<p class="ql-block" style="text-align:center;">炼钢厂</p><p class="ql-block" style="text-align:center;">青年“<span style="color:rgb(57, 181, 74);">创享汇</span>”栏目</p><p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="color:rgb(237, 35, 8);">2024年度第十六期</b></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;">此栏目</p><p class="ql-block" style="text-align:center;">主要展示</p><p class="ql-block" style="text-align:center;">炼钢厂团员青年在</p><p class="ql-block" style="text-align:center;">平凡创新、自主改善、科技创新</p><p class="ql-block" style="text-align:center;">合理化建议等创新方面</p><p class="ql-block" style="text-align:center;">好成果、好项目</p><p class="ql-block" style="text-align:center;">激发团员青年的创新热情</p><p class="ql-block" style="text-align:center;">为炼钢厂创新创效插上青春翅膀</p> <p class="ql-block"><b style="color:rgb(176, 79, 187);">【创新案例】</b></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="color:rgb(255, 138, 0);">《优化冶炼工艺 集成智能模型，打好精炼降耗“组合拳”》</b></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="color:rgb(57, 181, 74);">分享人</b></p><p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="color:rgb(57, 181, 74);">设备管理室 王明哲</b></p> 问题描述 <p class="ql-block"> 钢水LF精炼单元具有调整钢水成分和温度，脱硫、控制夹杂物形态等功能，是炼钢工序生产高附加值品种钢的主要生产单元之一，是洁净钢生产平台的重要组成部分，更是炼钢生产组织实现高效衔接的关键工序。</p> <p class="ql-block"> 当前国内外多数钢铁企业LF精炼生产管控模型较为粗放，供电曲线、底吹控制等工艺的不精确，导致电耗居高不下，真正意义上智能化集成管控没有成功先例，难以实现成分、温度、时间的精准控制。</p> 原因分析 <p class="ql-block">1.埋弧效果观察不直观，导致的电能浪费</p><p class="ql-block"> LF加热过程中，主要依靠电极电弧向渣中传热，随后由炉渣将热量传递到钢水中，因此LF加热过程中必须化好渣，提高炉渣埋弧效果才能提高电能利用率。</p><p class="ql-block"> 通过项目团队现场观察，部分炉次到站顶渣熔化不良，随后LF集中加热造渣料，炉渣整体熔化不良、埋弧效果差，电弧裸露，导致电弧热效率降低，平均多消耗500KWh/炉。</p> <p class="ql-block">2.供电曲线不合理，电能消耗大</p><p class="ql-block"> LF冶炼过程中，一般采用3档直接升温，无智能管控模型，当炉渣熔化不良、流动性差时，埋弧效果差进而导致升温效率低，导致电耗增加。</p><p class="ql-block">3.底吹氩气控制不标准，热量损失大</p><p class="ql-block"> LF冶炼过程中需要全程吹氩，氩气流量不同导致钢水温降不同，小组针对2022年10月至2023年3月不同氩气流量进行了现场观察和记录，结果如下：</p> <p class="ql-block"> 若底吹流量调节不及时、大氩气搅拌时间长，则会导致钢水温降过快，增加电耗。</p><p class="ql-block">4.除尘开口度调节不及时，钢水降温快</p><p class="ql-block"> LF炉依靠炉盖除尘、顶吸除尘去除冶炼过程中的烟尘，保证环保效果，当LF冶炼中后期，LF溢烟量减少，若不调节炉盖除尘，则大量野风被吸入，带走钢水热量，约0.1℃/min。</p> 改善措施 <p class="ql-block">1.精益数据分析，建立预测模型</p><p class="ql-block"> 首先，团队以LF流程为基础，结合散热理论，应用JMP混合模型工具，建立LF出站温度的预测模型。