【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(shí)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(guó)濺渣護(hù)爐的實(shí)踐認(rèn)為FeO取12%～18%較合理。（3）爐渣粘度的控制過(guò)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(guò)薄，會(huì)在搖爐時(shí)掛渣流落；而粘度過(guò)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(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整。爐渣過(guò)熱度增高、粘度下降，這也需要一并考慮進(jìn)去?！R渣操作參數(shù)控制為了在盡可能短的時(shí)間內(nèi)將爐渣均勻噴敷在整個(gè)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(jù)爐形尺寸，來(lái)控制噴吹N2氣壓力和流量、槍位、噴槍結(jié)構(gòu)尺寸等噴濺參數(shù)。（1）N2壓力與流量：一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)N2壓力和流量與氧氣工作壓力和流量接近時(shí)，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(shù)，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(duì)應(yīng)關(guān)系，過(guò)低或過(guò)高的槍位都會(huì)使濺渣量減少。當(dāng)需要有更高的濺渣高度，同時(shí)減少爐底上漲趨勢(shì)，則可采用低槍位操作，反之采用高槍位。各廠應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際來(lái)摸索控制槍位的經(jīng)驗(yàn)。一般來(lái)說(shuō)，槍位可在1～。（3）噴濺時(shí)間：～4min。（4）噴槍夾角：許多廠家的經(jīng)驗(yàn)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(zhì)不能因?qū)嵭袨R渣護(hù)爐技術(shù)而降低，對(duì)使用鎂碳磚而言，其碳含量應(yīng)控制為下限；（2）控制和降低終渣FeO含量；（3）合理調(diào)整終渣MgO含量；（4）提高濺渣層熔化性溫度，降低爐渣過(guò)熱度；（5）降低出鋼溫度。 濺渣護(hù)爐的優(yōu)點(diǎn)及負(fù)面影響濺渣護(hù)爐的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：（1）大幅度降低耐材消耗。如美國(guó)印第安納州LTＶ哈伯廠爐齡達(dá)到15658爐時(shí)，。（2）大大提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)率，達(dá)到高效增產(chǎn)目的。如LTV廠轉(zhuǎn)爐作業(yè)率由78%提高到97%。阿爾戈馬廠因此每年增產(chǎn)5萬(wàn)t。（3）投資回報(bào)率高。美國(guó)阿爾戈馬廠投資回收期不到一年。濺渣護(hù)爐綜合效益每噸鋼大約為2～10元。盡管濺渣護(hù)爐有明顯的優(yōu)點(diǎn)，但它帶來(lái)的負(fù)面影響也不得不引起十分注意。如爐底上漲問(wèn)題，設(shè)備維修的協(xié)調(diào)問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)爐齡問(wèn)題等。最嚴(yán)重的還是爐底上漲大大影響復(fù)吹效果的問(wèn)題。通常采用濺渣護(hù)爐技術(shù)后，底吹透氣磚的壽命均≤3000爐。這意味著從3000爐以后，復(fù)吹效果大大減弱甚至完全沒(méi)有。表3示出不同濺渣護(hù)爐和復(fù)吹狀況下吹煉終點(diǎn)[%C][%O]的變化。美國(guó)內(nèi)陸鋼廠在采用濺渣護(hù)爐技術(shù)后，吹煉低碳鋼終點(diǎn)[%C][%O]。這可以認(rèn)為基本上不再保留復(fù)吹轉(zhuǎn)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(hù)爐技術(shù)的根本原因。特別是日本尤為如此。因?yàn)閺?0年代中期以來(lái)，日本鋼鐵界一直奉行“大規(guī)模、廉價(jià)生產(chǎn)高質(zhì)量潔凈鋼”的指導(dǎo)思想，致力開(kāi)發(fā)完美“鐵水三脫+少渣復(fù)吹精煉”的系統(tǒng)技術(shù)，而濺渣護(hù)爐帶來(lái)的負(fù)面影響與此指導(dǎo)思想是相違背的。我國(guó)裝備優(yōu)良、有能力生產(chǎn)雙高產(chǎn)品的鋼廠也應(yīng)該，且已經(jīng)在重新評(píng)估這項(xiàng)技術(shù)，非常有必要考慮“經(jīng)濟(jì)爐齡”這個(gè)概念。如圖25所示，在目前復(fù)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(chǎn)成本降至最低。