頂槍系統(tǒng)在首鋼遷鋼RH爐精煉過(guò)程中的應(yīng)用與研究

遷安首信自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司 劉進(jìn)寶

頂槍系統(tǒng)在首鋼遷鋼RH爐精煉過(guò)程中的應(yīng)用與研究

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本文介紹了RH爐頂槍系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成以及主要功能，對(duì)頂槍系統(tǒng)在遷鋼公司RH爐精煉過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行了研究與分析，對(duì)設(shè)備改進(jìn)具有深遠(yuǎn)意義。

RH爐 頂槍 改進(jìn)

河北省首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱首鋼遷鋼公司）成立于2002年12月，主要產(chǎn)品定位有：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、高強(qiáng)度低合金鋼、深中鋼、汽車用鋼、鍋爐和壓力容器用鋼、船板、管線鋼、雙相鋼、多相鋼和IF鋼。RH精煉爐是遷鋼公司冶煉這些特種鋼的重要環(huán)節(jié)，而頂槍系統(tǒng)又是真空冶煉過(guò)程中的重要設(shè)備。

一、頂槍系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成

1.槍體。頂槍槍體設(shè)計(jì)為多層同心管，并用法蘭連接，分別通入冷卻水、氧氣、煤氣以及吹掃氮?dú)狻Ｆ渲?，中心管道輸送氧氣，外?cè)管道為煤氣，第三層管道為冷卻水管，氧氣、煤氣、氮?dú)夂屠鋮s水等介質(zhì)通過(guò)金屬軟管進(jìn)入槍體內(nèi)的相應(yīng)通道。頂槍尾部安裝有紫外線火焰檢測(cè)器，用來(lái)檢測(cè)頂槍燃燒后的火焰強(qiáng)度。頂槍內(nèi)裝有一個(gè)高壓點(diǎn)火電極，高壓點(diǎn)火器產(chǎn)生高壓通過(guò)點(diǎn)火電極頂端的金屬針與管壁之間發(fā)出火花，從而點(diǎn)燃煤氣。另外，還有一個(gè)攝像頭管道，通過(guò)此攝像頭觀察真空室內(nèi)部。

2.點(diǎn)火控制柜。點(diǎn)火控制柜安裝在頂槍現(xiàn)場(chǎng)，主要控制頂槍的點(diǎn)小火操作。柜上裝有點(diǎn)火控制器、小火檢測(cè)裝置、火焰強(qiáng)度顯示、智能控制器以及其他電氣元件。其中，點(diǎn)火控制器通過(guò)輸入的煤氣、氧氣的流量、壓力和溫度進(jìn)行比例釋放控制和安全聯(lián)鎖狀態(tài)控制。

3.頂槍閥組。頂槍閥組有一路煤氣管道，兩路氧氣管道，每路管道上安裝有壓力、流量、溫度檢測(cè)儀表以及調(diào)節(jié)閥、切斷閥、減壓閥等調(diào)節(jié)裝置。檢測(cè)儀表將測(cè)量介質(zhì)管道的差壓值、壓力值和溫度值送到PLC中，在PLC程序中經(jīng)過(guò)溫壓補(bǔ)正計(jì)算出管道介質(zhì)的實(shí)際流量。在每路管道的流量檢測(cè)儀表后面都有一臺(tái)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，用來(lái)調(diào)節(jié)相應(yīng)的介質(zhì)流量。

二、頂槍系統(tǒng)主要功能

1.吹氧脫碳功能。真空吹氧脫碳法（VOD)位列世界第二位的不銹鋼冶煉手段。RH精煉過(guò)程采用頂槍吹氧技術(shù)，可以提高脫碳速度，縮短RH真空脫碳時(shí)間。遷鋼RH爐在真空冶煉過(guò)程中，操作工在上位畫面上設(shè)定氧氣流量、吹氧總量和頂槍位置，當(dāng)條件都滿足后點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，頂槍將自動(dòng)下降到設(shè)定位置。同時(shí)，氧氣閥門打開(kāi)，調(diào)節(jié)氧氣流量到設(shè)定值，PLC程序中計(jì)算吹入氧氣的總量，當(dāng)其等于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)結(jié)束吹氧。

2.加鋁升溫功能。轉(zhuǎn)爐出鋼后，鋼包經(jīng)天車吊到RH精煉爐，再經(jīng)過(guò)鋼包車才能到達(dá)處理位，運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)程溫度損失大。因此，真空處理時(shí)，通過(guò)鋼水表面投加鋁粒并吹氧的方法進(jìn)行加熱鋼水，鋼水經(jīng)過(guò)真空室多次循環(huán)，達(dá)到溫度均勻。啟動(dòng)開(kāi)始后，頂槍自動(dòng)下降到設(shè)定位置，根據(jù)設(shè)定的氧氣流量和吹氧總量計(jì)算出吹氧時(shí)間，根據(jù)吹氧所需時(shí)間將鋁粒均勻加入到鋼水中，達(dá)到設(shè)定吹氧量時(shí)鋁粒也加入完畢，關(guān)閉氧氣閥門，頂槍提升到停泊位。

