【文章內容簡介】 eO的增加，熔渣熔化溫度明顯降低，影響濺渣層的抗侵蝕性能。在確定FeO含量時要考慮堿度和MgO含量，以盡可能提高熔渣熔化溫度為原則。我國濺渣護爐的實踐認為FeO取12%～18%較合理。（3）爐渣粘度的控制過低的爐渣粘度有利濺渣的操作，即易濺起、掛渣、且均勻，但由于渣層過薄，會在搖爐時掛渣流落；而粘度過大，濺渣效果差，耳軸、渣線處不易濺到，且爐底易上漲，爐膛變形，所以粘度需要根據實際情況合理調整。爐渣過熱度增高、粘度下降，這也需要一并考慮進去?！R渣操作參數控制為了在盡可能短的時間內將爐渣均勻噴敷在整個爐襯表面而形成有足夠厚度的致密濺渣層，必須控制好濺渣操作手段，即根據爐形尺寸，來控制噴吹N2氣壓力和流量、槍位、噴槍結構尺寸等噴濺參數。（1）N2壓力與流量：一般來說，當N2壓力和流量與氧氣工作壓力和流量接近時，可取得較好濺渣效果?！?，流量為48000～53000NM3 /ｈ。（2）槍位：槍位是非常重要的參數，它直接影響濺渣量、濺渣高度。另外，最大濺渣量與一定的槍位存在對應關系，過低或過高的槍位都會使濺渣量減少。當需要有更高的濺渣高度，同時減少爐底上漲趨勢，則可采用低槍位操作，反之采用高槍位。各廠應根據自己的實際來摸索控制槍位的經驗。一般來說，槍位可在1～。（3）噴濺時間：～4min。（4）噴槍夾角：許多廠家的經驗表明采用12176。夾角比較理想。除了以上因素外，出鋼溫度也是影響濺渣效果的重要因素。綜上所述，為了獲得較為理想的濺渣效果，需采取如下措施：（1）爐襯材質不能因實行濺渣護爐技術而降低，對使用鎂碳磚而言，其碳含量應控制為下限；（2）控制和降低終渣FeO含量；（3）合理調整終渣MgO含量；（4）提高濺渣層熔化性溫度，降低爐渣過熱度；（5）降低出鋼溫度。 濺渣護爐的優(yōu)點及負面影響濺渣護爐的優(yōu)點表現為：（1）大幅度降低耐材消耗。如美國印第安納州LTＶ哈伯廠爐齡達到15658爐時，。（2）大大提高轉爐作業(yè)率，達到高效增產目的。如LTV廠轉爐作業(yè)率由78%提高到97%。阿爾戈馬廠因此每年增產5萬t。（3）投資回報率高。美國阿爾戈馬廠投資回收期不到一年。濺渣護爐綜合效益每噸鋼大約為2～10元。盡管濺渣護爐有明顯的優(yōu)點，但它帶來的負面影響也不得不引起十分注意。如爐底上漲問題，設備維修的協(xié)調問題，經濟爐齡問題等。最嚴重的還是爐底上漲大大影響復吹效果的問題。通常采用濺渣護爐技術后，底吹透氣磚的壽命均≤3000爐。這意味著從3000爐以后，復吹效果大大減弱甚至完全沒有。表3示出不同濺渣護爐和復吹狀況下吹煉終點[%C][%O]的變化。美國內陸鋼廠在采用濺渣護爐技術后，吹煉低碳鋼終點[%C][%O]。這可以認為基本上不再保留復吹轉爐那種明顯的冶金特征。這也就是為什么日本和歐洲大部分鋼廠不愿采用濺渣護爐技術的根本原因。特別是日本尤為如此。因為從80年代中期以來，日本鋼鐵界一直奉行“大規(guī)模、廉價生產高質量潔凈鋼”的指導思想，致力開發(fā)完美“鐵水三脫+少渣復吹精煉”的系統(tǒng)技術，而濺渣護爐帶來的負面影響與此指導思想是相違背的。我國裝備優(yōu)良、有能力生產雙高產品的鋼廠也應該，且已經在重新評估這項技術，非常有必要考慮“經濟爐齡”這個概念。如圖25所示，在目前復吹與濺渣爐齡尚不能同步的前提下，選擇圖中D區(qū)域爐齡可使綜合生產成本降至最低。