奥钢联钢水预热技术K-OBM-S转炉

1、奥钢联钢水预热技术K-OBM-S转炉熔炼车间的构造：图1显示了新型K-OBM-S转炉启用后，2号熔炼车间的主要构造。将LD车间改为生产不锈钢的K-OBM-S转炉车间大大提高了太钢集团的不锈钢总产能，满足了市场的需求，同时也增强了太钢在中国不锈钢生产领域的领导地位。过程路线和新型K-OBM-S转炉车间的主要特色：从太钢的实际可操作情况（如生产能力，氩气有效利用，转炉的长期利用）出发，三步法过程是不锈钢生产的主要过程。与其他生产不锈钢车间相比（电炉出钢碳含量：1.2%1.8%，入AOD温度15501600），太钢2号车间采用的预熔化条件下的K-OBM-S转炉在冶炼期间的参数如下：碳含量高（在3.2

2、4.8%）温度低（12601320）K-OBM-S转炉车间的预熔化能力是基于特定的配料、现有的设备生产、铁水的运输和电炉预熔化（高炉和1530吨的小电炉）。预熔化可以以两种不同的方法应用于K-OBM-S转炉：EAF预熔化（15-30吨）+除磷铁水（大概3050吨）只有除磷铁水（大概65吨）对铁素体不锈钢预熔化包含100%的除磷铁水。调兑的钢水通过起重机装入K-OBM-S转炉中。钢水的重量通过起重机的负荷来度量。太钢之所以决定采用K-OBM-S转炉代替AOD主要是由于以下原因：转炉生产的碳钢和不锈钢产品具有统一的尺寸。用LPG来保护风口可以延长转炉使用寿命利用高强度风枪进而带来高生产能力使用已有

3、设备和转炉壳可以降低成本不锈钢作为太钢的主打产品，为了满足不锈钢生产的工艺要求，K-OBM-S转炉具有以下主要特点：大的转炉容积来顺利实现无飞溅操作。顶枪来提高脱碳速率，CO二次燃烧保证能量需求。流量和气压保证合适的冷却和风口寿命VAI-CON-TEMP用来连续测量过程温度VAIPSS（气动挡渣）用来降低出钢过程炉渣的数量，保证合适的低蒸汽压VOD操作三种一级操作模型（包括K-OBM-S转炉操作模型），可以用来实现目标过程。先进的L2过程模型和在线过程控制完全实现了自动控制转炉操作以及钢材质量的电脑控制。K-OBM-S转炉车间包括一个75吨转炉，带有2个顶枪架的顶枪系统，一个气体阀门站，一个除

4、尘系统，一个包含12个料斗的高位料仓加料系统，8个称量装置，2个卸货箱，基础的自动控制系统和2级自动化过程控制模型。图3显示了转炉的预热过程，通过底部加热（LPG），顶部预热。K-OBM-S转炉的主要技术参数：总重：100吨容积：65.3m3高度：8850mm内壳直径：70000mm风口数量：8个风口直径：22与12交替（mm）顶枪：氧气和惰性气体，最大流量：500Nm3/min高位料斗的数量：12个监测系统：用VAI-PSS监测孔（气动挡渣）炉渣监测系统：IRIS温度检测：VAI-CON-TEMPVAI-CON-TEMP的第一次工业应用VAI在不锈钢过程控制最近的发展是被称之为VAI-CON

5、-TEMP的度量系统，如图5所示。该系统工作原理是，钢液通过炉壳辐射出电磁波，然后对电磁波进行度量。连续的温度测量是通过分析从钢液和转炉中辐射出的红外光来工作的。温度测量方法对过程中的脱碳阶段非常重要。它能够与动力过程模型结果配合，成为一种非常准确和有效的过程控制方法。在太钢，第一次工业应用就取得了成功。K-OBM-S转炉加热过程和不锈钢生产过程控制在K-OBM-S转炉的整个过程，分成了几个脱碳过程：对每一步脱碳过程来说，钢水的碳含量和温度已经确定了。在首3个脱碳步骤的主要目标DEC1，2，3分别如下：尽可能快的将温度升高到大概1680（通常在DEC1和DEC2之间就能达到），以保证高的脱碳率

6、，同时降低Cr的氧化增加所需的渣料的数量，如石灰，白云石，高碳合金（如高Cr和高Mn），如果需要的话，废料或者Ni和Ni合金也是可以的。在这些脱碳过程中，顶吹和侧吹是必需的。DEC3后的短时间内复吹以便清理K-OBM-S转炉风口上部锥形物中集结起来的钢渣。清理以后，对两步法和三步法，金属中的目标碳含量大致在0.4-0.5%。顶吹和底吹同时进行，氧气的最大速率达到240Nm3/min是可能的。在启动过程中，提供的总氧气量最大是180Nm3/min。复吹技术主要的优点可以总结如下：快速升高温度高脱碳率和低的Cr氧化部分CO燃烧改善转炉热平衡有利于钢液的搅动渣料尽可能的高比率降低吹气时间高生产率在最