表3　不同濺渣和復(fù)吹條件終點(diǎn)[%C][%O]積轉(zhuǎn)爐復(fù)吹狀況[%Ｃ][%Ｏ]積未采用濺渣時(shí)0022～采用濺渣后有復(fù)吹時(shí)～采用濺渣后無(wú)復(fù)吹時(shí)～圖25 生產(chǎn)率、成本與爐齡關(guān)系A(chǔ)—爐襯費(fèi)用 B—噴補(bǔ)及無(wú)復(fù)吹合金消耗增加費(fèi)用A+B—綜合成本 C—爐子生產(chǎn)率 D—最佳爐齡另外，已經(jīng)有不少鋼廠開(kāi)始研究如何在濺渣護(hù)爐的條件下將復(fù)吹冶金效應(yīng)最大限度地保持下去。如武鋼三煉鋼廠對(duì)2號(hào)轉(zhuǎn)爐的濺渣護(hù)爐工藝進(jìn)行了半年多的探索，以控制終點(diǎn)[%C][%O]≤，借助于激光爐襯測(cè)厚裝置，對(duì)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(shù)等進(jìn)行調(diào)查，初步摸清了它們之間的關(guān)系（圖26），以致能采取一些有針對(duì)性的措施初步達(dá)到目的。如圖27所示，到2號(hào)爐爐齡達(dá)4500次時(shí)，[%C][%O]。這項(xiàng)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(diǎn)[%C][%O]積的關(guān)系圖27 吹煉終點(diǎn)[%C][%O]積隨爐齡變化情況. 轉(zhuǎn)爐節(jié)能和負(fù)能煉鋼的實(shí)現(xiàn) 概述20世紀(jì)末由于世界性資源匱乏，鋼鐵市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，由于鋼鐵工業(yè)是能源和資源密集型產(chǎn)業(yè)，能源消耗成本隨著工藝的變化和燃料價(jià)格的上漲，在產(chǎn)品成本中所占比例越來(lái)越大，在追求產(chǎn)品質(zhì)量和效益的今天，節(jié)約能源就顯得更為重要。從1978年開(kāi)始我國(guó)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(chǎn)量增長(zhǎng)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(guó)總能耗的13%，1998年已降為0%以下，1998年是我國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)約能源提高效益取得重要成績(jī)的一年，全行業(yè)節(jié)能量達(dá)到00萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)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(guó)鋼鐵企業(yè)平均耗能指標(biāo)遠(yuǎn)低于國(guó)際水平。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1998年我國(guó)大、中型鋼鐵生產(chǎn)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(guó)鋼鐵企業(yè)能耗高，除與設(shè)備、技術(shù)和管理等有關(guān)外，鐵鋼比高、連鑄比低、連鑄坯熱送熱裝率低、原燃料質(zhì)量差、大型節(jié)能設(shè)備普及低有關(guān)。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(zé)任。 轉(zhuǎn)爐煉鋼的熱工特點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程所作的物料平衡和熱平衡可以看出，轉(zhuǎn)爐煉鋼具有以下熱工特點(diǎn)：（1）熱量主要來(lái)源于鐵水的物理熱和化學(xué)熱。其中鐵水的物理熱占主要地位，因此鐵水溫度是關(guān)鍵因素。眾所周知，鐵水是高能值原料，利用熱工特點(diǎn)，降低鐵水消耗是降低煉鋼能耗的關(guān)鍵。（2）元素的氧化放熱，其中碳、硅占主導(dǎo)地位。以上兩點(diǎn)構(gòu)成煉鋼熱量總收入。通常，這些熱量除滿足終點(diǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)爐熱量、回收剩余熱量也是轉(zhuǎn)爐節(jié)能工作的重要方面。 轉(zhuǎn)爐煉鋼的直接能源消耗煉鋼過(guò)程需要消耗一部分直接能源，通常稱之為燃、動(dòng)力，主要包括氧氣、電力、煤氣、氮?dú)?、氬氣、壓縮空氣、水、蒸汽等等。圖28示出比較典型的轉(zhuǎn)爐工序能耗結(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)爐工序能源消耗比例圖 轉(zhuǎn)爐能量的回收吹煉過(guò)程以碳氧反應(yīng)為基礎(chǔ)，生成物主要是CO（俗稱煤氣），也有少量CO2。在爐內(nèi)生成的CO氣體約有1600℃，其能量約為2GJ/t。這部分能量表現(xiàn)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(guó)大部分鋼廠采用未燃法，即回收未燃燒的煤氣，同時(shí)回收由高溫?zé)煔怙@熱產(chǎn)生的鍋爐蒸汽。 轉(zhuǎn)爐工序能耗計(jì)算工序能耗是指某工序中生產(chǎn)1噸合格產(chǎn)品直接消耗的能源量，它是衡量工序能耗水平的指標(biāo)。據(jù)此，通常用下式來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)爐工序能耗：轉(zhuǎn)爐工序能耗=（轉(zhuǎn)爐工序消耗的總能源量回收的工序總能源量）/統(tǒng)計(jì)期內(nèi)合格鋼水量由于能源種類繁多，品質(zhì)各異，需要有統(tǒng)一的度量單位。