表3　不同濺渣和復吹條件終點[%C][%O]積轉爐復吹狀況[%Ｃ][%Ｏ]積未采用濺渣時0022～采用濺渣后有復吹時～采用濺渣后無復吹時～圖25 生產率、成本與爐齡關系A—爐襯費用 B—噴補及無復吹合金消耗增加費用A+B—綜合成本 C—爐子生產率 D—最佳爐齡另外，已經有不少鋼廠開始研究如何在濺渣護爐的條件下將復吹冶金效應最大限度地保持下去。如武鋼三煉鋼廠對2號轉爐的濺渣護爐工藝進行了半年多的探索，以控制終點[%C][%O]≤，借助于激光爐襯測厚裝置，對影響爐底上漲的各種影響因素，包括終渣特性、濺渣操作的工藝參數等進行調查，初步摸清了它們之間的關系（圖26），以致能采取一些有針對性的措施初步達到目的。如圖27所示，到2號爐爐齡達4500次時，[%C][%O]。這項工作仍在繼續(xù)中。圖26 底吹透氣磚覆蓋渣層厚度與吹煉終點[%C][%O]積的關系圖27 吹煉終點[%C][%O]積隨爐齡變化情況. 轉爐節(jié)能和負能煉鋼的實現 概述20世紀末由于世界性資源匱乏，鋼鐵市場的競爭日益激烈，由于鋼鐵工業(yè)是能源和資源密集型產業(yè)，能源消耗成本隨著工藝的變化和燃料價格的上漲，在產品成本中所占比例越來越大，在追求產品質量和效益的今天，節(jié)約能源就顯得更為重要。從1978年開始我國鋼鐵工業(yè)把節(jié)能工作放到主要位置，1978年至1998年20年間綜合能耗由噸鋼耗煤量的2520Kg下降到1290Kg，%。%，%，鋼產量增長所需能源的1 3是靠節(jié)約解決的。1978年鋼鐵工業(yè)的能耗占全國總能耗的13%，1998年已降為0%以下，1998年是我國鋼鐵工業(yè)節(jié)約能源提高效益取得重要成績的一年，全行業(yè)節(jié)能量達到00萬t標準煤，節(jié)能效益34億元。但是由于企業(yè)管理不善，工藝落后，我國鋼鐵企業(yè)平均耗能指標遠低于國際水平。據統(tǒng)計，1998年我國大、中型鋼鐵生產企業(yè)可比能耗的噸鋼耗煤量為01Kg，比日本高245Kg，高出37%。我國鋼鐵企業(yè)能耗高，除與設備、技術和管理等有關外，鐵鋼比高、連鑄比低、連鑄坯熱送熱裝率低、原燃料質量差、大型節(jié)能設備普及低有關。因此，鋼鐵工業(yè)存在巨大的節(jié)能潛力，在鋼鐵工業(yè)的發(fā)展中貫徹可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，大力降低能耗、節(jié)能資源是我們義不容辭的責任。 轉爐煉鋼的熱工特點對轉爐煉鋼過程所作的物料平衡和熱平衡可以看出，轉爐煉鋼具有以下熱工特點：（1）熱量主要來源于鐵水的物理熱和化學熱。其中鐵水的物理熱占主要地位，因此鐵水溫度是關鍵因素。眾所周知，鐵水是高能值原料，利用熱工特點，降低鐵水消耗是降低煉鋼能耗的關鍵。（2）元素的氧化放熱，其中碳、硅占主導地位。以上兩點構成煉鋼熱量總收入。通常，這些熱量除滿足終點鋼水溫度外，尚有較大富余熱量，這就為多加廢鋼創(chuàng)造了條件。另外，轉爐熱效率一般為70%～75%，剩余熱量為爐渣、爐氣及其他熱損失帶走。因而，如何充分利用轉爐熱量、回收剩余熱量也是轉爐節(jié)能工作的重要方面。 轉爐煉鋼的直接能源消耗煉鋼過程需要消耗一部分直接能源，通常稱之為燃、動力，主要包括氧氣、電力、煤氣、氮氣、氬氣、壓縮空氣、水、蒸汽等等。