LF精煉自動(dòng)化煉鋼系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐

張華

摘 要：本文通過(guò)對(duì)LF鋼包精煉技術(shù)的介紹，以及LF鋼包精煉自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，以及自動(dòng)化技術(shù)在這個(gè)系統(tǒng)中的應(yīng)用來(lái)對(duì)LF精煉自動(dòng)化鋼煉系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐提出可行性方案。

關(guān)鍵詞：LF鋼包;精煉技術(shù);自動(dòng)化;煉鋼

0 前言

LF（即鋼包精煉）近幾年由于其投資少、功能性強(qiáng)的特點(diǎn)被受到廣泛關(guān)注和使用，LF的主要功能是用在非氧化的氣氛之下，通過(guò)電弧的加熱來(lái)制造高堿度的還原渣，然后從鋼包的底部吹入惰性氣體，強(qiáng)化精煉過(guò)程的反應(yīng)，這種方法可以對(duì)鋼水的成分和溫度進(jìn)行精確的分析和調(diào)整，從而進(jìn)行鋼液的冶金反應(yīng)，其目的就在于通過(guò)對(duì)鋼水的成分和溫度進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)之后，來(lái)提升鋼的純凈度，從而生產(chǎn)高質(zhì)量的鋼種。

1 自動(dòng)化煉鋼系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn)

LF爐的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)和過(guò)程自動(dòng)化級(jí)組成，硬件設(shè)施主要包括PLC（即可編程控制器）、PC（工業(yè)微機(jī)）、工業(yè)以太網(wǎng)和打印機(jī)等設(shè)備，通過(guò)工業(yè)微機(jī)來(lái)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)程控制器則是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集和邏輯進(jìn)行控制。而軟件系統(tǒng)則是利用windows、SIMATIC編程軟件和WINCC監(jiān)控軟件，快速逼真的畫出圖形并且將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)快速還原在屏幕上，通過(guò)軟件上的按鈕來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行操作，并且可以將數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)根據(jù)時(shí)間順序進(jìn)行排放，在數(shù)據(jù)文件里進(jìn)行存檔，在使用時(shí)就可以根據(jù)時(shí)間順序調(diào)用歷史文件，通過(guò)對(duì)以往數(shù)據(jù)的分析來(lái)對(duì)事故和改進(jìn)工藝進(jìn)行研究。

自動(dòng)化煉鋼系統(tǒng)中主要包括以下幾個(gè)常用系統(tǒng)：（1）鋼包車行走系統(tǒng)，利用變頻器調(diào)速來(lái)對(duì)鋼包車的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行控制，在兩個(gè)不同的工位設(shè)置限制開(kāi)關(guān)，各個(gè)位置都有減速、加速、停止和開(kāi)啟的功能，來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行保護(hù);（2）水冷系統(tǒng)，這是對(duì)總進(jìn)水壓力和水流量的檢測(cè)和控制，總進(jìn)水管路分為控制水源和提供水源兩條分路，提供水源的管道分別是導(dǎo)電橫臂、水冷電管和導(dǎo)電銅管，而提供水源的則是水冷爐蓋，其實(shí)水冷爐蓋上也設(shè)有水壓和水流量檢測(cè)器，通過(guò)HMI對(duì)畫面進(jìn)行監(jiān)控，這是因?yàn)樗錉t蓋處于高溫區(qū)但與此同時(shí)要保證誰(shuí)水的冷卻;（3）高壓設(shè)備監(jiān)控，高壓供電系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)裝置構(gòu)成：高壓阻隔開(kāi)關(guān)器、電壓互感器、高壓真空斷路器、電流互感器和避雷器等，這是給LF爐變壓器提供高壓主回路的電源。需要安排特定的和專門的操控人員在控制室內(nèi)對(duì)精煉爐的運(yùn)作全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和監(jiān)控，以保證精煉爐的正常運(yùn)作和安全運(yùn)作。

