数据分析在转炉冶炼生产中的应用研究

2020-12-19唐璟

中国金属通报 2020年11期

唐璟

（酒钢集团榆中钢铁有限责任公司，甘肃兰州 730000）

随着时代的进步，冶炼行业也得到了进一步发展，并对其提出了新要求。为了与时代发展相适应，加快生产速度，增强生产质量，需要以数据分析的方式及时发现并解决生产过程中存在的问题，减少对生产质量的影响因素，早日实现预期生产目标，满足社会发展需求。

1 转炉冶炼的相关概述

转炉冶炼具有系统性、复杂性特征，主要是将废钢铁、铁水等炼成钢，此钢中包含着一定的化学成分。现阶段，转炉炼钢已经成为较为常见的炼钢生产方式。在实际生产过程中，不仅存在很多不稳定性的因素，而且还涉及到众多数据参数，其数据与最终生产效果息息相关。因此，要做好数据分析工作，确保数据记录的真实性，以便随时掌握转炉冶炼生产状态，将质量问题扼杀在萌芽中，实现理想的生产效果。

2 数据分析在转炉冶炼生产中的应用

2.1 生产条件

转炉冶炼生产过程中，需要对相关参数进行明确。在本研究中，所分析的对象为：某钢厂120t转炉生产数据。氧枪操作方式主要有三种：第一种为恒流量方式，第二种为恒压方式，第三种为变枪位方式。3.95为供氧强度（标准）/m3·（min·t）-1[1]。

铁水条件主要有以下几个，其中其温度应该在1300～13800（单位：℃）之间。W（SI）、W（C）、W（P）分别为：0.3% ～ 0.6%、4.0%～4.5%、≤0.10%。

在转炉冶炼生产中，造渣剂是比不可少的，使用频率较高的有三种，一是轻烧白云石，二是石灰，三是烧结矿。

2.2 高碳钢的冶炼生产数据

通常情况下，在进行车轮圈、扁圆弹簧的编制中，需要借助高碳钢。在具体使用中，为了提升生产水平，增强产品质量，需要对高碳钢中夹杂物和相应成分进行科学合理的控制[1]。为了实现良好的控制效果，应该对转炉生产中磷的一次命中率进行有效控制，并逐步提升出钢温度，进而可为高碳钢的冶炼生产提供有利条件，达到减少夹杂物的目的，对生产效率与质量的提高具有重要意义。

2.2.1 转炉对高碳钢的控制要求

其主要控制对象为温度的控制、W（P）的控制和W（C）的控制，具体而言，其分别应该保证在大于或者等于1620（单位：℃）、大于等于0.016%和大于等于0.08%。

2.2.2 样本收集及问题梳理

数据分析在转炉冶炼生产的应用过程中，样本收集及问题梳理是关键环节之一。一般来说，为了实现理想的数据分析效果，需要至少花费60天进行数据收集工作，也就是要对688炉高碳钢生产数据进行整理，确保数据的全面性，为数据分析工作开展奠定良好的基础[3]。与此同时，还需要做好相关问题的梳理分析工作，具体如下：

其一，通过对磷一次命中率分析可知，其仅达到了61.3%，离预期目标还很远，有较大的改进空间，为保证质量，需要对此问题加以解决，进一步提高磷一次命中率。

其二，通过对实际产生中溢渣参数、喷溅比整理可知，其分别为19.7%、40.4%。可见，溢渣、喷溅比较严重，还需要继续改进[4]。

其三，终点温度与终点碳含量也不够理想，其分别为1621（单位：℃）、0.09%。因此，需要加大控制力度，提升控制水平。

2.2.3 加料数据分析

在数据分析工作开展中，加料数据的分析是不容忽视的。通过数据分析结果可确保转炉加料优化的针对性，实现良好的优化效果，进而能够促使生产质量提升。主要是因为在对加料数据开展分析过程中，能够为高磷容炉渣的获取提供依据，进而获得适当碱度的高磷容炉渣。该炉渣具有独特的优势，不仅具有良好的流动性，而且在操作上还表现了化渣快的特征，具有较强的经济性，可为转炉冶炼生产提供有利条件。

第一，经济性有效数据的确定。在确定经济性有效数据方面，应记录每一炉终渣碱度参数及副枪检测结果，此过程应该注重顺序性，主要是按照先后顺序来开展此项工作[5]。在此基础上，还需要开展数据对比工作，以便了解相应的变化。具体而言可借助坐标系进行相应的计算，纵坐标与横坐标分别为副枪TSC-P实际检测结果和终渣碱度，通过相关计算与分析可知，副枪TSC检测磷、碱度R与脱磷效果、物料使用效率呈反比，与成本呈正比。也就是说TSC-P和R控制越低，所需要投入的成本就越少，而脱离效果会更加，可促使物料的使用效率提升。

