《宣钢150吨转炉烟气脱硫24023.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《宣钢150吨转炉烟气脱硫24023.pdf（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 学 号：河北工业职业技术学院宣钢分院 毕业论文 宣钢 150T 炉区基础自动化关键技术再优化 论文题目：宣钢 150T 转炉烟气脱硫自动化关键技术再优化 专 业：班 级：姓 名：指导教师：2016 年 月 日 摘 要 2010 年 11 月 12 日凌晨 1 点 30 分，由中冶连铸总包的宣化钢铁（集团有限责任公司）150 吨转炉炼钢工程 1#12 机 12 流方坯连铸机项目热试成功。该机为 12 流方坯连铸机，生产钢种主要为：普碳钢、低合金钢、优质碳结钢、焊接用非合金钢、焊接用低合金钢、钢丝用非合金钢、合结钢等优质钢种；铸坯断面 150150mm，165165mm，年生产合格方坯 200
2、万吨。中冶连铸近年来在传统的小方坯连铸领域，选择多流数、大产能、合金钢为主攻方向，取得了可喜的成绩。该工程是继 2006 年 10 月世界首台 12 机 12 流方坯连铸机成功投产以来，宣钢又一次将方坯连铸机订单交给中冶连铸。本文将以宣钢 150T 炉区为基础，对其进行优化性设计。关键字：宣钢 150T 转炉，炼钢，优化 目 录 1 引言.4 1.1 目的.4 1.2 研究内容.4 2 优化方案.5 2.1 技术方案、原理和特点.5 2.1.1 分析炼钢原理及工艺.5 2.1.2 研究炼钢控制对象及控制方式.5 2.2 控制方案.6 2.2.1 炼钢自动控制技术.6 2.2.2 氧枪枪位控制.
3、6 2.2.3 顶吹气体流量控制.7 2.2.4 铁矿石投入时氧气流量控制.9 2.2.5 底吹流量自动控制技术.9 2.2.6 副枪的自动控制技术.9 2.3 连铸机电气设备技术改造.10 2.3.1 电磁搅拌程序优化.10 2.3.2 动态轻压下系统控制网络改造.11 2.4 主要工艺过程.11 2.4.1 转炉熔剂加料操作的顺序.12 结 论.15 参考文献.16 致 谢.17 1 引言 1.1 目的 以确保设备安全、稳定、高效运行，充分挖掘电气自动化系统的潜力，提高生产的自动化程度为目标，依靠自身技术力量针对电气自动化系统进行了优化性的技术改造或功能的完善扩充。1.2 研究内容 主要包
4、括两大方面的内容：一是以满足炼钢模型控制需求为主要目标，对转炉基础自动化系统关键技术的研发；二是以满足提高铸坯质量和新品种开发的需求为目标，对连铸机电磁搅拌、动态轻压等系统进行技术升级改造。2 优化方案 2.1 技术方案、原理和特点 2.1.1 分析炼钢原理及工艺 转炉炼钢的基本任务是铁水预处理和冶炼，转炉冶炼主要步骤是：氧化、造渣、升温、脱氧和合金化。2.1.2 研究炼钢控制对象及控制方式 炼钢最重要设备是氧枪。宣钢对氧枪采用的是恒压变枪法，即压力不变，枪位变化，这也是目前国内主要的使用方法。此方法要求对氧枪实现精确定位。在转炉炼钢的冶炼工艺过程中，铁水中的化学反应也不相同，氧气流量在冶炼过