以原始理论温升（出站温度-液相线温度）为Y，以 是否RH、包龄、包况、出站至开浇时间为变量，构建模型，预测结果的平均过热度与实际保持一致，但整体波动有减少，为进一步降低过热度，对Y进行调整，如果过热度>20，则使Y减少5，最终得到预测结果的平均过热度20℃，较实际值低4℃。</p> <p class="ql-block"> 2. 开发三维可视化系统，实时报警，动态监控 </p><p class="ql-block"> 团队与山钢研究院、山信软件进行合作，开发的三维可视化系统利用大屏将LF精炼设备三维建模，并利用静态数据和动态数据对模型实现协同驱动，使三维可视化系统与实际过程实时映射。将各类工艺联锁报警嵌入三维可视化系统，实现及时预警。</p> <p class="ql-block"> 3.制作二级控制界面，实现从数据采集到岗位操作“零延迟” </p><p class="ql-block"> 团队与山钢研究院、山信软件进行合作，制作二级控制画面，可实现界面吹氩实时调整、加热设置、加料操作等与一级界面同步，，从模型计算、自动控制、人工操作可实现无缝衔接，不仅体现过程控制标准化作业、数字化集成，更要适应现场生产组织调整、突发情况等异常因素。</p> <p class="ql-block">4、精细化调整渣料入炉时间，优化埋弧效果</p><p class="ql-block"> 渣料分2批加入，确保加热过程炉渣持续发泡埋弧良好，保证升升温效果，前3min加入渣料总量1/2。待弧流稳定后3min加入剩余渣料，到站渣子粘稠，先加入化渣剂，后加石灰。</p><p class="ql-block">5、多档位精准管控，持续优化供电曲线</p><p class="ql-block"> 送电前确认了确认3相电极下端是否保持水平，确保电耗加热时3相电极同时起弧，如3相电极下端不平时，手动下降将电极调平后方可送电。加热前3min采用低档升温化渣，其后采用中高档位升温。精准计算加热时间，控制加热次数≤2次。</p><p class="ql-block">6、打好氩气调整“提前量”，减少钢水温降</p><p class="ql-block"> 送电前调整好氩气，液面翻动直径10-15 cm，减少因氩气过大造成加热不稳，软吹液面翻动≤10cm，减少降温。</p><p class="ql-block">7、密切观察除尘效果，保持微正压气氛，软吹时降低除尘开口度，减少钢水热量损失。</p> 改善效果 <p class="ql-block">1.埋弧效果改善</p><p class="ql-block"> 制定了LF渣料动态加入标准，LF送电过程加入碳化钙埋弧，埋弧效果良好，提高了电能利用率，平均节约电耗320Kwh/炉。</p> <p class="ql-block">2.供电曲线优化</p><p class="ql-block"> 根据LF到站渣况，优化制定了LF加热过程供电曲线控制标准，平均节约260Kwh/炉。</p> <p class="ql-block">3.底吹氩优化</p><p class="ql-block"> 根据脱硫压力、合金化等工艺操作，制定了LF底吹氩控制曲线，平均节约温度2.5℃，节约电耗240Kwh。</p> <p class="ql-block">4.炉盖除尘动态调节</p><p class="ql-block"> LF加热中后期，7min以后，将炉盖除尘调低，既保证了炉内微正压气氛，又能减少钢水温降，平均减少温降2℃，节约电耗200Kwh/炉。</p> <p class="ql-block">通过以上措施，合计可减少LF电耗：</p><p class="ql-block"> 130+320+260+240+200=1150Kwh/炉。</p><p class="ql-block">LF炉产量约2300炉/月，电价0.68元/Kwh，则节约电耗可创效：</p><p class="ql-block"> 2300*1150*0.67*12=2126.58万元/年</p> 创新点 <p class="ql-block"> 通过该项目的研发实施，可直接推广应用至全国各炼钢厂的LF精炼炉，同步降低电耗，同时对于电极用量也有一定的降低效果，同时炉内微正压、提高埋弧效果有利于减少钢水的二次氧化，提高钢水质量，此外“大数据+精益+模型”的模式有效促进了现场作业的标准化、数字化管控，为过程加热、加料、合金化、底吹等关键操作提供了解决方案，有效促进LF精炼过程的综合能耗控制、合金成本降低、过程质量保障。</p> <p class="ql-block" style="text-align:center;">图文、视频提供｜王明哲、刘卓智、张子豪</p><p class="ql-block" style="text-align:center;">编辑｜张子豪</p><p class="ql-block" style="text-align:center;">审核｜辛乐众</p><p class="ql-block" style="text-align:center;">共青团山东钢铁集团日照有限公司炼钢厂委员会</p>