鋼鐵制造生產(chǎn)過(guò)程控制方案一、引言鋼鐵作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“工業(yè)糧食”，其制造過(guò)程的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)性直接決定產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。在碳中和背景下，鋼鐵制造還需兼顧綠色低碳與成本控制，這對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制提出了更高要求。本文結(jié)合行業(yè)實(shí)踐與技術(shù)發(fā)展，從原料管控、冶煉優(yōu)化、連鑄連軋協(xié)同、質(zhì)量閉環(huán)及智能賦能等維度，構(gòu)建一套兼具實(shí)用性與前瞻性的生產(chǎn)過(guò)程控制方案，為鋼鐵企業(yè)提質(zhì)增效提供參考。二、原料端精細(xì)化管控：從源頭筑牢質(zhì)量根基原料品質(zhì)的波動(dòng)是引發(fā)后續(xù)工序偏差的核心誘因。需建立“分級(jí)篩選+預(yù)處理+動(dòng)態(tài)匹配”的管控體系：（一）鐵礦石與輔料管控針對(duì)鐵礦石，需根據(jù)鐵品位、脈石成分（SiO?、Al?O?等）建立分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)篩分-洗選-混勻工藝降低粒度偏差與雜質(zhì)含量。例如，采用高頻振動(dòng)篩去除粒度＜5mm的粉礦，避免高爐料柱透氣性惡化；對(duì)高硅鐵礦石，可通過(guò)“懸浮磁化焙燒-磁選”工藝預(yù)脫硅，提升入爐鐵品位。輔料方面，焦炭需嚴(yán)格檢測(cè)反應(yīng)性（CRI）與反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR），通過(guò)配煤優(yōu)化與干熄焦工藝，將CRI控制在≤25%、CSR≥65%，減少高爐熱損失；石灰石、白云石等造渣劑需控制CaO/MgO比在工藝要求范圍內(nèi)，避免轉(zhuǎn)爐渣系“返干”。（二）廢鋼與合金料管理廢鋼需按來(lái)源（工業(yè)廢鋼、社會(huì)廢鋼）、含碳量、雜質(zhì)元素（Cu、Zn、Sn）進(jìn)行分類，采用“破碎-磁選-火焰切割”預(yù)處理，去除密封容器、有色金屬等雜質(zhì)。合金料（錳鐵、硅鐵、鎳鐵等）需建立“爐前光譜快檢”機(jī)制，確保成分偏差≤±0.3%，避免因合金成分波動(dòng)導(dǎo)致鋼種成分出格。三、冶煉過(guò)程動(dòng)態(tài)調(diào)控：多工序協(xié)同的精準(zhǔn)化控制冶煉是鋼鐵制造的核心環(huán)節(jié)，需針對(duì)轉(zhuǎn)爐、電爐、高爐等不同爐型，構(gòu)建“參數(shù)建模+實(shí)時(shí)反饋+自適應(yīng)調(diào)整”的控制邏輯。（一）轉(zhuǎn)爐煉鋼：氧槍與渣系的協(xié)同優(yōu)化采用“一鍵煉鋼”+“全程復(fù)合吹煉”技術(shù)，通過(guò)前期大數(shù)據(jù)建模，精準(zhǔn)設(shè)定供氧曲線、造渣節(jié)奏與底吹強(qiáng)度。例如，在吹煉前期（0-6min），以“高氧壓+低槍位”快速脫碳，同時(shí)加入活性石灰與輕燒白云石，控制爐渣堿度R（CaO/SiO?）在2.8-3.2；中期（6-12min），降低氧壓、提升槍位，配合底吹攪拌，促進(jìn)磷硫去除；后期（12-16min），根據(jù)爐溫（通過(guò)副槍測(cè)溫）與碳含量（紅外碳儀檢測(cè)），動(dòng)態(tài)調(diào)整補(bǔ)吹時(shí)間，將終點(diǎn)碳氧積控制在≤0.0025，減少鋼水過(guò)氧化。（二）高爐煉鐵：爐況穩(wěn)定與能效提升以“爐溫穩(wěn)定+煤比最大化”為目標(biāo)，建立爐溫預(yù)測(cè)模型（基于風(fēng)量、風(fēng)溫、噴煤量、爐渣堿度等參數(shù)），提前2-4小時(shí)預(yù)判爐溫趨勢(shì)。通過(guò)“富氧噴煤+大礦批+高風(fēng)溫”操作，將噴煤比提升至200kg/t以上，同時(shí)控制爐渣二元堿度在1.15-1.25，確保爐渣流動(dòng)性與脫硫效率。針對(duì)爐缸活性，采用“中心加焦+環(huán)布礦”裝料制度，優(yōu)化煤氣分布，使高爐利用系數(shù)≥2.5t/(m3·d)。（三）電爐煉鋼：廢鋼預(yù)熱與電能優(yōu)化采用“廢鋼預(yù)熱+雙爐殼交替冶煉”工藝，利用轉(zhuǎn)爐煤氣或電爐余熱預(yù)熱廢鋼，降低噸鋼電耗15-20kWh。冶煉過(guò)程中，通過(guò)“泡沫渣埋弧+氧燃助熔”技術(shù)，縮短熔化時(shí)間至45min以內(nèi)；出鋼前3min加入脫氧劑（鋁鐵、硅鈣等），控制鋼水氧活度≤30ppm，為連鑄提供潔凈鋼水。四、連鑄連軋協(xié)同控制：從鋼水到成材的精度保障連鑄連軋是決定產(chǎn)品尺寸精度與力學(xué)性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需實(shí)現(xiàn)“溫度-拉速-壓下”的動(dòng)態(tài)匹配。