的 MnS 夹杂 在冷却的过程中可能会产 生钢板中心裂纹 由于中心存在异常组织 即使不 产生中心裂纹 在试样拉伸的过程中也会出现开 裂 因此要避免分层 关键是要提高铸坯的质量 减轻铸坯中心的偏析和疏松 避免产生中心裂纹 在可能的条件下 成分设计时将 Mn 的质量分数 控制在1 4 以下 这样对防止分层的发生非常 有利 图 12 冷热送对高强度船板分层的影响 3 总 结 1 济钢经过几年的攻关 中厚板产线的主要 质量问题如裂纹 探伤不合和分层改判得到较好 的控制 2 含微合金化元素的低合金钢连铸坯热送 时 若热送温度控制不合适 容易产生较高的裂纹 率 冷送 降低 N 含量 添加 T i 有利于降低裂纹 率 3 引起厚板探伤不合的原因主要是钢板中心 存在裂纹 提高铸坯中心的质量是控制探伤不合 的关键 真空处理 铸坯缓冷 增加道次压下率 降 低 S 的质量分数 钢板轧后缓冷等有利于提高探 伤合格率 4 钢板分层是钢板的中心存在裂纹或异常组 织 提高铸坯中心质量是关键 降低钢中 Mn 的质 量分数 采取真空处理 铸坯冷送 实施火切等措 施有利于降低分层率 收稿日期 2010 06 28 上接第 37 页 2 研究建立了过程平稳吹炼模式 使转炉冶 炼平稳 化渣良好 喷溅减少 脱磷率提高 采用 自动 炼钢 的平 均出 钢 w P 比 常规 冶 炼低 0 011 2 转炉金属料消耗降低2 58 kg t 钢 转炉冶炼周期缩短12 5 参考文献 1 李琦 徐虹 武钢第三炼钢厂 3 号转炉全自动炼钢控制技术 J 冶金自动化 2006 30 6 32 35 2 闫海龙 宋丽丹 投弹式检测技术在转炉炼钢中的应用 J 炼钢 2008 2 9 11 收稿日期 2009 11 03 62 钢 铁 研 究第 38 卷