圖28示出比較典型的轉爐工序能耗結構，其中氧氣和電力的消耗占60%，是直接能耗的主要部分。圖28 某廠轉爐工序能源消耗比例圖 轉爐能量的回收吹煉過程以碳氧反應為基礎，生成物主要是CO（俗稱煤氣），也有少量CO2。在爐內生成的CO氣體約有1600℃，其能量約為2GJ/t。這部分能量表現為爐氣的顯熱和潛熱，回收這部分能量是節(jié)能的重要措施，約有80%以上的顯熱和潛熱可被回收。回收的方法有燃燒法和未燃法，我國大部分鋼廠采用未燃法，即回收未燃燒的煤氣，同時回收由高溫煙氣顯熱產生的鍋爐蒸汽。 轉爐工序能耗計算工序能耗是指某工序中生產1噸合格產品直接消耗的能源量，它是衡量工序能耗水平的指標。據此，通常用下式來計算轉爐工序能耗：轉爐工序能耗=（轉爐工序消耗的總能源量回收的工序總能源量）/統(tǒng)計期內合格鋼水量由于能源種類繁多，品質各異，需要有統(tǒng)一的度量單位。每噸鋼耗煤量（標準煤）就是實際生產中規(guī)定采用的能耗計算單位。在具體計算工序能耗時須按照能源介質的等價折算系數統(tǒng)一折算為標準煤。除了轉爐工序能耗外，轉爐鋼廠工序能耗也是衡量能耗水平的重要指標。它是鐵水處理、煉鋼、二次精煉及連（模）鑄全部工序能耗的反映，其計算公式為：轉爐鋼廠工序能耗=（轉爐鋼廠消耗的總能源量回收的總能源量）/統(tǒng)計期內合格鋼坯（錠）產量轉爐鋼廠工序能耗隨連鑄比的提高而升高，但對整個鋼鐵企業(yè)生產流程而言卻大大降低總的能耗。消耗能量回收能量時，耗能為正值；消耗能量回收能量=零時，稱零能煉鋼；消耗能量回收能量，稱負能煉鋼。 轉爐煉鋼的主要節(jié)能途徑轉爐生產的能耗具有這樣的特點，即消耗的直接能源并不多，但消耗的間接能源如鐵水、耐材、合金等卻很多，同時能量的回收有很大潛力。因此，轉爐節(jié)能應在降低直接能源、間接能源和提高能量回收三方面同時做好工作。（1）降低直接能耗主要措施有：①提高轉爐作業(yè)率，提高產量，降低除氧氣外其他能源介質的消耗；②提高終點控制水平，減少補吹，降低氧耗；③合理組織生產，減少設備啟動和空轉；④加強管理，減少能源介質的“跑、冒、滴、漏”；⑤廣泛采用節(jié)能技術，降低各種能源消耗。（2）降低間接能耗主要措施有：①降低鐵水消耗、降低鐵鋼比。主要是通過提高吹煉控制水平，降低石灰消耗以降低過程溫降、降低出鋼溫度達到多加廢鋼的目的。武鋼三煉鋼通過采取各項措施，（見圖29），為全公司降能做出重要貢獻。圖29 武鋼三煉鋼廠鐵鋼比下降趨勢②通過采用計算機控制煉鋼、復吹、濺渣護爐等技術，大大降低鋼鐵料、耐材、合金、熔劑的消耗。（3）提高回收能量①提高煤氣回收水平，重點提高噸鋼回收量及熱值；②提高蒸汽回收水平。 轉爐負能煉鋼的實現通過提高產量規(guī)模，努力降低直接能耗和提高煤氣回收水平，轉爐實現負能煉鋼是完全可能的。，（當年全廠連鑄比約為70%）。武鋼三煉鋼廠2000年1～6月產鋼151萬t，全廠（全連鑄），見圖30，（），預測產量≥420萬t時，全廠將實現負能煉鋼。圖30 武鋼第三煉鋼廠煉鋼工序能耗變化趨勢圖 計算機控制煉鋼 計算機控制煉鋼的發(fā)展概要最初的計算機控制煉鋼是用數字計算機計算鐵水、廢鋼和石灰用量，采用靜態(tài)模型在線對終點碳含量和溫度進行控制。20世紀70年代后，隨著計算機應用飛速的發(fā)展和數學模型的研制與開發(fā)，加上采用副槍監(jiān)測、爐氣分析和聲納噪音分析，計算機控制煉鋼取得突破性進展。