每噸鋼耗煤量（標(biāo)準(zhǔn)煤）就是實(shí)際生產(chǎn)中規(guī)定采用的能耗計(jì)算單位。在具體計(jì)算工序能耗時(shí)須按照能源介質(zhì)的等價(jià)折算系數(shù)統(tǒng)一折算為標(biāo)準(zhǔn)煤。除了轉(zhuǎn)爐工序能耗外，轉(zhuǎn)爐鋼廠工序能耗也是衡量能耗水平的重要指標(biāo)。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(jì)算公式為：轉(zhuǎn)爐鋼廠工序能耗=（轉(zhuǎn)爐鋼廠消耗的總能源量回收的總能源量）/統(tǒng)計(jì)期內(nèi)合格鋼坯（錠）產(chǎn)量轉(zhuǎn)爐鋼廠工序能耗隨連鑄比的提高而升高，但對(duì)整個(gè)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)流程而言卻大大降低總的能耗。消耗能量回收能量時(shí)，耗能為正值；消耗能量回收能量=零時(shí)，稱零能煉鋼；消耗能量回收能量，稱負(fù)能煉鋼。 轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要節(jié)能途徑轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的能耗具有這樣的特點(diǎn)，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(shí)能量的回收有很大潛力。因此，轉(zhuǎn)爐節(jié)能應(yīng)在降低直接能源、間接能源和提高能量回收三方面同時(shí)做好工作。（1）降低直接能耗主要措施有：①提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)率，提高產(chǎn)量，降低除氧氣外其他能源介質(zhì)的消耗；②提高終點(diǎn)控制水平，減少補(bǔ)吹，降低氧耗；③合理組織生產(chǎn)，減少設(shè)備啟動(dòng)和空轉(zhuǎn)；④加強(qiáng)管理，減少能源介質(zhì)的“跑、冒、滴、漏”；⑤廣泛采用節(jié)能技術(shù)，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(guò)提高吹煉控制水平，降低石灰消耗以降低過(guò)程溫降、降低出鋼溫度達(dá)到多加廢鋼的目的。武鋼三煉鋼通過(guò)采取各項(xiàng)措施，（見(jiàn)圖29），為全公司降能做出重要貢獻(xiàn)。圖29 武鋼三煉鋼廠鐵鋼比下降趨勢(shì)②通過(guò)采用計(jì)算機(jī)控制煉鋼、復(fù)吹、濺渣護(hù)爐等技術(shù)，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(diǎn)提高噸鋼回收量及熱值；②提高蒸汽回收水平。 轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼的實(shí)現(xiàn)通過(guò)提高產(chǎn)量規(guī)模，努力降低直接能耗和提高煤氣回收水平，轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼是完全可能的。，（當(dāng)年全廠連鑄比約為70%）。武鋼三煉鋼廠2000年1～6月產(chǎn)鋼151萬(wàn)t，全廠（全連鑄），見(jiàn)圖30，（），預(yù)測(cè)產(chǎn)量≥420萬(wàn)t時(shí)，全廠將實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼。圖30 武鋼第三煉鋼廠煉鋼工序能耗變化趨勢(shì)圖 計(jì)算機(jī)控制煉鋼 計(jì)算機(jī)控制煉鋼的發(fā)展概要最初的計(jì)算機(jī)控制煉鋼是用數(shù)字計(jì)算機(jī)計(jì)算鐵水、廢鋼和石灰用量，采用靜態(tài)模型在線對(duì)終點(diǎn)碳含量和溫度進(jìn)行控制。20世紀(jì)70年代后，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用飛速的發(fā)展和數(shù)學(xué)模型的研制與開(kāi)發(fā)，加上采用副槍監(jiān)測(cè)、爐氣分析和聲納噪音分析，計(jì)算機(jī)控制煉鋼取得突破性進(jìn)展。近期成熟的計(jì)算機(jī)控制煉鋼，其數(shù)學(xué)模型是以冶金反應(yīng)機(jī)理和傳輸理論為基礎(chǔ)，以經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式和數(shù)據(jù)為補(bǔ)充，以數(shù)值計(jì)算方法為手段的半機(jī)理半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，以運(yùn)行速度不斷提高的計(jì)算機(jī)和副槍監(jiān)測(cè)、爐氣分析和聲納噪音分析為工具，使過(guò)程預(yù)測(cè)、優(yōu)化和工藝過(guò)程控制日臻完善。而基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制的（預(yù)報(bào)—控制型）專家系統(tǒng)模型近幾年發(fā)展得也相當(dāng)迅速。 