7、后的脱碳过程中，两步法通常分为4个子步骤，其中的一个主要目标是尽可能长时间保持钢液的温度，通过加入炉渣和金属冷却剂如废料和Ni或Ni合金使温度持续保持在1680-1730之间。为避免高的Cr氧化率和Si含量的减少，氧气和惰性气体的含量比率在最后的脱碳过程中要根据金属的含碳量适当改变。为了实现合适的过程控制，一个基本的自动控制系统已经产生了。这个系统可以在不同的模式下运作：手动模型自动模型计算机模型运作模式可以在转炉加热过程中根据人的要求进行变换，只要是从高到低控制水平的变化。新型的2级K-OBM-S转炉自动控制系统有以下主要优点：提高生产率减少采样数量改进化学成分和温度通过可视、及时的记录报告

8、明确过程操作包括自动设置优化点的在线过程控制离线过程仿真操作控制与图形用户界面（GUI）的Windows技术模块化和面向对象的软件设计软件体系结构，便于软件修改和升级能力模型概述2级最优化系统的核心构成是一系列支持K-OBM-S加热的冶金过程的在线模型。执行过程模型的应用和他们的用途见图6.模型计算包括转炉过程之前对完成热处理的离线预计算和整个热处理过程中的循环在线计算演示。触发计算，如再吹风或冷却可以通过操作人员的命令或者是一些特殊事件来实现。对每一次加热，模型计算都是基于标准熔化数据，而不同金属的这些数据都进行了定义并保存在了技术模型数据库里。标准熔化数据包括热处理过程中的金属和废料的所有

9、类型基础数据和目标产品规范。对钢液温度和成分的不间断控制，其他金属和废料的物理与化学参数的计算，都得到了各种模型的支持，这些数学模型是基于大量数学公式以及热平衡，冶金热力学和动力学数据得出的。模型计算描述了钢水和渣料的完整的有关热量的，化学的和动力学的行为。在整个过程中，钢水和渣料的实际的作用被计算出来。不锈钢加热预计算模型计算了为实现出钢以后钢水和渣料的化学成分和温度控制所需要的持续时间，过程气体和添加物。每一过程添加的目标值是温度和碳含量。模型允许对合金分配和排序，冷却剂和渣况通过不同的控制阶段以实现加热过程需要的温度。计算点加载给了1级并随后用在了自动模型中，通常情况下没有任何操作者。在

10、加热过程中，循环在线模型会自动启动。基于实际的操作数据，如添加剂，风压，钢液和钢渣添加剂及转炉寿命，在线模型决定了脱碳过程，钢液和渣况添加剂，并且预测了在加热、质量平衡和动力学环境下金属中氮的含量和温度。2级过程模型包括了太钢所有标准转炉操作条件，包括一些特殊车间项目，如100%的为不锈钢产品或Ni板和铜的添加而预熔化的铁水。对标准钢铁来说，可以在计算机模型的自动控制下自动运行，在吹炼过程中和加热时不需要任何取样就能出钢，减少等待取样分析时间。启动条件和转炉性能2002年12月启动以后，转炉已经顺利的通过了功能测试，机器调试和过程优化以及最终的性能试验。从2003年3月中旬以来，在新的连铸机启

11、用后，转炉已经按期运用在了不锈钢的生产上。同时，整个熔炼车间的过程最优化也实现了。为了保证整个产品线的稳定性，对转炉的预熔化条件进行了适当调整。所有可用的固态合金都被运用到了转炉。转炉预熔化条件的改变，由于大量固态合金和高碳含量的加入意味着对转炉过程控制的一种新的挑战。随着操作的越来越熟练，转炉的寿命得到了稳步增长。2003年7月，经过3个月的常规操作以后，转炉的设计能力已经达到了。在2003年8月，性能测试取得了圆满成功。实验结果是双方都非常令人满意的，2003年12月1日，获得了转炉的接受证书。结果与展望K-OBM-S车间在太钢的启动和委托使参与双方都获得了成功。完美和专业的合作，坚定的信念，计划，立项，委托都包括在内，最终取得了成功。先进的过程控制模型，包含了所有特殊的工作条件，如高含碳量和低预热温度，保证高生产率和优质的产品质量。新发展的VAI ConTemp使动力工程控制成功实现。为了降低时间增加