3.真空室加熱和去冷鋼功能。新真空室上線前先在預(yù)熱位加熱到800℃，安裝到處理位后通過(guò)頂槍噴吹焦?fàn)t煤氣和氧氣進(jìn)行升溫。操作工在畫面上設(shè)定煤氣流量和頂槍位置，然后點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，頂槍自動(dòng)下降到設(shè)定位置進(jìn)行吹掃。當(dāng)吹掃完畢后，點(diǎn)火控制器開(kāi)始點(diǎn)火將煤氣引燃，火焰檢測(cè)器檢測(cè)到火焰強(qiáng)度并且穩(wěn)定后，煤氣調(diào)節(jié)閥和氧氣調(diào)節(jié)閥按照煤氧比1:1.1的比例調(diào)節(jié)到設(shè)定流量后開(kāi)始烘烤計(jì)時(shí)。此外，真空冶煉結(jié)束后浸漬管上會(huì)殘留部分鋼水，多次冶煉后冷鋼沉積較多，影響了真空室使用，降低了浸漬管壽命。通過(guò)頂槍加熱功能可以將冷鋼快速熔化，延長(zhǎng)真空室使用壽命。

4.4 CO/CO2二次燃燒功能。二次燃燒控制與強(qiáng)制脫碳啟動(dòng)條件基本相同，不同之處在于強(qiáng)制脫碳控制的中心對(duì)象是氧氣流量和吹氧總量，而二次燃燒控制的中心對(duì)象是氧氣流量和吹氧時(shí)間。

三、頂槍系統(tǒng)在首鋼遷鋼公司的應(yīng)用

首鋼遷鋼公司自2006年第一套頂槍系統(tǒng)上線使用，直到目前共有七套頂槍系統(tǒng)，其中1#RH爐有1套頂槍系統(tǒng)，槍體中無(wú)點(diǎn)火電極，煤氣和氧氣吹入真空室后依靠真空室自身溫度將煤氣引燃，此種頂槍需要將真空室在預(yù)熱位烘烤到800℃以上才能點(diǎn)火。2#、3#、4#RH爐各有2套頂槍系統(tǒng)，槍體中帶有點(diǎn)火電極。點(diǎn)火控制柜帶有一套點(diǎn)小火閥組，當(dāng)點(diǎn)火電極將小火點(diǎn)燃后，小火火焰信號(hào)返回后開(kāi)始執(zhí)行點(diǎn)大火程序，然后火焰控測(cè)器在一定的時(shí)間內(nèi)返回大火信號(hào)后，小火熄滅，比例釋放信號(hào)返回到本體PLC，畫面上煤氣和氧氣閥由手動(dòng)模式切換到自動(dòng)模式，開(kāi)始按照程序中的氧氣和煤氣的流量設(shè)定值來(lái)調(diào)節(jié)煤氣、氧氣流量進(jìn)行烘烤。點(diǎn)大火時(shí)氧氣流量設(shè)定值與煤氣流量設(shè)定值的比例是1.1∶1，氧氣實(shí)際流量與煤氣實(shí)際流量配比在0.8～1.3之間。

四、結(jié)束語(yǔ)

頂槍系統(tǒng)自2006年在遷鋼公司投產(chǎn)使用以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定，控制效果良好，在RH爐精煉過(guò)程中起到了不可或缺的作用。根據(jù)轉(zhuǎn)爐出鋼后測(cè)得的鋼水中C含量，計(jì)算出相應(yīng)的吹氧量，通過(guò)強(qiáng)制脫碳功能可以將鋼水中的C含量控制在10ppm以下，烘烤真空室時(shí)真空室溫度最高可達(dá)1400℃，升溫速度可達(dá)40℃/ h，滿足了冶煉超低碳鋼的要求。通過(guò)對(duì)頂槍系統(tǒng)在遷鋼公司的應(yīng)用情況進(jìn)行研究和分析，完善故障處理過(guò)程，既保障了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，又為提高控制精度提供了可靠的數(shù)據(jù)。

[1]胡 偉.RH精煉中頂槍的應(yīng)用與改進(jìn)[J].冶金設(shè)備，2009

[2]張 巍，俞 江，方樹(shù)飆.RH爐多功能氧槍系統(tǒng)控制[J].冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院，2009

[3]王雅貞，張 巖，張紅文.氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設(shè)備[J].北京:冶金工業(yè)出版社，2003

ISSN2095-6711/Z01-2015-07-0234