計(jì)算機(jī)控制煉鋼的優(yōu)點(diǎn)與經(jīng)驗(yàn)煉鋼比較，計(jì)算機(jī)控制煉鋼具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）較精確地計(jì)算吹煉參數(shù)。計(jì)算機(jī)控制煉鋼計(jì)算模型是半機(jī)理半經(jīng)驗(yàn)的模型，且可不斷優(yōu)化，比經(jīng)驗(yàn)煉鋼的粗略計(jì)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(wú)倒?fàn)t出鋼。計(jì)算機(jī)控制煉鋼后吹率一般8%，比經(jīng)驗(yàn)煉鋼少一半以上，其煉鋼時(shí)間縮短5～10min，合金和耐材消耗明顯降低；3）終點(diǎn)命中率高。計(jì)算機(jī)控制煉鋼終點(diǎn)命中率，一般水平≥80%，先進(jìn)水平≥90%，比經(jīng)驗(yàn)煉鋼終點(diǎn)命中率60%左右大幅提高，因此鋼水中氣體含量低，鋼水質(zhì)量改善。 煉鋼計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其功能（1）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)煉鋼計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一般分三級(jí)：管理級(jí)（三級(jí)機(jī)）、過(guò)程級(jí)（二級(jí)機(jī)）、基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)（一級(jí)機(jī)），圖8是某廠煉鋼計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖8 某廠煉鋼計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（2）計(jì)算機(jī)煉鋼過(guò)程控制的功能計(jì)算機(jī)控制煉鋼以過(guò)程計(jì)算機(jī)控制為核心，實(shí)行對(duì)冶煉全過(guò)程的參數(shù)計(jì)算和優(yōu)化、數(shù)據(jù)和質(zhì)量跟蹤、生產(chǎn)順序控制和管理。圖9是某廠煉鋼過(guò)程計(jì)算機(jī)（二級(jí)機(jī)）系統(tǒng)控制框圖。圖9　煉鋼過(guò)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制框圖計(jì)算機(jī)過(guò)程控制的功能包括：———從管理計(jì)算機(jī)接收生產(chǎn)和制造計(jì)劃———向上傳輸一級(jí)系統(tǒng)的過(guò)程數(shù)據(jù)———向一級(jí)系統(tǒng)下達(dá)設(shè)定值主要下達(dá)項(xiàng)目包括：熔煉號(hào)，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(shí)間和質(zhì)量比例、底吹曲線，副槍下槍時(shí)間和高度），動(dòng)態(tài)過(guò)程的吹氧量和冷卻劑加入量?！獜幕?yàn)室接收鐵水、鋼和爐渣的成分分析數(shù)據(jù)——建立鋼種字典———完成轉(zhuǎn)爐裝料計(jì)算———完成轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)吹煉的控制計(jì)算———生成冶煉記錄———將生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳送到管理計(jì)算機(jī) 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型轉(zhuǎn)爐煉鋼數(shù)學(xué)模型是用數(shù)學(xué)式來(lái)定量表達(dá)吹煉過(guò)程所關(guān)心的主要參數(shù)，如化學(xué)元素和熔池溫度在吹煉過(guò)程中的變化規(guī)律，以及各種操作因素對(duì)這些參數(shù)的影響；按建立數(shù)學(xué)模型所采用的方法，數(shù)學(xué)模型可分為理論模型（機(jī)理模型）、統(tǒng)計(jì)模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷?；按?shù)學(xué)模型所描述的變量在過(guò)程中的狀態(tài)不同，數(shù)學(xué)模型又可分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型，而靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型是目前在計(jì)算機(jī)控制煉鋼中普遍采用的較成熟的數(shù)學(xué)模型。（1）靜態(tài)模型靜態(tài)模型是依據(jù)初始條件（如鐵水的質(zhì)量、成分和溫度；廢鋼的質(zhì)量和分類），要求的終點(diǎn)目標(biāo)（如終點(diǎn)溫度、終點(diǎn)成分），以及參考爐次的參考數(shù)據(jù)，計(jì)算出本爐次的氧耗量，確定各種副原料的加入量和吹煉過(guò)程中氧槍的高度。靜態(tài)模型計(jì)算是假定整個(gè)爐役的冶煉參數(shù)與目標(biāo)值的關(guān)系是一個(gè)連續(xù)函數(shù)。即在同一原料條件下，采用同樣的吹煉工藝，則應(yīng)獲得相同的冶煉效果?；竟饺缦拢菏街小　緺t次計(jì)算的終點(diǎn)目標(biāo)值；　———參考爐次的實(shí)際目