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煉鋼用合金料優(yōu)化研究

2021-01-18 14:53:00

  王昆
 
  前言
 
  近年來,煉鋼用合金的市場價格大幅上漲,使轉(zhuǎn)爐用煉鋼成本大大增加,經(jīng)濟效益受到了很大影響。目前,河鋼宣鋼煉鋼產(chǎn)線所用合金的種類繁雜,迫切需要針對鋼種價格不同、合金價格不同、工藝路線不同等差異情況,制定和細化出合理的分流程、分鋼種的脫氧合金化工藝操作制度;需要進一步研究和分析煉鋼產(chǎn)線脫氧合金化工藝對不同鋼種等級的鋼水質(zhì)量及產(chǎn)品性能的影響,并從經(jīng)濟性、適用性、穩(wěn)定性等方面,尋求最佳的脫氧合金化結(jié)構(gòu)和可替代產(chǎn)品或者更新產(chǎn)品。
 
  合金消耗特點
 
  合金元素是鋼的重要組成部分,它對鋼的性能起決定性作用,不同品種、用途的鋼對合金元素及其在鋼水中的含量均有不同要求。鐵合金是含有一種或多種合金元素的合金,是煉鋼環(huán)節(jié)的重要原料之一。
  鐵合金的消耗量與鋼種相關(guān),低合金含量的碳鋼一般使用硅鐵、錳鐵和鋁合金較多,高合金含量的碳鋼除了使用硅鐵、錳鐵和鋁合金以外,有的還要使用鉻鐵、鈦鐵等特殊合金。河鋼宣鋼生產(chǎn)的鋼種以低合金含量的碳鋼為主,因此使用量較大的是錳系合金、硅系合金和鋁系合金。
  由于河鋼宣鋼生產(chǎn)的鋼種多,需使用較大量的錳系合金、硅系合金和鋁系合金,合金消耗量保持穩(wěn)定,但有部分品種的消耗量逐年上升,特別是價格較高的鈦鐵等特殊鐵合金。
 
  分析研究及改進優(yōu)化措施
 
  建立合金價格數(shù)據(jù)庫

  河鋼宣鋼急切關(guān)注市場變化,采取更加靈活的價格策略,緊跟市場,及時調(diào)整采購價格,切實打好“時間差”;將庫存降至能保證供應(yīng)的最低合理庫存水平上,并密切關(guān)注消耗量和品種結(jié)構(gòu)變化,以最大限度地減少采購資金的支出和占用。
  煉鋼原輔料價格管理是煉鋼工序成本控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié),用人工辦法進行統(tǒng)計計算分析,工作量大,重復(fù)環(huán)節(jié)多,分析時間長,出錯概率大,分析準確性較差,分析效率低。河鋼宣鋼利用ACCESS數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢特點,將煉鋼原輔料數(shù)據(jù)科學(xué)地組織起來,建立在線數(shù)據(jù)庫。價格數(shù)據(jù)是整個系統(tǒng)中主要處理的對象,其中包括修改、刪除等修改數(shù)據(jù)庫中具體數(shù)據(jù)操作,河鋼宣鋼煉鋼廠根據(jù)合金元素類別將目前常用的合金分為增碳劑、錳系合金、硅系合金、鋁系合金、釩系合金、鉻系合金、鈦系合金、特殊合金等八大類,而每一類根據(jù)合金元素的組成、合金元素含量和夾雜元素含量的不同分為多個品種,建立八類數(shù)據(jù)庫。
 
