為了實現鋼鐵行業可持續發展，國內對煉鋼制造技術躍上新臺階的需求更加強烈，如何促進其制造技術、工序能力和效能的大幅提升，制定出開創性的煉鋼技術進步發展構架，對指導煉鋼廠進行流程再造非常重要。本文從煉鋼技術引領、智慧煉鋼、效率提升、品種質量改善等方面進行探討，提供了一些煉鋼制造技術優化的思路。
潔凈鋼生產是當今煉鋼技術發展的重大方向，以全量鐵水“三脫”預處理和轉爐少渣冶煉工藝為基礎的潔凈鋼生產流程是今后潔凈鋼生產的重要工藝發展方向；先進的生產設備要做到：設備大型化、布置緊湊化、生產高效化、控制智能化、管理信息化。在此基礎上，會產生其他需求如：車間管理“精細化”、工序作業“一鍵化”、質量成本實時“可視化”、制造工作“集控化”、工序服務“協同化”等。
目前，已經有一鍵式脫硫和一鍵式扒渣、一鍵式煉鋼和一鍵式出鋼、一鍵式精煉、連鑄機自動開澆和澆鋼現場無人操作等技術成功應用于生產過程，智慧煉鋼已經成為今后一段時間煉鋼技術發展的大趨勢。除此以外，技術提升和智慧煉鋼方面還有很多具體的工作需要深入開展。
1 煉鋼技術的提升和智慧煉鋼的運用
1.1質量信息和大數據跟蹤
生產過程產生的大量數據、圖像、聲音等信息都是大數據，這些大數據信息的收集與應用是過程工藝優化和穩定性提升的基礎。
1）煉鋼、精煉、連鑄、軋制工藝數據等信息的實時共享；
2）通過激光等檢測技術對鑄坯外觀尺寸進行準確檢測，結合重量檢測進行鑄坯的定重切割；
3）實現在線鑄坯外觀監管和下線鑄坯質量監控；
4）鑄坯垛位的自動進、出和垛位實時管理；
5）鑄坯過程溫度的跟蹤直至進入加熱爐，有利于提高能源利用效率和鑄坯直裝軋制后的質量控制；
6）質量判定、低倍等信息，軋材質量信息的APP化。
1.2生產設備運行狀態監控
通過數據和圖像等進行生產過程運行狀態監管，可以提高生產效率和可靠性，擴大信息使用范圍，提高信息利用率和增加可追溯性。
1）在線運行設備的物聯網建設，運行狀態的辦公電腦和手機APP顯示和管控；
2）在線設備備件壽命、運行參數的大數據監管；
3）設備備件管理和點檢及預防維修的大數據管理；
4）廠房內重點區域、重點崗位的實時高清攝像監控。
1.3成本運行狀態的監控
成本是第一競爭力，注重事前成本控制，事中成本核算，利于事后成本受控。
1）按爐進行成本核算實時顯示，動態跟蹤各爐鋼的鐵素材料、合金、輔料消耗，并與完成合同的成本價對比；
2）制造費用中設備的投入，設備備件及檢修費用列入動態管理；
3）鋼種改判等非計劃及其他質量損失的動態監管；
4）人力成本、安全成本攤入的動態監管。
1.4中央控制室的理念
智慧制造從企業的角度解決缺人和提高人效的問題。
1）分脫硫、煉鋼、精煉、連鑄、鋼包、行車等設立集中操作監控室或者管控中心，便于操作人員掌控；
2）建立道路、廠房和辦公室的中央監控系統，設備運行狀態、人員動態、安全監管、事故回放；
3）辦公相關內容納入統一的信息系統，文件分類數據庫存放、分級共享，統一的云平臺管理和存儲信息。
2 生產工序能力和效能提升的技術
2.1轉爐煉鋼工序
冶煉周期的縮短是實現產能提升的基礎，210t轉爐冶煉周期縮短至35min/爐以下是可行的。
