简析数据分析在转炉冶炼生产中的应用

霍彦朋

（石家庄钢铁有限责任公司，河北 石家庄 050000）

转炉冶炼是一项较为复杂的工序，其中涉及的数据参数较多，再加上转炉冶炼生产中存在的影响因素较多，使得最终生产成果与实际要求存在一定差异，所以需要通过数据分析方式，对其中存在的问题和差异进行了解，并提出合理措施，提高转炉冶炼生产质量。

1 概述

转炉吹炼需要在炉体高温环境下进行，要想保证转炉吹炼工作的质量，就需准确把控转炉吹炼过程，确保各项数据记录的真实性。不过现阶段，在转炉吹炼中，由于设备性能的不完善、理化过程研究的不充分，使得转炉吹炼存在较多不稳定因素，相应数据参数也存在波动性，导致最终生产成果与实际要求存在差异[1]。为此，需要对转炉吹炼过程中收集的相关数据实行详细分析，得出较为精准结果，找出问题产生原因，并加以解决，确保最终生产质量。

2 生产条件

①转炉参数。本次数据分析选取某钢厂的120t转炉生产数据作为分析对象，转炉生产中的供氧强度控制在3.95m3·（min·t）-1。氧 枪 的 具 体 操 作 方 式 为：恒压、恒流量、变枪位。②铁水条件。w（C）为4.0%～4.5%；w（SI）0.3%～0.6%；w（P）≤0.10%；铁水的温度控制在1300℃～1380℃。③造渣剂。转炉冶炼生产中使用的造渣剂是以石灰、轻烧白云石或烧结矿为主的。

3 高碳钢的冶炼生产数据

高碳钢是制作边缘弹簧、钢丝及车轮圈的主要材料。在转炉冶炼过程中，为保证生产质量，对高碳钢的成分及夹杂物均有较为严格的要求[2]。在实际生产中，需科学管控转炉终点磷的一次命中率、出钢温度及高拉碳，确保高碳钢成分，降低夹杂物含量。

（1）转炉控制要求。w（C）≥0.08%，w（P）≤0.016%，温度控制要等于或高于1620℃。

（2）样品整理及问题分析。利用两个月的时间收集688炉高碳钢生产数据，将存在的问题概括为以下几点：转炉生产中存在的喷溅比及溢渣参数分别为40.4%和19.7%，相对严重；磷一次命中率为61.3%，具较明显的提升空间；终点碳含量为0.09%，终点温度为1621℃，有待进一步提升。

（3）加料数据分析。加料数据的分析可帮助相关人员获得合适碱度的高磷容炉渣，操作上化渣快，减少成本消耗。

（4）经济性数据收集和分析。按先后顺序做好每一炉终渣碱度参数及副枪检测结果的记录，通过两者数据的对比分析，掌握两者间的变化。结合最终数据分析了解到，TSC-P检测磷越低，碱度的控制效果越低，相应的材料用量会明显增加，脱磷效果也会逐渐增强，达到成本节约目的。数据选择上，不需对688炉数据全部对比，分析其中一部分数据即可。

4 加料及辅料消耗对脱磷效果的影响

选取276炉数据作为重点研究对象，276炉数据共分成4类，以数字1、2、3、4标记。在数据分析中，由于传统方式很难将辅料消耗对装土量及铁水成分变化影响情况予以详细展现，所以在分析辅料消耗对脱磷效果影响中，可将辅料以单位质量的硅消耗完成转换，计算方式为：辅料消耗=辅料量/装入总硅量。通过这样的方式保证最终分析结果的准确性。根据样本相关数据参数的对比发现，样本一次脱磷率逐渐变差，进一步分析得出：以样本1为标杆，首先，越差样本的终渣碱度越高，在对4个样本的一批料碱度和终渣碱度实行观察时可知，样本1的一批料碱度和终渣碱度分别为1.54和2.41；样本2的一批料碱度和终渣碱度分别为2.1和2.84；样本3分别为2.22和2.61；样本4分别为1.51和2.82。较差样本中碱度控制相应偏高，影响前期化渣。其次，轻烧量对比。4个样本中，一批料轻烧量分别为2.05，7.6，7.23，4.23；总轻烧量分别为2.05，12.65，11.29，12.61。可以看出，调查样本中一批轻烧量与总轻烧量加入值均超出规定的标准限值要求，轻烧量数量的增多会导致转炉冶炼中氧化镁渣出现过于饱和的状态，进而影响渣流动性，降低脱磷效果。再次，从烧结矿数据分析可以看出，4个样品的一批烧结矿量分别为3.71，3.17，6.35，2.8；总烧结矿量分别为：6.15，5.57，12.71，8.08。烧结矿量会对温度变化带来影响，温度的稳定变化势必会影响脱磷率，所以应对烧结矿量进行合理管控。此外，为改进转炉冶炼生产质量，还可将样品1中的终渣碱度、石灰、轻烧及烧结矿用量数据实施标准化处理，依据铁水的变化情况完成准确数值计算，且制定实验方案，得出更加精准的结果。

5 枪位优化

枪位控制的作用有：增强转炉冶炼生产过程中的稳定性，提高炉渣氧化效率，提升脱磷效率；在确保终点温度命中的基础上，降低钢水碳的氧化效果。①枪位对终点碳氧的影响。分析数据可知，转炉副枪TSO的氧和碳之间存在反比关系，终点碳占比越低，氧含量就越高。当终点碳占比不到0.05%时，氧含量约在800ppm左右；当终点碳占比大于0.1%，小于0.3%时，氧含量约在100ppm左右。因此在枪位优化中，可提高供氧效率，缩短供氧时间。②枪位对喷溅的影响。该钢厂在转炉冶炼生产中，存在的喷溅次数达到278次之多，占比40.4%。其中250秒喷溅次数239，占比34.7%；550秒喷溅次数39，占比5.67%。从数据看出，转炉冶炼生产中喷溅问题的产生多是以前期喷溅为主的，这说明前期炉渣氧化性相对较强，通过对前250s喷溅后渣样进行分析，渣样氧化性含量平均达到28.1%，为降低喷溅问题的影响，有必要对前期渣氧化性予以减弱，具体措施为，压低前期枪位及高枪位时间。③枪位调整。结合转炉冶炼中存在的高拉碳、高重点氧含量及频繁喷溅等问题，需要对原有枪位实行科学调整，调整方案为：将原本190cm的吹炼高度取消，调整至180cm；脱磷总供氧时间缩短15s。从原来的720s调整至690s。这样调整后，观察生产情况，准确记录炉渣前期氧化性、终渣氧化性、终点碳、氧变化的相关参数，得出的最终参数分别为21.3%、18.2%、10.7、0.105%，266；调整前的数值分别为28.7%，19.7%，40.4，0.09%，298，参数明显下降，相关问题得到有效解决。

6 调整后的生产效果

利用上述调试方式，经过三个月的实验跟踪，了解到相关参数的变化为：磷一次命中率从原来的61.3上升到67.2；生产过程的温度从原来1621摄氏度上升到1628.6℃；喷溅比从原来的40.4%下降到10.7%；终渣氧化性从原来的19.7%下降到18.2%；轻烧量从原来的14.3kg·t-1下降到12.24kg·t-1；氧含量从原来的47.75ppm下降到45.94ppm。

从上可知：加料及枪位调整措施达到了提升脱磷率及终点碳和温度的目的，减少转炉冶炼过程中辅料的消耗，避免喷溅问题的产生。在优化实验3个月后，总成本节约了近665万元；枪位供氧的优化处理可降低钢水及渣的氧化性。