第二，加料、辅料消耗对脱磷效果的影响。在本次研究中，主要是将276炉数据作为主要的研究对象。在实际研究中，对其进行了合理划分，分为四个样本，分别用a、b、c、d来代替。针对于该数据的分析，以往的方式过于落后，难以全面展现针对于装土量及铁水成分，辅料消耗所产生的具体影响。因此，需要对传统的分析方式进行创新，进行辅料的转化，如以单位质量的硅消耗作为主要形式进行转换，并采取相应的计算方式。此过程中，需借助相应的公式进行计算，即，通过科学合理的计算，可提升分析结果的准确性[6]。在对有关参数开展对比之后，发现样本一次脱磷率逐渐呈下降趋势，具体而言：

a样本：铁水、铁水硅、TSC-P、TSC温度、铁水温度、一批料碱度、终渣碱度、一批料比例分别为：115t、0.34%、0.013%、1614℃、1390℃、1.54、2.41、0.6。废钢、铁水磷、TSC吹炼时间、一批料石灰量、一批料轻烧量、一批烧结矿量、一批轻烧理论需求量、总轻烧理论需求量、总石灰量、总轻烧量、总烧结矿矿量分别为：12.93t、0.082%、653s、3.42、2.05、3.71、2.65、7.88、6.21、2.05、6.15。

b样本：铁水、铁水硅、TSC-P、TSC温度、铁水温度、一批料碱度、终渣碱度、一批料比例分别为：109.9t、0.4%、0.0.187%、1619℃、1362℃、2.1、2.84、0.65。废钢、铁水磷、TSC吹炼时间、一批料石灰量、一批料轻烧量、一批烧结矿量、一批轻烧理论需求量、总轻烧理论需求量、总石灰量、总轻烧量、总烧结矿矿量分别为：13.39t、0.08%、690s、4.05、7.6、3.17、2.03、9.49、5.49、12.65、0.65。

c样本：铁水、铁水硅、TSC-P、TSC温度、铁水温度、一批料碱度、终渣碱度、一批料比例分别为：116.5t、0.41%、0.0202%、1608℃、1367℃、2.22、2.61、0.62。废钢、铁水磷、TSC吹炼时间、一批料石灰量、一批料轻烧量、一批烧结矿量、一批轻烧理论需求量、总轻烧理论需求量、总石灰量、总轻烧量、总烧结矿矿量分别为：15.15t、0.081%、693s、4.51、7.23、6.35、1.39、9.02、5.1、11.29、12.71。

d样本：铁水、铁水硅、TSC-P、TSC温度、铁水温度、一批料碱度、终渣碱度、一批料比例分别为：115.3t、0.45%、0.0398%、1610℃、1365℃、1.51、2.82、0.43。废钢、铁水磷、TSC吹炼时间、一批料石灰量、一批料轻烧量、一批烧结矿量、一批轻烧理论需求量、总轻烧理论需求量、总石灰量、总轻烧量、总烧结矿矿量分别为：16.06t、0.076%、671s、3.15、4.23、2.8、2.97、13.14、5.54、12.61、8.08。

以样本a为标杆，进行对比可知，不同样本之间相关参数存在一定的差异性。相对而言，在碱度控制上，较差样本表现了偏高的形式，可能会减缓化渣的速度，难以确保获得良好的炉渣流动效果。从烧结矿方面来看，要想提升脱磷效果，需要进行适当的添加和调整。在该环节中，应该重点考虑温度因素。从轻烧加入量来看，针对于较差样本而言，不仅一批轻烧加入量与相关要求标准不符合，而且总轻烧也远远超过了理论需求。在此情况下，容易导致氧化镁渣中过饱和太多，在很大程度上对渣的流动性产生了不良影响，无法保证脱磷效果。

为了对转炉冶炼生产质量进行改善和优化，需要加强对样本A烧结矿、终渣碱度、轻烧量等数据进行标准化处理，在其达到相关标准的基础上，可以此为依据进行加料方案的制定，促使数据分析更加准确，为实际生产工作开展奠定基础[7]。

2.3 枪位优化

将数据分析应用在转炉冶炼过程中，之所以要进行枪位优化，主要是为了促使生产过程更加稳定，获取合适的炉渣氧化性，进而为脱磷工作的开展做准备[8]。另外，枪位对喷溅、终点碳氧都具有重要影响，所以枪位控制是十分必要的。在实际控制时，需要将终点碳控制在≥0.01%，以便促使终点氧含量降低。这就需要促使枪位对供氧速度提供相应的保障。在转炉冶炼生产中，喷溅问题是比较常见的，主要是以前期喷溅为主。例如，当前期渣氧化性处于较强的状态下，便会埋下隐患，提升喷溅问题出现的可能性。为了避免此问题发生，需要对前期枪位进行压低，做好相应的调整工作。如，如果之前的吹炼高度为190（单位：cm），那么需要将其调整至180（单位：cm）。通过科学的调整，可对上述问题进行有效解决，增强生产质量。