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。其原理是利用對真空室進行抽真空,在真空狀態(tài)下對鋼水進行脫氣,降低鋼水中的[H]、[N],同時利用鋼渣界面反應(yīng)進行脫硫處理。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)計制造的,配套鍋爐由德國標(biāo)準(zhǔn)鍋爐公司(Standardkessec-duisburg)提供。該系統(tǒng)在國內(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、機械設(shè)備及儀表檢測系統(tǒng)等。該系統(tǒng)由2個罐徑為Φ5800mm,罐高5450mm的真空罐,真空蓋系統(tǒng),真空漏斗,測溫取樣系統(tǒng),雙工位雙絲喂絲系統(tǒng)、吹氬系統(tǒng)及其升降、移動小車等8個部分組成。 3、系統(tǒng)硬件 3.1 計算機系統(tǒng) 3.1.1 計算機系統(tǒng)組成 真空脫氣爐采用基礎(chǔ)自動化級和過程控制級兩級計算機控制。 一級計算機系統(tǒng)采用電氣、儀表、計算機控制三位一體的基礎(chǔ)自動化級,由PLC(西門子S7-400系列)和上位機組成。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,還包括電機控制中心(MCC)、鍋爐控制系統(tǒng)、喂絲機、包蓋控制系統(tǒng)及現(xiàn)場一次檢測元件等。 二級計算機系統(tǒng)采用過程控制站,并與電爐計算機以太網(wǎng)連接。過程控制站采用多處理器主機,操作系統(tǒng)為Windows NT,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 為TCP/IP SINEC H1,基本軟件:工業(yè)ORACLE ,數(shù)據(jù)庫,C/C++。
 3.1.2 計算機系統(tǒng)的主要功能 ① 基礎(chǔ)自動化級(一級): ?爐蓋運行控制 ; ?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)備異常報警及聯(lián)鎖 ; ?脫氣過程畫面顯示 ; ?人機對話界面 ; ?鋼水噴濺監(jiān)視 ; ?活動彎管工位切換 ; ?除塵控制; ?報警及事件打印 。 ② 過程控制級(二級) : ?能量平衡數(shù)學(xué)模型計算 ; ?鋼水溫度、成份和處理時間數(shù)學(xué)模型計算 ; ?操作過程的控制、操作指南和事故記錄 ; ?生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)檢測及歷史數(shù)據(jù)的存儲 ; ?鐵合金加料計算和處理 ; ?與電爐、連鑄、化驗室控制系統(tǒng)的通訊聯(lián)系 ; ?生產(chǎn)報表打印 。 3.2 現(xiàn)場檢測儀表 為了保證測量精度,VD爐基本采用進口件 ?測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 通過一級機(MMI)畫面設(shè)定相關(guān)控制參數(shù)。相關(guān)數(shù)據(jù)通過SINEC H1總線送往VD爐PLC、鍋爐PLC及喂絲機PLC控制相關(guān)電氣運行,同時采集現(xiàn)場一次儀表檢測信號,作為自動控制依據(jù)。 VD爐主控人員接到上道工序送來的處理任務(wù)及有關(guān)數(shù)據(jù)后,開始進行數(shù)據(jù)處理和精煉準(zhǔn)備。真空爐有2個脫氣罐位和1個真空蓋車??课?。真空蓋車??吭?個真空罐中間。鋼水包就位后,人工連接好氬氣管,真空蓋車運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蒸氣噴射器,進行抽真空處理,在真空狀態(tài)下,通過鋼包底吹氬進行鋼水?dāng)嚢?。真空蓋上設(shè)有真空漏斗,對于需要合金微調(diào)的鋼種,在脫氣過程真空狀態(tài)下,通過真空漏斗加入必要合金。然后在真空狀態(tài)下進行測溫取樣。真空處理后,破真空,真空蓋升起返回停靠位,或移到另一個真空位。在鋼包敞開狀態(tài)下,繼續(xù)吹氬軟攪拌并喂絲。處理完畢,進行最終測溫取樣。此時,可在另一罐位進行下一包鋼水真空處理。鋼水處理過程,可通過定氫定氧儀表進行快速氣體測定。 抽真空處理可選擇自動模式、手動模式和標(biāo)準(zhǔn)模式來進行VD處理: 選擇自動模式時,各級泵需按表1所列真空度自動啟動: 表1 自動模式下,各級泵啟動條件
 當(dāng)真空度達到100mbar時,選取標(biāo)準(zhǔn)模式“STANDARD",此時系統(tǒng)自動停止E5a,E4a真空泵,開啟E5真空泵,E4泵保持不變,E3、E2、E1泵按表2所列真空度自動啟動: 表2 標(biāo)準(zhǔn)模式下,各級泵啟動條件
 選擇手動模式時,真空泵系統(tǒng)一般按標(biāo)準(zhǔn)模式“STANDARD"操作,逐步開啟逆止閥和濁環(huán)水閥,同時按表3所列真空度啟動各級泵: 表3 手動模式下,各級泵啟動條件
 破空時手動打開破空閥。 4 VD生產(chǎn)過程中的注意事項 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,若脫落嚴重,要及時向有關(guān)部門匯報,不進VD。 ② 抽真空時,Ar氣的流量不得超過400NL/min,壓力不超過0.5MPa(表壓)。特別是當(dāng)鋼水滿時,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,要密切注意溢渣情況,發(fā)現(xiàn)溢渣要及時破空,同時可適當(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,擴大鋼液裸露面以加速脫氣。同時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,要立即破真空,等各級蒸汽閥關(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,罐蓋車開出后,要及時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,必要時要對冷鋼進行處理,處理好后才可吊包。 5 VD處理后所達到的效果 通過VD爐鋼包處理,最終鋼水中[H]可達到2PPm以下,[N]可達到80PPm以下。經(jīng)過VD處理后,噸鋼收益在100元以上。 6 結(jié)束語 實踐證明,真空脫氣爐的投入運行對調(diào)整現(xiàn)有電爐煉鋼廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),擴大生產(chǎn)品種,進一步提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu),擴大生產(chǎn)品種,進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量及改善經(jīng)營效果是十分有利的。
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