煉鋼精煉連鑄工藝生產(chǎn)高碳鋼的質(zhì)量控制

李濤 邯鋼一煉鋼

轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)實際時常會產(chǎn)生一些氧氣，這些氧氣的存在會對鋼產(chǎn)品質(zhì)量造成一定影響，更會影響鋼廠生產(chǎn)效益，阻礙鋼廠持續(xù)健康發(fā)展。為此，了解和掌握轉(zhuǎn)爐冶煉以及煉鋼生產(chǎn)實際，氧氣產(chǎn)生的危害，并采用科學(xué)合理的脫氧工藝，對提高鋼產(chǎn)品質(zhì)量，提高鋼廠生產(chǎn)產(chǎn)能，從推動鋼廠持續(xù)健康發(fā)展有著非常重要的現(xiàn)實意義。

一、煉鋼過程中質(zhì)量影響因素分析

從現(xiàn)階段的煉鋼實踐分析來看，對煉鋼產(chǎn)生影響的因素是多樣的，所以在實踐中需要做好各方面的控制。研究表明，在煉鋼的各個環(huán)節(jié)，無論是原料的供給還是設(shè)備的操作，亦或者是工藝利用與組織控制等，都會對煉鋼產(chǎn)生顯著的影響，因此需要對各環(huán)節(jié)進行控制，從而使其達到基本的要求。就目前的分析來看，在煉鋼的過程中，氧含量是影響煉鋼質(zhì)量的一個重要因素，尤其是在氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉中，鋼水氧含量的控制情況會對鋼水的質(zhì)量造成影響，文章主要研究轉(zhuǎn)爐煉鋼實踐中脫氧工藝的實施。

二、質(zhì)量控制措施

（一）斷面控制措施

針對薄規(guī)格中高碳鋼，主要手段是要降低工作輥溫度，增加冷卻水的冷卻效果。因此需采取以下手段：適當降低中間坯的粗軋出口溫度；增加工作輥冷卻水流量及壓力；必要時放慢軋制節(jié)奏，確保工作輥有足夠的冷卻時間；生產(chǎn)前盡量采用一類輥，確保輥型較好，通過竄輥來發(fā)揮CVC的作用；在生產(chǎn)中將薄規(guī)格帶鋼放在計劃中靠前位置軋制完畢。

（二）人工操作

當高碳鋼對接焊的電阻值高時，整個鉚接溫度過高而不能形成原始奧氏體主導(dǎo)組織的粗略回歸。在轉(zhuǎn)變過程中，殘余奧氏體傾向于在晶界聚集并生長，晶粒粗大而長，氬弧焊接頭的強度增加，局部塑性差。另外，當拉絲變形較大時，會繼續(xù)拉絲，鉚接溫度降得太高，焊縫處的各種金屬不會相互融化，金屬材料的塑性形狀差，焊接時在電阻對焊過程中，花會開裂，理想的粘接效果會很差，總的回火溫度和時間不合適，粗晶粒（例如不均勻的晶粒）不會被細化，從而完全消除了殘留的脆性相關(guān)結(jié)構(gòu)和殘留物在氬弧焊過程中，由于壓縮應(yīng)力，焊頭的局部可塑性差，易斷裂。

（三）多工序協(xié)同

煉鋼-連鑄生產(chǎn)過程存在諸多不確定性和隨機性的擾動因素，如任務(wù)擾動、設(shè)備擾動、生產(chǎn)工藝擾動、工序擾動等.然而，當前煉鋼-連鑄過程的調(diào)控主要側(cè)重于對單體工序或操作過程的控制，對流程運行的綜合管控不足.當某一工序出現(xiàn)生產(chǎn)擾動時，其他工序難以及時有效地做出調(diào)整來改變生產(chǎn)節(jié)奏以消除或減弱擾動對于生產(chǎn)的影響。工序工藝控制和生產(chǎn)調(diào)度相互脫節(jié)，無法解決煉鋼-連鑄過程復(fù)雜的動態(tài)調(diào)度問題，因此，開展多工序協(xié)同控制與優(yōu)化的研究是解決煉鋼-連鑄過程動態(tài)調(diào)度問題的趨勢.多工序協(xié)同即綜合考慮多工序工藝與產(chǎn)品質(zhì)量的協(xié)同控制，具有自優(yōu)化、自決策功能的動態(tài)調(diào)度是實現(xiàn)煉鋼-連鑄過程多工序協(xié)同運行的手段.基于煉鋼-連鑄過程物質(zhì)流運行特點，結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，形成煉鋼-連鑄全流程協(xié)同控制與優(yōu)化的建模理論、方法，構(gòu)建各關(guān)鍵工序工藝控制、質(zhì)量管控與生產(chǎn)調(diào)度的協(xié)同機制。本文采用分布式多智能體技術(shù)，建立工藝模型智能體（煉鋼、精煉、連鑄）、動態(tài)調(diào)度智能體、產(chǎn)品質(zhì)量管控智能體，根據(jù)動態(tài)調(diào)度智能體和工藝控制智能體執(zhí)行結(jié)果，對產(chǎn)品質(zhì)量管控智能體進行反饋和質(zhì)量預(yù)測，對出現(xiàn)的實時擾動，適時調(diào)整工藝參數(shù)和調(diào)度策略，實現(xiàn)煉鋼-連鑄過程多工序工藝控制、質(zhì)量管控與調(diào)度之間的協(xié)同控制。

（四）真空脫氧法

這種脫氧方式是利用抽真空的手段，創(chuàng)造一種真空環(huán)境，使鋼包內(nèi)的鋼液位于真空條件下，將鋼液中碳氧平衡有效打破，增加氧和碳的反應(yīng)，并形成CO氣體，像鋼液之外溢出，提高其脫氧作用，通過真空脫氧方法進行鋼液脫氧，實際操作時，可將一些惰性的氬氣吹入其中，并和鋼液充分攪拌，提升鋼液內(nèi)碳氧反應(yīng)水平，并生成一氧化碳。鋼液利用真空脫氧法脫氧時，會產(chǎn)生CO，鋼液不會受其污染，逸出的CO氣泡對增強鋼液攪拌具有重要的作用，提升反應(yīng)效果，增強脫氧作用，還能控制石灰和脫氧劑的消耗減少成本投入。如鋼液脫氧過程當中，非過氧化爐每次可以減少2229元的成本，而過氧化爐可以減少3000元的成本，這種脫氧手段具有較好的效果，而且還能有效減少成本投入，因此，轉(zhuǎn)爐煉鋼過程當中這種方法應(yīng)用比較普遍。

三、結(jié)語

鋼鐵制造流程是一個多組元、多相態(tài)、多層次、多尺度、開放性的、動態(tài)有序的復(fù)雜過程。是實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降耗、降本增效的重要手段。隨著機械化、自動化、信息化技術(shù)的發(fā)展，煉鋼廠單體工序工藝的控制水平和產(chǎn)品質(zhì)量有了很大的提高，近年來先后出現(xiàn)了一系列新工藝、新技術(shù)，如轉(zhuǎn)爐智能煉鋼技術(shù)、連鑄機自動加渣技術(shù)等，而要提高鋼鐵企業(yè)自身的競爭力，除了不斷優(yōu)化工序工藝與產(chǎn)品質(zhì)量的控制，還要優(yōu)化流程的多工序協(xié)同運行控制。