1、前言 真空脫氣處理工藝,作為爐外精煉的一種,在冶金工業(yè)得到廣泛使用。其原理是利用對(duì)真空室進(jìn)行抽真空,在真空狀態(tài)下對(duì)鋼水進(jìn)行脫氣,降低鋼水中的[H]、[N],同時(shí)利用鋼渣界面反應(yīng)進(jìn)行脫硫處理。在大型現(xiàn)代化冶金生產(chǎn)中,VD鋼包處理已成為現(xiàn)代二次冶金的基本手段。目前,杭鋼昌興電爐煉鋼有限公司使用VD處理的典型鋼種主要有:硬線鋼(72A,82B),合結(jié)鋼(40Cr,20CrMnTi,20CrMnMo,35CrMo),彈簧鋼(60Si2Mn),軸承鋼(GCr15),冷墩鋼(ML42CrMo)等。 2、系統(tǒng)概況 杭鋼昌興電爐煉鋼有限公司的100tVD爐是由奧鋼聯(lián)(VAI)總體設(shè)計(jì)制造的,配套鍋爐由德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)鍋爐公司(Standardkessec-duisburg)提供。該系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品中具地位。 脫氣系統(tǒng)作為VD爐的主體設(shè)備,主要包括脫氣系統(tǒng)電氣、機(jī)械設(shè)備及儀表檢測(cè)系統(tǒng)等。該系統(tǒng)由2個(gè)罐徑為Φ5800mm,罐高5450mm的真空罐,真空蓋系統(tǒng),真空漏斗,測(cè)溫取樣系統(tǒng),雙工位雙絲喂絲系統(tǒng)、吹氬系統(tǒng)及其升降、移動(dòng)小車等8個(gè)部分組成。 3、系統(tǒng)硬件 3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 3.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 真空脫氣爐采用基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)和過(guò)程控制級(jí)兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制。 一級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用電氣、儀表、計(jì)算機(jī)控制三位一體的基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí),由PLC(西門(mén)子S7-400系列)和上位機(jī)組成。PLC主要模塊為6ES7 416-2XK02-0AB0、通訊模塊為6GK7 443-1EX11-0XE0 、模擬量輸入模塊6ES7 331-7KF02-0AB0、模擬量輸出模塊6ES7 332-5HD01-0AB0,數(shù)字量輸入6ES7 321-1BL00-0AA0,數(shù)字量輸出模塊6ES7 322-1BL00-0AA0。此外,還包括電機(jī)控制中心(MCC)、鍋爐控制系統(tǒng)、喂絲機(jī)、包蓋控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)一次檢測(cè)元件等。 二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用過(guò)程控制站,并與電爐計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)連接。過(guò)程控制站采用多處理器主機(jī),操作系統(tǒng)為Windows NT,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 為T(mén)CP/IP SINEC H1,基本軟件:工業(yè)ORACLE ,數(shù)據(jù)庫(kù),C/C++。
3.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要功能 ① 基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)(一級(jí)): ?爐蓋運(yùn)行控制 ; ?底吹攪拌控制 ; ?冷卻水; ?喂絲控制 ; ?鐵合金上料控制; ?蒸氣噴射控制; ?蓄熱器水泵控制 ; ?水處理控制; ?設(shè)備異常報(bào)警及聯(lián)鎖 ; ?脫氣過(guò)程畫(huà)面顯示 ; ?人機(jī)對(duì)話界面 ; ?鋼水噴濺監(jiān)視 ; ?活動(dòng)彎管工位切換 ; ?除塵控制; ?報(bào)警及事件打印 。 ② 過(guò)程控制級(jí)(二級(jí)) : ?能量平衡數(shù)學(xué)模型計(jì)算 ; ?鋼水溫度、成份和處理時(shí)間數(shù)學(xué)模型計(jì)算 ; ?操作過(guò)程的控制、操作指南和事故記錄 ; ?生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)檢測(cè)及歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) ; ?鐵合金加料計(jì)算和處理 ; ?與電爐、連鑄、化驗(yàn)室控制系統(tǒng)的通訊聯(lián)系 ; ?生產(chǎn)報(bào)表打印 。 3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表 為了保證測(cè)量精度,VD爐基本采用進(jìn)口件 ?測(cè)溫定氧儀表采用賀利氏(Heraeus)Multi- Lab Celox; ?定氫儀表采用賀利氏(Heraeus)Multi- Lab Hydris; ?差壓變送器采用E+H的deltabar S系列; ?