2 自動(dòng)化鋼煉系統(tǒng)的主要功能

LF爐自動(dòng)化系統(tǒng)可以利用合金材料和電極升降來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，電極調(diào)節(jié)器是LF爐的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，電極的升降控制功能是LF冶煉的核心環(huán)節(jié)，電極升降調(diào)節(jié)器必須滿足功能穩(wěn)定性的要求，因?yàn)槿c(diǎn)擊同時(shí)進(jìn)行升溫處理，在這個(gè)過(guò)程中還要做到自動(dòng)同步升降的處理，因此具有很高的定位精確度要求。自動(dòng)化煉鋼系統(tǒng)通過(guò)利用三個(gè)電極臂進(jìn)行單獨(dú)升降的控制方式來(lái)進(jìn)行電極升降的自動(dòng)調(diào)節(jié)，并且通過(guò)PLC模塊來(lái)采集各個(gè)電弧電壓和電弧交流以及變壓器之間給出的能量信號(hào)，經(jīng)過(guò)控制器的處理控制液壓，對(duì)電極位置進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以此來(lái)對(duì)爐內(nèi)功率的輸出控制，從而滿足冶煉工藝的要求。

3 LF鋼包精煉爐的主要功能

隨著工業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，新的時(shí)期對(duì)鋼材料的質(zhì)量也提出的新的要求，因此在轉(zhuǎn)爐和電弧爐上都進(jìn)行了鋼包精煉爐的配備，它主要有以下幾個(gè)功能：（1）對(duì)鋼液溫度的控制功能。正常情況下鋼液通過(guò)電弧爐加熱而獲得熱能，這可以增加鋼包精煉時(shí)可以補(bǔ)加合金，補(bǔ)加渣料和調(diào)整內(nèi)部成分，便于鋼液的脫氧工作，然后保證鋼液的開(kāi)澆溫度，有利于提高質(zhì)量;（2）氬氣攪拌功能。氬氣通過(guò)裝在鋼包底部的透氣磚向鋼液中吹氛，使得鋼液獲得一定的攪拌功能。（3）真空脫氣功能，鋼包吊入真空罐之后，精煉爐采用蒸汽噴射泵對(duì)鋼包進(jìn)行真空脫氣，同時(shí)通過(guò)包底吹入氬氣以攪動(dòng)鋼液，以此來(lái)去除和減少精煉爐鋼液中的氫和氮的含量，從而降低氧含量和碳含量，最終可以提升鋼煉的質(zhì)量，得到較高純凈度的鋼液和性能優(yōu)越的材質(zhì)。具體的數(shù)式模型如下圖：

4 LF鋼包精煉爐的具體運(yùn)行流程

鋼煉需要遵循正確的流程，否則會(huì)導(dǎo)致煉制的鋼材質(zhì)不純或出現(xiàn)其他的安全性問(wèn)題，因此一般來(lái)說(shuō)具體的LF精煉爐的運(yùn)作流程如下：首先在開(kāi)始運(yùn)作之前要進(jìn)行一系列的檢查，要檢查鋼包車的聯(lián)鎖保護(hù)裝置，確定行程開(kāi)關(guān)的可靠程度;檢查真空系統(tǒng)，吹氧、吹氫、保溫，加熱、加料等機(jī)械部位;檢查樣勺，樣模是否保持干燥;檢查所用工位器具是否好用;檢查鋼包車軌道是否存在障礙物，保證軌道清潔和安全。然后按規(guī)定與供電單位及真空控制室進(jìn)行聯(lián)系，開(kāi)車前鳴笛或開(kāi)啟其他安全警示的信號(hào)，接著按照程序進(jìn)行高壓電的輸送和真空脫氣工作。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述的介紹和比較說(shuō)明隨著工業(yè)品種產(chǎn)量需求的增加，LF鋼包自動(dòng)化煉鋼系統(tǒng)要求工藝設(shè)備運(yùn)行的狀況良好，以達(dá)到高要求的處理水平，目前LF自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)能夠達(dá)到平穩(wěn)的運(yùn)行，并且能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)工藝的自我監(jiān)控，工業(yè)運(yùn)作中還需要更多的優(yōu)化升級(jí)和對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)LF精煉自動(dòng)化煉鋼系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。

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