（一）連鑄過(guò)程：結(jié)晶器與二冷區(qū)的精準(zhǔn)控制結(jié)晶器采用“非正弦振動(dòng)”技術(shù)，振動(dòng)頻率隨拉速動(dòng)態(tài)調(diào)整（拉速2.0m/min時(shí)，頻率150次/min），振幅控制在±3mm，減少振痕深度至≤0.15mm。二冷區(qū)采用“氣-水霧化冷卻”，根據(jù)鋼種（普碳鋼、合金鋼）與拉速，建立分段冷卻模型，將鑄坯表面溫度波動(dòng)控制在±20℃以內(nèi)，避免內(nèi)部裂紋。對(duì)高碳鋼（如82B），采用“液芯壓下”技術(shù)，在鑄坯液芯率30%-50%時(shí)施加2-5mm壓下量，細(xì)化中心等軸晶比例至≥40%。（二）熱連軋過(guò)程：溫度與軋制力的協(xié)同調(diào)控加熱爐采用“蓄熱式+分段控溫”，確保板坯出爐溫度偏差≤±10℃。粗軋階段，通過(guò)“立輥破鱗+大壓下（壓下率≥40%）”去除氧化鐵皮，同時(shí)控制中間坯溫度在Ar?以上50-80℃；精軋階段，采用“活套張力控制+層流冷卻”，根據(jù)帶鋼厚度（2.0-12.0mm）與鋼種，動(dòng)態(tài)調(diào)整軋制速度（8-15m/s）與冷卻水量，使卷取溫度偏差≤±20℃，保證帶鋼力學(xué)性能均勻性。五、質(zhì)量閉環(huán)與智能賦能：從檢測(cè)到優(yōu)化的全流程反饋構(gòu)建“在線檢測(cè)-數(shù)據(jù)分析-工藝優(yōu)化”的閉環(huán)體系，結(jié)合智能技術(shù)提升控制精度與響應(yīng)速度。（一）在線檢測(cè)與實(shí)時(shí)反饋在轉(zhuǎn)爐出鋼口、連鑄結(jié)晶器、軋機(jī)出口等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，部署激光測(cè)厚、光譜分析、超聲波探傷等設(shè)備，實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼水成分、鑄坯厚度、帶鋼缺陷。例如，轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)，通過(guò)LIBS（激光誘導(dǎo)擊穿光譜）技術(shù)，2秒內(nèi)完成碳、硅、錳等元素分析，反饋至合金加料系統(tǒng)，使成分命中率提升至98%以上；連軋后，采用渦流探傷檢測(cè)帶鋼表面裂紋，檢測(cè)精度達(dá)0.1mm，實(shí)現(xiàn)缺陷的“秒級(jí)識(shí)別、分級(jí)處置”。（二）智能算法與數(shù)字孿生基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，建立“工藝-設(shè)備-質(zhì)量”數(shù)字孿生模型，將歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)（5年以上）作為訓(xùn)練集，采用LSTM（長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)）算法優(yōu)化工藝參數(shù)。例如，針對(duì)高爐爐況預(yù)測(cè)，模型準(zhǔn)確率達(dá)92%，可提前8小時(shí)預(yù)警“管道行程”“懸料”等故障；轉(zhuǎn)爐煉鋼通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，使終點(diǎn)碳命中率從85%提升至95%，噸鋼氧氣消耗降低3-5m3。六、管理與人員保障：軟實(shí)力支撐硬控制過(guò)程控制的落地離不開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)化管理與高素質(zhì)團(tuán)隊(duì)，需從制度、培訓(xùn)、應(yīng)急三方面發(fā)力。（一）標(biāo)準(zhǔn)化與可視化管理編制《工序操作標(biāo)準(zhǔn)化手冊(cè)》，將關(guān)鍵參數(shù)（如轉(zhuǎn)爐供氧曲線、連鑄拉速范圍）轉(zhuǎn)化為可視化操作卡，通過(guò)“崗位練兵+技能比武”確保員工100%掌握。在中控室建立“數(shù)字看板”，實(shí)時(shí)展示各工序KPI（如高爐利用系數(shù)、轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗），實(shí)現(xiàn)“異常參數(shù)-責(zé)任崗位-處置方案”的一鍵溯源。（二）培訓(xùn)與應(yīng)急能力建設(shè)定期開(kāi)展“工藝原理+案例復(fù)盤(pán)”培訓(xùn)，例如針對(duì)“連鑄漏鋼”事故，通過(guò)3D仿真還原事故過(guò)程，分析“結(jié)晶器液位波動(dòng)-冷卻強(qiáng)度不足-拉速失控”的連鎖反應(yīng)，提升員工預(yù)判與處置能力。建立“三級(jí)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制”，當(dāng)原料成分波動(dòng)超限時(shí)，班組級(jí)10分鐘內(nèi)啟動(dòng)“備用料切換”，車(chē)間級(jí)30分鐘內(nèi)調(diào)整工藝，廠級(jí)2小時(shí)內(nèi)優(yōu)化原料配比，確保生產(chǎn)連續(xù)性。七、結(jié)論與展望鋼鐵制造過(guò)程控制需以“原料精準(zhǔn)化、冶煉動(dòng)態(tài)化、軋鋼協(xié)