電磁流量計(jì)采用E+H的PROline promag 50系列和prowirl 77 Vortex 系列 4、 控制原理及基本工序 通過(guò)一級(jí)機(jī)(MMI)畫(huà)面設(shè)定相關(guān)控制參數(shù)。相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)SINEC H1總線送往VD爐PLC、鍋爐PLC及喂絲機(jī)PLC控制相關(guān)電氣運(yùn)行,同時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)一次儀表檢測(cè)信號(hào),作為自動(dòng)控制依據(jù)。 VD爐主控人員接到上道工序送來(lái)的處理任務(wù)及有關(guān)數(shù)據(jù)后,開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和精煉準(zhǔn)備。真空爐有2個(gè)脫氣罐位和1個(gè)真空蓋車??课弧U婵丈w車停靠在2個(gè)真空罐中間。鋼水包就位后,人工連接好氬氣管,真空蓋車運(yùn)行就位并下降真空蓋。根據(jù)需要處理鋼水的抽氣速度和處理步驟打開(kāi)蒸氣噴射器,進(jìn)行抽真空處理,在真空狀態(tài)下,通過(guò)鋼包底吹氬進(jìn)行鋼水?dāng)嚢?。真空蓋上設(shè)有真空漏斗,對(duì)于需要合金微調(diào)的鋼種,在脫氣過(guò)程真空狀態(tài)下,通過(guò)真空漏斗加入必要合金。然后在真空狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)溫取樣。真空處理后,破真空,真空蓋升起返回??课?,或移到另一個(gè)真空位。在鋼包敞開(kāi)狀態(tài)下,繼續(xù)吹氬軟攪拌并喂絲。處理完畢,進(jìn)行最終測(cè)溫取樣。此時(shí),可在另一罐位進(jìn)行下一包鋼水真空處理。鋼水處理過(guò)程,可通過(guò)定氫定氧儀表進(jìn)行快速氣體測(cè)定。 抽真空處理可選擇自動(dòng)模式、手動(dòng)模式和標(biāo)準(zhǔn)模式來(lái)進(jìn)行VD處理: 選擇自動(dòng)模式時(shí),各級(jí)泵需按表1所列真空度自動(dòng)啟動(dòng): 表1 自動(dòng)模式下,各級(jí)泵啟動(dòng)條件
當(dāng)真空度達(dá)到100mbar時(shí),選取標(biāo)準(zhǔn)模式“STANDARD”,此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)停止E5a,E4a真空泵,開(kāi)啟E5真空泵,E4泵保持不變,E3、E2、E1泵按表2所列真空度自動(dòng)啟動(dòng): 表2 標(biāo)準(zhǔn)模式下,各級(jí)泵啟動(dòng)條件
選擇手動(dòng)模式時(shí),真空泵系統(tǒng)一般按標(biāo)準(zhǔn)模式“STANDARD”操作,逐步開(kāi)啟逆止閥和濁環(huán)水閥,同時(shí)按表3所列真空度啟動(dòng)各級(jí)泵: 表3 手動(dòng)模式下,各級(jí)泵啟動(dòng)條件
破空時(shí)手動(dòng)打開(kāi)破空閥。 4 VD生產(chǎn)過(guò)程中的注意事項(xiàng) ① 每爐VD結(jié)束后,要檢查大罐蓋下表面中心部位絕熱層情況,若脫落嚴(yán)重,要及時(shí)向有關(guān)部門(mén)匯報(bào),不進(jìn)VD。 ② 抽真空時(shí),Ar氣的流量不得超過(guò)400NL/min,壓力不超過(guò)0.5MPa(表壓)。特別是當(dāng)鋼水滿時(shí),以免鋼水粘住小爐蓋和鋼包上沿,致使罐蓋提升不起或拉掉鋼包內(nèi)的磚頭。 ③ 在20kPa~4kPa時(shí),要密切注意溢渣情況,發(fā)現(xiàn)溢渣要及時(shí)破空,同時(shí)可適當(dāng)調(diào)大Ar氣流量壓渣。 ④ 在高真空保持階段(67Pa),可適當(dāng)調(diào)大Ar氣流量,擴(kuò)大鋼液裸露面以加速脫氣。同時(shí)密切注意罐底溫度變化是否異常。 ⑤ 若發(fā)現(xiàn)熱井水箱水位經(jīng)常出現(xiàn)報(bào)警,在抽真空狀態(tài)下,水位>99%五秒內(nèi)不能下降到99%以下時(shí),要立即破真空,等各級(jí)蒸汽閥關(guān)閉后,馬上停濁環(huán)水,防止水位太高壓破熱水箱。 ⑥ 每爐VD結(jié)束,罐蓋車開(kāi)出后,要及時(shí)檢查鋼包耳軸與罐內(nèi)鋼包支撐座之間是否有鋼水粘住,若有馬上指揮行車試吊鋼包,必要時(shí)要對(duì)冷鋼進(jìn)行處理,處理好后才可吊包。 5 VD處理后所達(dá)到的效果 通過(guò)VD爐鋼包處理,最終鋼水中[H]可達(dá)到2PPm以下,[N]可達(dá)到80PPm以下。經(jīng)過(guò)VD處理后,噸鋼收益在100元以上。 6 結(jié)束語(yǔ) 實(shí)踐證明,真空脫氣爐的投入運(yùn)行對(duì)調(diào)整現(xiàn)有電爐煉鋼廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),擴(kuò)大生產(chǎn)品種,進(jìn)一步提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu),擴(kuò)大生產(chǎn)品種,進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量及改善經(jīng)營(yíng)效果是十分有利的。
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