近期成熟的計算機控制煉鋼，其數學模型是以冶金反應機理和傳輸理論為基礎，以經驗或半經驗關系式和數據為補充，以數值計算方法為手段的半機理半經驗模型，以運行速度不斷提高的計算機和副槍監(jiān)測、爐氣分析和聲納噪音分析為工具，使過程預測、優(yōu)化和工藝過程控制日臻完善。而基于神經網絡、模糊控制的（預報—控制型）專家系統(tǒng)模型近幾年發(fā)展得也相當迅速。 計算機控制煉鋼的優(yōu)點與經驗煉鋼比較，計算機控制煉鋼具有以下優(yōu)點：1）較精確地計算吹煉參數。計算機控制煉鋼計算模型是半機理半經驗的模型，且可不斷優(yōu)化，比經驗煉鋼的粗略計算精確得多，因此其吹煉所需的氧量和造渣劑用量控制在最佳范圍；2）無倒爐出鋼。計算機控制煉鋼后吹率一般8%，比經驗煉鋼少一半以上，其煉鋼時間縮短5～10min，合金和耐材消耗明顯降低；3）終點命中率高。計算機控制煉鋼終點命中率，一般水平≥80%，先進水平≥90%，比經驗煉鋼終點命中率60%左右大幅提高，因此鋼水中氣體含量低，鋼水質量改善。 煉鋼計算機控制系統(tǒng)的結構及其功能（1）計算機控制系統(tǒng)的結構煉鋼計算機控制系統(tǒng)一般分三級：管理級（三級機）、過程級（二級機）、基礎自動化級（一級機），圖8是某廠煉鋼計算機系統(tǒng)結構圖。圖8 某廠煉鋼計算機系統(tǒng)結構圖（2）計算機煉鋼過程控制的功能計算機控制煉鋼以過程計算機控制為核心，實行對冶煉全過程的參數計算和優(yōu)化、數據和質量跟蹤、生產順序控制和管理。圖9是某廠煉鋼過程計算機（二級機）系統(tǒng)控制框圖。圖9　煉鋼過程計算機系統(tǒng)控制框圖計算機過程控制的功能包括：———從管理計算機接收生產和制造計劃———向上傳輸一級系統(tǒng)的過程數據———向一級系統(tǒng)下達設定值主要下達項目包括：熔煉號，熔劑的重量，吹氧量，吹煉模式（吹煉槍位、供氧曲線、熔劑加料時間和質量比例、底吹曲線，副槍下槍時間和高度），動態(tài)過程的吹氧量和冷卻劑加入量?！獜幕炇医邮砧F水、鋼和爐渣的成分分析數據——建立鋼種字典———完成轉爐裝料計算———完成轉爐動態(tài)吹煉的控制計算———生成冶煉記錄———將生產數據傳送到管理計算機 靜態(tài)和動態(tài)模型轉爐煉鋼數學模型是用數學式來定量表達吹煉過程所關心的主要參數，如化學元素和熔池溫度在吹煉過程中的變化規(guī)律，以及各種操作因素對這些參數的影響；按建立數學模型所采用的方法，數學模型可分為理論模型（機理模型）、統(tǒng)計模型和經驗模型等；按數學模型所描述的變量在過程中的狀態(tài)不同，數學模型又可分為靜態(tài)模型和動態(tài)模型，而靜態(tài)模型和動態(tài)模型是目前在計算機控制煉鋼中普遍采用的較成熟的數學模型。（1）靜態(tài)模型靜態(tài)模型是依據初始條件（如鐵水的質量、成分和溫度；廢鋼的質量和分類），要求的終點目標（如終點溫度、終點成分），以及參考爐次的參考數據，計算出本爐次的氧耗量，確定各種副原料的加入量和吹煉過程中氧槍的高度。靜態(tài)模型計算是假定整個爐役的冶煉參數與目標值的關系是一個連續(xù)函數。即在同一原料條件下，采用同樣的吹煉工藝，則應獲得相同的冶煉效果?；竟饺缦拢菏街小　緺t次計算的終點目標值；　———參考爐次的實際目