  開發(fā)合金最優(yōu)結(jié)構(gòu)計算模型
 
  在轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束后,按不同的鋼種要求需要添加合金對鋼水成分進行調(diào)整,以便使冶煉的鋼水達到鋼種要求的目標成分,由于每種合金由幾種不同的元素組成,不同的合金可能有相同的元素成分,所以存在多種加料方案。絕大多數(shù)合金料的價格比較昂貴,優(yōu)化合金料的成分配比,可以有效地降低噸鋼生產(chǎn)成本,并能將鋼液成分控制在一個較窄的范圍內(nèi),使產(chǎn)品性能保持在比較穩(wěn)定的水平。因此,為了精確地實現(xiàn)成分目標要求與合金成本最小化,河鋼宣鋼建立了合金最優(yōu)加料計算模型,計算最優(yōu)加料方案。
  合金料優(yōu)化模型的目標是按照冶煉鋼種的技術(shù)指標及企業(yè)的規(guī)定,在滿足成分要求的前提下,設(shè)計出最低成本的合金添加方式。該模型主要考慮了各合金品種的成本、合金收得率、鋼水成分控制目標等影響因素,為鋼水成分控制目標設(shè)定區(qū)間,控制鋼水目標成分的下限與上限;研究了基于普通線性規(guī)劃的轉(zhuǎn)爐合金最低成本控制模型在解決元素含量嚴格約束問題時,可有效求出成本最低的合金配比;進行了以生產(chǎn)數(shù)據(jù)及工業(yè)現(xiàn)場過程計算機軟硬件環(huán)境為背景的數(shù)字仿真,仿真結(jié)果表明,模糊線性規(guī)劃能夠在保證鋼水品質(zhì)的同時,最大限度地降低投入合金成本,優(yōu)化效果明顯。
 
  實時優(yōu)化煉鋼用合金物料:
 
  在冶煉高級別鋼種時,還需要進行微合金化操作,為澆成合格鑄坯、軋成性能良好的鋼材,在轉(zhuǎn)爐冶煉終點后出鋼過程中或鋼包精煉階段中,需要根據(jù)鋼種規(guī)格要求使用各種合金進行脫氧及合金化(或微合金化)作業(yè),這是煉好一爐鋼的關(guān)鍵,也是軋后鋼材力學(xué)性能的前提保證。
  河鋼宣鋼對合金料方案進行綜合評審,根據(jù)不同時期不同合金的市場價格差異,采用動態(tài)合金配比結(jié)構(gòu)模型,指導(dǎo)生產(chǎn)工藝、采購。煉鋼產(chǎn)線針對鋼種價格不同、合金價格不同、工藝路線不同等制訂和細化分流程、分鋼種的脫氧合金化操作制度,科學(xué)制訂不同鋼種不同結(jié)構(gòu)配比,并對功能相近合金,如錳合金系列(高、中、低碳錳、硅錳、金屬錳等)、深脫氧劑(鋼芯鋁、鋁錳鈦、硅鋁鋇鈣、硅鋁鐵、硅鋇、鋁塊等)、喂線(硅鈣線、鈣鐵線、鋁線等)進行系統(tǒng)性研究,實現(xiàn)合金料綜合性價比最優(yōu)。通過嚴格執(zhí)行工藝制度,標準化操作提高合金吸收率,河鋼宣鋼取得了良好的降本增效作用。
 
  效益分析
 
  河鋼宣鋼采用含鋁鋼應(yīng)用鋁鐵、鋁塊替代鋁錳鈦鐵,成本降低了2.31元/噸;65號鋼以下的硬線采用煅煤增碳劑替代低氮增碳劑,成本降低了3.48元/噸。
 
  結(jié)論

      基于市場價格的煉鋼用合金料優(yōu)化研究沒有固定的形式,針對不同的鋼種應(yīng)用原輔料種類不同,具體問題具體分析,關(guān)鍵在于原輔料在品種鋼的試驗和總結(jié)工作以及原輔料的冶金效果、經(jīng)濟效果的準確分析工作。河鋼宣鋼幾個成功應(yīng)用的原輔料實時動態(tài)優(yōu)化研究,具有國內(nèi)領(lǐng)先的水平。河鋼宣鋼根據(jù)鋼種不同的市場需求,實時動態(tài)地優(yōu)化煉鋼原輔料的經(jīng)濟性運行成本,掌握了具備國內(nèi)領(lǐng)先的生產(chǎn)控制技術(shù)。 

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯:楊珊山

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