真空脱气炉在电炉炼钢中的应用

真空脱气炉在电炉炼钢中的应用【论文摘要】介绍杭钢昌兴电炉炼钢有限公司真空脱气炉（VD炉）的控制原理及PLC、自动化仪表在控制中的应用。1、前言真空脱气处理工艺，作为炉外精炼的一种，在冶金工业得到广泛使用。其原理是利用对真空室进行抽真空，在真空状态下对钢水进行脱气，降低钢水中的[H]、[N]，同时利用钢渣界面反应进行脱硫处理。在大型现代化冶金生产中，VD钢包处理已成为现代二次冶金的基本手段。目前，杭钢昌兴电炉炼钢有限公司使用VD处理的典型钢种主要有：硬线钢（72A，82B），合结钢（40Cr，20CrMnTi，20CrMnMo，35CrMo），弹簧钢（60Si2Mn），轴承钢（GCr15），冷墩钢（ML42CrMo）等。2、系统概况杭钢昌兴电炉炼钢有限公司的100tVD炉是由奥钢联（VAI）总体设计制造的，配套锅炉由德国标准锅炉公司（Standardkessec-duisburg）提供。该系统在国内同类产品中具领先地位。脱气系统作为VD炉的主体设备，主要包括脱气系统电气、机械设备及仪表检测系统等。该系统由2个罐径为Φ5800mm,罐高5450mm的真空罐，真空盖系统，真空漏斗，测温取样系统，双工位双丝喂丝系统、吹氩系统及其升降、移动小车等8个部分组成。3、系统硬件3.1计算机系统3.1.1计算机系统组成真空脱气炉采用基础自动化级和过程控制级两级计算机控制。一级计算机系统采用电气、仪表、计算机控制三位一体的基础自动化级，由PLC（西门子S7-400系列）和上位机（MMI）组成。PLC主要模块为6ES7416-2XK02-0AB0、通讯模块为6GK7443-1EX11-0XE0、模拟量输入模块6ES7331-7KF02-0AB0、模拟量输出模块6ES7332-5HD01-0AB0，数字量输入6ES7321-1BL00-0AA0，数字量输出模块6ES7322-1BL00-0AA0。此外，还包括电机控制中心（MCC）、锅炉控制系统、喂丝机、包盖控制系统及现场一次检测元件等。人机界面MMI采用INTOUCH图形界面软件编程。二级计算机系统采用过程控制站，并与电炉计算机以太网连接。过程控制站采用多处理器主机，操作系统为WindowsNT，网络协议为TCP/IPSINECH1，基本软件：工业ORACLE，数据库，C/C++。3.1.2计算机系统的主要功能①基础自动化级（一级）：·炉盖运行控制；·底吹搅拌控制；·冷却水；·喂丝控制；·铁合金上料控制；·蒸气喷射控制；·蓄热器水泵控制；·水处理控制；·设备异常报警及联锁；·脱气过程画面显示；·人机对话界面；·钢水喷溅监视；·活动弯管工位切换；·除尘控制；·报警及事件打印。②过程控制级(二级):·能量平衡数学模型计算；·钢水温度、成份和处理时间数学模型计算；·操作过程的控制、操作指南和事故记录；·生产过程的数据检测及历史数据的存储；·铁合金加料计算和处理；·与电炉、连铸、化验室控制系统的通讯联系；·生产报表打印。3.2现场检测仪表为了保证测量精度，VD炉基本采用进口件·测温定氧仪表采用贺利氏（Heraeus）Multi-LabCelox；·定氢仪表采用贺利氏（Heraeus）Multi-LabHydris；·差压变送器采用E+H的deltabarS系列；·电磁流量计采用E+H的PROlinepromag50系列和prowirl77Vortex系列4、控制原理及基本工序通过一级机（MMI）画面设定相关控制参数。相关数据通过SINECH1总线送往VD炉PLC、锅炉PLC及喂丝机PLC控制相关电气运行，同时采集现场一次仪表检测信号，作为自动控制依据。VD炉主控人员接到上道工序送来的处理任务及有关数据后，开始进行数据处理和精炼准备。真空炉有2个脱气罐位和1个真空盖车停靠位。真空盖车停靠在2个真空罐中间。钢水包就位后，人工连接好氩气管，真空盖车运行就位并下降真空盖。根据需要处理钢水的抽气速度和处理步骤打开蒸气喷射器，进行抽真空处理，在真空状态下，通过钢包底吹氩进行钢水搅拌。真空盖上设有真空漏斗，对于需要合金微调的钢种，在脱气过程真空状态下，通过真空漏斗加入必要合金。然后在真空状态下进行测温取样。真空处理后，破真空，真空盖升起返回停靠位，或移到另一个真空位。在钢包敞开状态下，继续吹氩软搅拌并喂丝。处理完毕，进行最终测温取样。此时，可在另一罐位进行下一包钢水真空处理。钢水处理过程，可通过定氢定氧仪表进行快速气体测定。抽真空处理可选择自动模式、手动模式和标准模式来进行VD处理：选择自动模式时，各级泵需按表1所列真空度自动启动：5、VD生产过程中的注意事项①每炉VD结束后，要检查大罐盖下表面中心部位绝热层情况，若脱落严重，要及时向有关部门汇报，不进VD。②抽真空时，Ar气的流量不得超过400NL/min,压力不超过0.5MPa（表压）。特别是当钢水满时，以免钢水粘住小炉盖和钢包上沿，致使罐盖提升不起或拉掉钢包内的砖头。③在20kPa~4kPa时，要密切注意溢渣情况，发现溢渣要及时破空，同时可适当调大Ar气流量压渣。④在高真空保持阶段（67Pa）,可适当调大Ar气流量，扩大钢液裸露面以加速脱气。同时密切注意罐底温度变化是否异常。⑤若发现热井水箱水位经常出现报警，在抽真空状态下，水位100%五秒内不能下降到100%以下时，要立即破真空，等各级蒸汽阀关闭后，马上停浊环水，防止水位太高压破热水箱。⑥每炉VD结束，罐盖车开出后，要及时检查钢包耳轴与罐内钢包支撑座之间是否有钢水粘住，若有马上指挥行车试吊钢包，必要时要对冷钢进行处理，处理好后才可吊包。6、VD处理后所达到的效果通过VD炉钢包处理，最终钢水中[H]可达到2PPm以下，[N]可达到80PPm以下。经过VD处理后，吨钢收益在100元以上。7、结束语实践证明，真空脱气炉的投入运行对调整现有电炉炼钢厂的产品结构，扩大生产品种，进一步提高产品结构，扩大生产品种，进一步提高产品质量及改善经营效果是十分有利的。