5、程中应作相应的变化，底吹的搅拌强度也要与之相适应。合理的控制顶吹氧气流量和底吹气体流量是冶炼优质合格钢水的重要保证。氧枪与氧气阀门站相连，氧枪顶吹采用串联二级阀门调节，一级调节阀门调节供气压力，二级调节阀门调节供气流量。底吹的气体介质有氮气和氩气两种。进入转炉底部的透气砖气体共 10 路，每路可通过调节阀调节进气流量。炼钢过程是造渣过程。造渣是在合适的时间通过合适的方式加入一定溶剂料来达到脱 P、脱 S、减少喷溅、保护炉衬等的目的，加料过程对自动控制技术提出了加料时机和加入量的控制要求。宣钢 150T 炉区 1#2#转炉首次应用了副枪技术，副枪技术也为现代炼钢工艺的自动控制技术创造了条件。副枪
6、是在不倒炉和不重吹的情况，完成自动的测温取样一次性完成吹炼的过程。在转炉吹炼末期和吹炼结束分别对转炉钢水的熔池温度、结晶温度、氧电势和液位进行测量，帮助准确判断终点。终点控制也对副枪的自动控制技术和转炉自动吹炼的配合提出了要求。2.2 控制方案 2.2.1 炼钢自动控制技术 在梳理了炼钢各个工艺设备及控制方式的基础上，我们自主开发炼钢自动控制技术。炼钢过程自动控制技术是将炼钢过程中各个设备以及介质按照设定的模式统一自动的控制。包括氧枪和副枪的自动控制，加料各个料仓的振动给料机，插板阀与称量配合的自动控制、吹炼过程中各种能源介质氧气、氮气、氩气的通断以及流量和压力的自动控制。为了使各种设备和介质
7、的控制正常运行，统一控制，我们创造性的引入了氧步的概念。氧步的定义，首先将炼钢的全过程吹氧总量设定为 100%，这样我们就可以根据当前吹氧量得多少来划分吹炼的各个不同阶段，而每一个吹炼时期对应唯一的氧气百分比。根据氧气百分比，我们就可以按照需要将吹炼过程划分为需要氧步。按照氧步，对炼钢过程的设备和介质进行统一控制。保证了，炼钢过程的实时性和统一性。2.2.2 氧枪枪位控制 根据工艺供氧制度，我们知道宣钢采用恒压变枪位的操作，氧枪枪位的控制至关重要。为了实现精确定位，我们将氧枪高度单位设定为毫米(mm)，并且采用氧枪相对钢水液面的高度，作为氧枪自动控制技术中的氧枪高度，提高氧枪枪位控制精度。在满
8、足以上控制条件的情况下，为了实现氧枪自动控制，我们设计增加了氧枪的第三种控制方式。自动控制方式，不同于传统的点动和常动的控制方式。比如当需要氧枪下降到距离液面 1.5 米高时，我们只需要在画面中，设定氧枪高度为 1500mm 并确定，氧枪自动下降至距离液面 1.5 米的高度。这样就解决了氧枪高度的自动控制与精确定位，同时消除了人为操作的误差。自动控制原理：当设定高度确定生效时，设定高度与实际高度进行对比，如果高度相差50mm 时，根据高度差的大小分高中低三档速度控制变频器动作。当距离GAP 时，GAP 为偏差上限设定值)。压力调节阀强制在某规定开度，其目的是为了减少压力波动对流量调节的扰动。（
9、3）以上两种解决措施，由于都是特定开度，所以对系统的快速响应性较低，在生产中，我们增强一级调节和二级调节的配合，将一级调节和二级调节的调节灵敏度设置不同。一级压力调节的灵敏度稍低于二级流量的林敏度。即 P值不同，但又不能相差较大，不能达到相互配合的关系。同样对 I 值进行调节。这样二级调节同时进行，互相配合满足快速稳态运行。通过采取规定开度和对流量设定值的变化率进行限制，增加一级调节和二级调节的配合，解决了间歇系统变流量调节的扰动问题，经实践证明，该系统可以稳定可靠的运行。2、副枪测定时氧气流量调节 副枪测定时为取得良好的测量效果，为了保证干法系统正常使用，不发生泄爆，氧气流量应适应减少，因副
