精炼炼钢模型的应用

安超

摘 要： 随着国际炼钢技术的不断发展和创新，精炼炼钢模型的技术得到了飞速的发展和应用，尤其是在钢铁企业生产精品钢、特种钢时，使用精炼炼钢模型可以有效优化炼钢工艺流程、降低生产成本。本文阐述精炼炼钢模型的主要功能并深入讨论精炼炼钢模型的运行原理，达到提高精炼炼钢生产效率，改善产品质量的目的。

关键词：精炼炼钢 模型 应用

中图分类号：TF7 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）03-0296-01

随着社会的发展和科学技术的进步，现在对精炼炼钢水平要求逐步提高。国内各大炼钢厂都将采用新的生产工艺和先进控制技术以及信息化管理技术。精炼炼钢模型的应用可以提高产品质量，缩短精炼生产周期，实现节能减排，提高生产力，提高钢铁企业的市场竞争力，促进了钢铁企业的现代化进程。

一、精炼炼钢模型分析

精炼炼钢模型主要是通过现场采集生产数据，通过精炼模拟计算，得出设定信息发送指令给一级PLC设备，实现精炼自动炼钢功能。精炼炼钢模型包括温度模型，脱氧模型，造渣模型，脱硫模型，合金模型。对现场生产数据进行采集，包括钢包信息，天车信息，合金信息，钢包温度曲线信息，喂丝信息，平台料信息等，对采集的数据信息进行线性分析，多次回归计算，找出其中规律，反馈到模型设定参数，并对模型控制参数与工艺参数进行优化。

二、针对精炼模型进行功能实现

温度校正模型的目的是为了达到目标温度而进行升温或降温处理。温度校正模型根据钢水温度已有的实际测量值与采取的工艺操作，实时预测钢水当前温度，并根据所预测在标准处理时刻钢水温度和目标温度的差值计算得出给电时间并进行自动给电升温处理，达到精炼工艺需求。

精炼温度校正模型必须把以下因素考虑到模型计算内，因为他们会影响精炼温度校正模型进度。影响温度模型精度的因素有吹氩降温，包况，钢包预热是否充分，合金的吸热，吹氩降温，渣层过厚，钢水滞留。吹氩的主要目的是促进夹杂物上浮，均匀成分和温度，但在此过程中伴随有温降，不同的渣况、包况等对吹氩降温有着直接的影响 。渣层过厚钢液热量向上辐射量就小，温降也就小，所以渣量大时，精炼结束后温度就应控制低一些。由于钢包耐火材料的蓄热量极大，损于包衬的热量比较多，而正常包蓄热基本饱和，所以新包的温降要大于正常包。钢包预热不充分，会导致钢液再加热过程中钢包吸热较多，减低升温速度。钢包预热温度越高钢液温降就越小。电流的大小是钢液升温速度最直接的因素，合理的升温电流，使精炼后温度合适，是精炼结束后吹氩降温的必要保证。合金的溶化溶解一般都是吸热反应，特别是加入量比较多时，例如钛铁，吸收的热量很大，所以在成分不合适时，需要加入大量合金时，要将温度控制的高一些。由于生产节奏问题，钢水有时会滞留在精炼，因为时间过长，钢液与包衬接触时间过长，包衬蓄热达到饱和，所以包壁散热量较少，钢水温度下降也就比较慢。

脱氧模型的目的是通过使用脱氧物料去除钢水中的自由氧，并达到该物料主要元素的目标值。脱氧模型根据工艺需求和目标精炼钢水中的氧含量，计算所需加入何种脱氧剂和脱氧剂的加入量，自动添加脱氧物料，进而达到工艺需求。脱氧模型计算把钢水氧含量作为脱氧模型目标值，在公式中给出脱氧剂化学等重量：

在满足氧含量目标值的假定条件下，按照脱氧模型计算出所需添加的脱氧剂和附加脱氧剂量再进行合金化模型计算。在计算出脱氧剂实际添加量后，开始计算钢渣整个状态，并将氧化还原过程考虑其中。

渣成分模型可以精确预报钢水内渣成分，为操作人员精准炼钢提供有效参考，为脱氧模型，脱硫模型等其它二级模型数据提供必需的输入数据。渣成分调整模型是通过添加钢渣料来调节碱度和饱和度，达到特定碱度和石灰饱和度的。此外，通过计算钢渣脱氧剂可以使钢渣中的FeO+MnO含量达到特定值以下。

石灰饱和度模型计算了模型预测石灰饱和度和实际石灰饱和度间的差异D.

如果D值为负数，则通过计算出SiO2和Al的混合物，通过添加物料来降低过渣饱和度。如果D值从开始即为正值，则为渣饱和时石灰添加料所需添加量。通过等式计算物料重量：

脱硫模型的目的是为了通过在钢渣中添加物料（通常为石灰）去除钢水中多余的硫以提高脱硫效果。 脱硫模型根据当前精炼炉内钢水硫含量和脱硫剂种类计算出精炼炉内所需添加的脱硫剂重量并进行实时计算，计算出精炼炉内钢水和渣的重量，温度和成分。

合金模型根据当前精炼炉内合金成分，针对目标合金成分和最小合金成分进行合金模型计算，对钢水温度、钢水重量、炉渣进行分析，得出当前精炼炉内所需添加的合金，进而满足工艺需求。该模型还考虑合金模型的材料价格，并确定一个成本组合，选取价格最低的合金物料组合对工艺需求进行参考。操作人员可以强制添加固定合金物料，这些物料会被模型考虑其中，通过计算得出目标钢水成分变化。合金模型还可以通过禁用物料，使其不被使用。添加合金料而产生的预计的温降或温升会被计算，从而反馈给操作人员，对工艺需求进行提示和警告的作用。

合金化模型包括两部分。第一部分为合金计算。需要的合金量由以下内容确定：对于每个元素来说，合金化收益率可以在数据库中定义。通过设定元素状态到0，从合金化计算中排除元素是可能的。对于目标成分中每个非零目标值的元素和每种可用的合金，下列等式可以解开：

等式形成了一套所有元素和物料的线性方程。模型通过使用Pivot法则解决了此等式以达到所有被考虑元素的目标含量。如果在目标成分中只显示一个元素的最大或最小值，等式將相应被修改。

三、结论

精炼炼钢模型是一套非常复杂的系统，它的应用可以使精炼炼钢高精化、连续化、自动化、高效化发展。我们要不断追求最新的技术和工艺使我国炼钢自动化水平得到有效的提高。