1）大生產中轉爐冶煉周期要達到設計要求，必須按列車時刻表對鐵水入爐、廢鋼入爐、下槍吹煉、取樣檢驗、出鋼等待、出鋼、濺渣護爐等環節的各段作業過程時間進行分配和管理。
2）一鍵式自動煉鋼的實現，必須做好以下工作：鐵水碳成分的快速精準分析，冷卻劑、渣料等的連續加入及稱量系統高精度控制等技術，完善的裝入制度；通過高馬赫數氧槍及基于沖擊深度比的變槍變流量供氧制度開發，實現過程吹煉的穩定控制；開發動態造渣脫磷模型、新型雙渣技術及低成本抑渣技術，保證高效脫磷；終點碳溫預測與控制模型及轉爐終點后攪技術等的開發。
3）轉爐倒爐時的良好爐渣消泡、擋渣和避渣是控制出鋼過程渣流入鋼包內或者渣道，可在出鋼方向安裝專用接渣盆，避免下渣量大，影響鋼包車正常行走和鋼包底吹氬管路的自動安全對接。
4）鋼中夾雜物實物水平高低，其基礎就是轉爐終點鋼水達到的氧含量水平，轉爐復吹效果優劣，直接決定了終點鋼水能夠達到的氧含量的最好水平，復吹效果又與底吹透氣磚上“蘑菇頭”的維護好壞有關。充分發揮好底吹攪拌動能，穩定控制終點鋼水中氧含量，滿足鋼種夾雜物控制要求。對于已經下到鋼包內的爐渣，加入必要的改質劑?行頂渣改質，爐渣性質決定了渣是向鋼水增加氧還是吸收來自鋼水的夾雜物，視鋼種的需要，超過某一限度后還可以用扒（吸）渣機去除。
2.2精煉工序
鋼包周轉時間和RH真空槽壽命影響溫度，進而導致夾雜物含量的高低。
1）鋼包的管理和跟蹤，實現吊運鋼包的天車和鋼包使用的科學調度，杜絕等待鋼包影響轉爐按時出鋼；
2）實現100%鋼包加蓋，同時做好相關工作，避免加蓋對生產過程的不良影響；
3）RH真空槽浸漬管經過多爐鋼水處理后積渣嚴重，需要專用去渣裝置，以減少更換真空槽的時間和渣瘤對鋼質的污染；
4）通過對鋼包狀態、鋼水過程傳擱時間、是否加蓋、澆注周期、鋼種類別的不同，建立鋼水溫度控制預測模型，對精煉鋼水溫度控制予以指導。
2.3連鑄工序
設備功能精度是保證生產效能和鑄坯質量的基礎。
1）為穩定實現連鑄設計目標拉速，推行在役設備再制造和修舊如新的理念，抓好設備備件的入廠質量、組裝精度、在線設備的狀態管理和維修，確保連鑄過程恒速率達到90%以上，使連鑄機精度維持在良好的狀態。
2）通過加強基礎工作，找出連鑄機各環節、各部位、各零件的薄弱之處，提高在機設備備件的壽命，保證連鑄機連澆100爐以上，結晶器壽命10萬噸/次、彎曲段20-25萬噸/次、扇形段40-60萬噸/次、水平段60-100萬噸/次以上，按正常生產作業率85%-92%考慮更換設備備件的頻次。
3）鋼包滑動水口油缸的自動安裝和拆卸，中間包覆蓋劑和結晶器保護渣的自動加入。在中間包稱重基礎上的鋼包自動澆注，使用電磁式液位檢測并配合開澆控制模型，實現中間包的自動開澆和澆注。對拉矯機電流進行隨時間的變化和各個輥電流差異進行監管，以發現連鑄機精度變化和拉矯機設備完好性變化，預防鑄坯內部質量惡化和生產中出現拉不走坯現象的發生。
4）通過三級計算機系統，中間包鋼水溫度、連鑄拉速、恒速率的實時顯示和連鑄拉速變化，恒速率的完成情況在煉鋼、精煉、軋制等崗位均能夠及時查詢，并落實未達標的原因，便于及時改進和提高。