10、枪测定时间较短，流量设定值(SV1)应在副枪下降时跃变为副枪测定时氧气流量设定值(SV2)。副枪测定结束后流量设定值按一定速率增加，回到原设定值，如图 2 所示。2.2.4 铁矿石投入时氧气流量控制 冶炼过程中，铁矿石投入时所发生的化学反应将产生大量的氧气，为了避免氧气流量过大引起喷溅，同时要考虑除尘系统风机的能力，铁矿石投入时氧气流量设定值应按下列公式计算：SV=SVx-(铁矿石投入速度铁矿石投入氧气发生量)式中：SVx 为 SV 的当前值。为了安全，铁矿石投入时对氧气流量设定值进行上下限制，即计算结果大于上限设定值时取上限设定值作为铁矿石投入时氧气流量设定值；同样计算结果小于下限设定值时取
11、下限设定值作为铁矿石投入时氧气流量设定值。铁矿石投完后，氧气流量设定值按一定速率返回到原设定值。2.2.5 底吹流量自动控制技术 实践证明增加底吹的复合吹炼的冶金效果可以加速脱碳反应，降低了脱碳速度特性发生变化时的临界碳含量，降低渣中金属含量，降低钢种氧含量，提高钢水收得率和减少溶剂的加入量。底吹的使用能够提高钢水质量，对品种钢的生产起到关键作用。考虑到底吹在现代炼钢中的关键作用，所以我们完善了对底吹的控制，增加了炼钢全程的底吹强度和流量的变化控制，优化了氮气氩气切换动作，同时增加了底吹的后搅期控制。2.2.6 副枪的自动控制技术 现代炼钢技术的标志是副枪的使用。何时进行副枪的测量呢？我们采用
12、氧步 统一指令控制，并将控制指令通过环网以太网通讯给副枪系统。5）加料系统的自动控制技术 为了实现对加料过程的多个设备，进行控制，我们创造性的引入了料步的概念。料步就是对于每一个分体设备，执行动作的氧步。在加料自动控制系统中料步对加料设备进行控制。料步工作如下：当本氧步需要加料时本氧步的氧步数传给料步，如本氧步无需加料则直接进入下一氧步，下一氧步的氧步数传给料步。备料开始这时如果本氧步需要加料，除连投仓以外的任意变频器启动时把料步数传给称量斗的料步。当称量斗称量完毕后这时称量斗下插板阀打开把料投入汇总斗，有开到位信号后把称量斗的料步数传给汇总斗的料步。2.3 连铸机电气设备技术改造 2.3.1
13、 电磁搅拌程序优化 电磁搅拌系统当中影响搅拌质量的主要因素为搅拌力度，搅拌力度是由磁通量强度决定的，磁通强度由电流强度、频率、线圈匝数等参数决定，对于结晶器线圈而言，其线圈匝数等参数是固定的，可变的只有电流强度，因此我们工作的主要任务就是确定磁通强度与电流值之间的对应关系。由于实际生产时电搅线圈的磁通量是可以检测的，因此我们检测逐次确定了电流值和磁通量值的对应关系（如下图 3 所示）。图 3 磁通强度与电流值对应关系 在上图中，横坐标表示电流强度，纵坐标表示磁通量值。通过上图可以我们得出结论，只要能够调节通过电磁搅拌线圈的电流值，就可以控制磁通量值，磁通量成为最终 PLC 的输出控制，最终达到
14、提升铸坯质量的目的。我们在原有程序上增加了控制目标电流的部分，同时输出当前与电流对应的磁通量值到上位机，以便操作人员进行观察。同时，在上位机上修改操作画面，可直接输入电磁搅拌磁通量值，保证结晶器内部的搅拌力。2.3.2 动态轻压下系统控制网络改造 原有动态轻压下系统每流各有 6 个压下油缸，控制由 4-20mA 模拟量信号进行控制，由于设备所处位置环境较差，高温对信号传输的干扰非常强烈，无法满足实际生产需要。现在我们在每一流的 PLC 系统中加装一个 DeviceNet 模块，铺设网络电缆至每流油缸位移传感器，在软件中进行网络配置，将各流的 6 个位移传感器作为网络节点进行检测与控制。极大地提
