鋼包底吹氬氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉杰　趙迎秋　李秀山

（1.唐鋼不銹鋼公司，河北唐山　063000；2.唐鋼微爾自動化有限公司，河北唐山　063000）

鋼包底吹氬氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉杰1趙迎秋2李秀山1

（1.唐鋼不銹鋼公司，河北唐山063000；2.唐鋼微爾自動化有限公司，河北唐山063000）

基于當(dāng)前鋼鐵市場產(chǎn)能過剩、盈利能力低下將長期持續(xù)的現(xiàn)狀，鋼鐵企業(yè)只有在優(yōu)化每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)、節(jié)能增效、產(chǎn)品質(zhì)量提升上切實(shí)做足文章才有可能使企業(yè)立于不敗之地。本文以河鋼集團(tuán)唐鋼公司不銹鋼分公司2號轉(zhuǎn)爐鋼包底吹氬氣控制系統(tǒng)升級改造為例，對底吹氬氣控制工藝、控制思路以及控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)作了簡要的說明。

底吹氬氣質(zhì)量流量計(jì)流量設(shè)定分地操作

1　項(xiàng)目實(shí)施背景

轉(zhuǎn)爐單爐冶煉結(jié)束，轉(zhuǎn)爐中的鋼水傾倒至鋼包的過程中以及出完鋼之后，還需要對鋼水完成添加合金料、鋼包底吹氬氣進(jìn)行攪拌等工藝操作。唐鋼不銹鋼公司2號轉(zhuǎn)爐鋼包底吹氬氣系統(tǒng)在升級改造之前對氬氣底吹的流量大小、不同流量下底吹的時間等參數(shù)的控制完全是由人工憑經(jīng)驗(yàn)通過操作手動閥門來完成的，這樣就必然會在不同的操作人員之間產(chǎn)生一定的質(zhì)量差，很難對鋼水進(jìn)行精細(xì)質(zhì)量控制。基于以上原因公司決定對2號轉(zhuǎn)爐鋼包底吹氬氣系統(tǒng)進(jìn)行自動化升級改造，以期達(dá)到對鋼水質(zhì)量的進(jìn)一步把控。

2　項(xiàng)目工藝流程

鋼包底吹氬氣系統(tǒng)通過兩路主管道對鋼水包進(jìn)行噴吹氬氣操作，每一路主管道又各設(shè)計(jì)有一路旁通管道以備主管道上的儀表設(shè)備出現(xiàn)故障時投入使用。以主管道1（噴槍1）和旁通管道1為例的局部工藝流程圖如圖1所示。

圖1　局部儀表工藝流程圖

圖2　底吹氬氣系統(tǒng)控制畫面

底吹用的氬氣經(jīng)總管首先到達(dá)分氣缸（平衡壓力及分流作用），從分氣缸分別引出兩路主管道（主路1和主路2）和兩路旁通管道（旁路1和旁路2），以主路1為例進(jìn)行說明，分氣缸之后首先設(shè)計(jì)一個手動閥門以便于日常檢修，手動閥門之后安裝有減壓過濾裝置以便于日常對氬氣進(jìn)行排污操作。之后，管路上安裝了本系統(tǒng)的核心儀表元件BronkhorstEL-FLOW質(zhì)量流量控制器，此流量控制器為模塊化設(shè)計(jì)，與控制閥門呈一體結(jié)構(gòu)。輸入、輸出值選用4至20毫安信號，反映靈敏、測量精度高。主管路及旁通管路分別安裝有壓力變送器以便于對壓力進(jìn)行測量。噴槍的最后安裝有一臺超壓泄壓閥門，以保證工藝要求及安全。所有儀表設(shè)備通過轉(zhuǎn)爐本體S7-400PLC進(jìn)行控制或數(shù)值顯示。

3　項(xiàng)目操作模式

項(xiàng)目操作畫面如圖2所示。

3.1操作地點(diǎn)

底吹氬氣系統(tǒng)分主控室HM I、出鋼小屋、出鋼平臺三地操作。三地的選擇權(quán)由主控室HMI確定。出鋼小屋及出鋼平臺操作箱上分別有強(qiáng)吹、中吹、弱吹、停止四個按鈕，當(dāng)HM I上選擇出鋼小屋或出鋼平臺后就可以選擇相應(yīng)的操作箱上的四個按鈕進(jìn)行操作。

3.2HM I選擇自動

工藝人員依據(jù)鋼水的重量、成份、溫度等參數(shù)可以確定強(qiáng)吹、中吹及弱吹三個階段的流量及噴吹時間的設(shè)定值。設(shè)定值輸入完成且HM I選擇自動操作，然后選擇開始按鈕，噴槍就會依據(jù)不同階段的流量設(shè)定值和時間分配值進(jìn)行自動噴吹，當(dāng)有異常情況時可以選擇畫面上的停止按鈕以終止噴吹。畫面上有當(dāng)前噴吹的狀態(tài)及剩余時間。

3.3HM I選擇手動

HM I選擇手動之后，可以選擇強(qiáng)吹、中吹或弱吹三種模式中的一種。選擇好模式并且輸入此種模式下的流量設(shè)定值，噴槍就會以此數(shù)值進(jìn)行噴吹，噴吹過程中可以選擇停止按鈕以終止噴吹過程

3.4旁路操作

當(dāng)某一路噴槍上的設(shè)備出現(xiàn)故障時，可以從HMI上操作相應(yīng)旁路上的電磁閥進(jìn)行噴吹操作。

3.5其它操作

畫面上有所消耗的氬氣累計(jì)值，并可進(jìn)行清零操作，以方便對介質(zhì)進(jìn)行測量核算。

4　結(jié)語

鋼包底吹氬氣自動控制項(xiàng)目實(shí)施之后，在鋼水質(zhì)量提升、精度把控、氬氣耗用量控制、降低操作人員勞動強(qiáng)度等方面效果較為明顯，達(dá)到了預(yù)期效果，值得推廣應(yīng)用。

［1］馮捷，賈艷.轉(zhuǎn)爐煉鋼實(shí)訓(xùn)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

［2］余志祥.現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)（二）［J］.煉鋼，2001（2）：5-8.

［3］高澤平.煉鋼工藝學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

劉杰（1981—），男，河北晉州人，本科，工程師；趙迎秋（1977—），男，河北保定人，本科，工程師；李秀山（1982—），男，河北涿州人，本科，工程師。