5）生產高級優質鋼時，中間包內的吹氬、連鑄鋼包長水口吹氬、中間包快換水口板間密封、上水口吹氬、塞棒吹氬的流量、壓力進入計算機進行控制和管理。中間包的完好密封，如中間包蓋與中間包間的密封，中間包蓋的吹氬，中間包蓋上孔洞的密封，長水口機構及操作平臺的優化，中間包車升降的自動控制，結合鋼包、中間包全自動澆注目標，總體設計、分步實施。
6）中間包烘烤器的節能改造，全停產時壓縮空氣、氬氣等全切斷等連鑄機能源管控項目的實施。
7）扇形段升降控制閥臺用伺服閥改為開關閥降低故障率。扇形段上的電子元件盡量遠離高溫潮濕地方或者增加防潮設施。
3 品種質量及缺陷改善的技術
品種質量是滿足用戶、服務市場的第一需要，生產板卷鋼如生產汽車面板鋼等薄板帶材，存在線狀缺陷、爛邊、飛皮、翹皮共同性問題，冷軋板基板鋼水終點氧控制能力，還會影響鋼卷的合格率高低的問題，轉爐品種安排和維護轉爐底吹氣體效果的問題。生產優質冷軋基料等品種鋼怎樣實現連鑄過程無氧化澆注問題，如中間包蓋密封效果好壞，吹氬密封效果跟蹤定位到鑄坯具體長度上，結晶器液位高度波動情況與板坯長度對應的問題。
直弧型連鑄機生產雖然緩解了夾雜物對鋼內部質量的影響，在生產中厚板鋼澆注含鋁、鈦、鈮、氮、硼、銅等裂紋敏感元素且含碳0.09%-0.16%的亞包晶鋼時，因鋼水在彎月面附近凝固收縮強烈，既容易在鑄坯表面出現縱裂紋問題，更容易出現角部橫裂紋、縱裂紋。上述鋼種的中厚板鋼在直弧型連鑄機生產時，因連鑄機壓頭更高，鑄坯中間裂紋、中心偏析問題也較嚴重。
3.1生產汽車面板用鋼
冷軋鋼帶表面線狀缺陷的控制，以轉爐出鋼時終點氧含量為基礎。
1）以汽車面板用鋼為代表的冷軋鍍鋅用鋼，以控制線狀缺陷嚴格著稱，基礎的要求就是必須采用高供氣強度轉爐復吹，控制轉爐在爐役期間碳氧積穩定在0.0020以內。
2）優質鋼終點鋼水中氧含量在0.0500%以內，汽車外板鋼在0.0420%內，碳在0.030%-0.040%以內。控制轉爐下渣量，鋼包內頂渣不超過厚度60mm。鋼和渣中氧含量低，加入其中的鋁形成三氧化二鋁的量也就少了，在精煉處理前期盡量加足鋁，控制RH的吹氧量，在出站前必須滿足鋁加入后軟吹8-10min，鎮靜20-25min開澆。
3.2中厚板用鋼
直弧形連鑄機控制鑄坯角部橫裂紋最主要的措施是鑄機精度保持良好。
1）直弧型連鑄機生產中厚板用鋼時，角部橫裂紋的控制是一大難點，一方面要控制鋼在角部及附近所受應力的大小；另一方面要控制角部及附近進入第三脆性區而產生更多的不良析出物，更要減輕二者的疊加效果。
2）應力控制首先要保證結晶器的水平度、垂直度達標，內外弧的倒錐度均勻分配，從結晶器開始至矯直區的弧度偏差和同一輥的水平度，開口度、結晶器振動臺的高度差必須滿足設計要求，頭三段拉輥可以不給壓緊力，各段拉輥退出內弧線的值不能夠超過0.20mm。
3）確保鑄坯角部溫度在彎曲段的外弧區域，矯直段的內弧區域避 開第三脆 性區，如不低于850℃或者不高于700℃。
4 結語
智能時代的煉鋼技術，必須實現人員相對舒適、安全、遠程的環境下辦公和操作，設備在相對溫度、濕度、無煙和低粉塵的環境運行時，充分發揮設計產能，生產流程必須簡單、高效率、低消耗、低成本及高質量地實現產品的生產，以滿足用戶的需要。
來源：《世界金屬導報》
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