15、高了平时检修维护工作的工作效率。2.4 主要工艺过程 由于有些料如铁矿石和石灰各有两个料仓，因此为了实现自动称料，必须在辅原料画面中加入以下表才能实现辅料的自动称量。图 4 料仓加料比例截图 设定按加入总量的比例从 0-1 可变 如果本氧步需要加料时本氧步的氧步数传给料步，如本氧步无需加料则直接 进入下一氧步，下一氧步的氧步数传给料步。2.4.1 转炉熔剂加料操作的顺序 1、加料准备 选择操作方式：主控室操作人员在 HMI 上进行各单体设备操作方式（集中手动/集中自动）的选择。获得配料设定值：按照不同的配料表的来源进行配料表的读取、判断、修改和确认。图 5 加料配料 2、加第一批料 根据上述配
16、料表从上到下第一个有料的氧步的加料设定值，产生第一次配料设定值。开始称量配料：按照第一次配料的设定值进行熔剂的称量控制，启动振动给料机，先快振，再慢振、后停振，实现比较精确的配料。称量参数设置主要参数位落差提前量和转慢振称量，根据实际情况而定；“落差提前量”设定振动给料机接到停止命令后，下落的重量值，修改该参数，可以调整振动给料机的下料误差。“转慢振重量”设定在称量过程中，转到慢振的重量值，合理设置该参数，可以使称量更精确，而不影响工作效率。图 6 加料料种参数表 熔剂汇总：将称量好的熔剂汇入汇总斗 往转炉加料：获得第一次加料命令（转炉开吹前由操作人员在 HMI 给出）后，开启左、右汇总斗下插
17、板阀，将熔剂卸入转炉。3、加第二批料 根据上述配料表从上到下第二个有料的氧步的加料设定值，产生第二次加料的各种物料的设定值。检查设备起动条件和连锁条件，如有故障或报警信息则在HMI 上直接给出提示 开始称量配料：按照第二次配料的设定值进行熔剂的称量控制，启动振动给料机，先快振，再慢振、后停振，实现比较精确的配料。第二次配的料不加入汇总斗，当汇总斗无料时才加入。以此类推始终备好两个氧步的料。（1）铁矿石/硅铁配料称量：铁矿石/硅铁的配料称量可以在转炉熔剂配料过 程中一并完成，所不同的是铁矿石/硅铁的配料是一次完成每炉备够 5 吨料，而不是象其他熔剂配料分多次完成。配料完成后记录实际称量值。（2）
18、检查铁矿石/硅铁连投振动给料机的启动条件：转炉 0 位、连投密封阀开到位、方型密封阀关到位。当上述条件都满足后等待投料命令。（3）确定连投速度和发出投料命令：当称量斗料步与氧步同步时控制称量斗下的振动给料机经矿石连投溜槽连续加入转炉内 结 论 这是宣钢首次应用炼钢基础自动控制程序及控制画面，本程序只需在一炉钢吹炼前，根据钢种的不同，在画面输入吹炼各阶段的吹炼数据，如枪位，顶吹氧气流量，底吹气体流量等参数并确定，在开始吹炼后无需任何人工干预情况下，按照设定的模型自动完成整炉钢水的吹炼工作。提高了宣钢炼钢工艺自动化程度，规范了炼钢操作，降低了炼钢的劳动强度，为自动炼钢技术打下了基础。参考文献：1朱苗勇，现代冶金学（钢铁冶金卷）冶金工业出版社，2012。2周剑丰，150T 转炉厂 KR 脱硫的工艺与设备介绍，2013。3唐山森，蒋叶舟，150T 转炉冶炼脱硫的生产实践。冶金丛刊2015 年 4 月，第 2期。致 谢 本论文是在老师的悉心指导下完成的，在写作论文过程中他们给予了我耐心的知道和热情的帮助，他们渊博的学识高尚的人品严谨求实的作风都对我产生了极大的影响，在此我对她们表示由衷的敬意和至深的感谢！