LF精煉自動化煉鋼系統的開發與實踐

張華

摘 要：本文通過對LF鋼包精煉技術的介紹，以及LF鋼包精煉自動化系統的結構和特點，以及自動化技術在這個系統中的應用來對LF精煉自動化鋼煉系統的開發與實踐提出可行性方案。

關鍵詞：LF鋼包;精煉技術;自動化;煉鋼

0 前言

LF（即鋼包精煉）近幾年由于其投資少、功能性強的特點被受到廣泛關注和使用，LF的主要功能是用在非氧化的氣氛之下，通過電弧的加熱來制造高堿度的還原渣，然后從鋼包的底部吹入惰性氣體，強化精煉過程的反應，這種方法可以對鋼水的成分和溫度進行精確的分析和調整，從而進行鋼液的冶金反應，其目的就在于通過對鋼水的成分和溫度進行精確的設計之后，來提升鋼的純凈度，從而生產高質量的鋼種。

1 自動化煉鋼系統的構成和特點

LF爐的自動化控制系統主要由基礎自動化級和過程自動化級組成，硬件設施主要包括PLC（即可編程控制器）、PC（工業微機）、工業以太網和打印機等設備，通過工業微機來對生產過程進行遠程監控和遠程控制，遠程控制器則是對生產過程的數據采集和邏輯進行控制。而軟件系統則是利用windows、SIMATIC編程軟件和WINCC監控軟件，快速逼真的畫出圖形并且將現場數據快速還原在屏幕上，通過軟件上的按鈕來對現場的設備進行操作，并且可以將數據庫的數據根據時間順序進行排放，在數據文件里進行存檔，在使用時就可以根據時間順序調用歷史文件，通過對以往數據的分析來對事故和改進工藝進行研究。

自動化煉鋼系統中主要包括以下幾個常用系統：（1）鋼包車行走系統，利用變頻器調速來對鋼包車的運行過程進行控制，在兩個不同的工位設置限制開關，各個位置都有減速、加速、停止和開啟的功能，來對開關進行保護;（2）水冷系統，這是對總進水壓力和水流量的檢測和控制，總進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電橫臂、水冷電管和導電銅管，而提供水源的則是水冷爐蓋，其實水冷爐蓋上也設有水壓和水流量檢測器，通過HMI對畫面進行監控，這是因為水冷爐蓋處于高溫區但與此同時要保證誰水的冷卻;（3）高壓設備監控，高壓供電系統主要由以下幾個裝置構成：高壓阻隔開關器、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對精煉爐的運作全過程進行監督和監控，以保證精煉爐的正常運作和安全運作。

2 自動化鋼煉系統的主要功能

LF爐自動化系統可以利用合金材料和電極升降來進行調節，電極調節器是LF爐的一個關鍵設備，電極的升降控制功能是LF冶煉的核心環節，電極升降調節器必須滿足功能穩定性的要求，因為三根點擊同時進行升溫處理，在這個過程中還要做到自動同步升降的處理，因此具有很高的定位精確度要求。自動化煉鋼系統通過利用三個電極臂進行單獨升降的控制方式來進行電極升降的自動調節，并且通過PLC模塊來采集各個電弧電壓和電弧交流以及變壓器之間給出的能量信號，經過控制器的處理控制液壓，對電極位置進行自動調節，以此來對爐內功率的輸出控制，從而滿足冶煉工藝的要求。

3 LF鋼包精煉爐的主要功能

隨著工業的現代化發展，新的時期對鋼材料的質量也提出的新的要求，因此在轉爐和電弧爐上都進行了鋼包精煉爐的配備，它主要有以下幾個功能：（1）對鋼液溫度的控制功能。正常情況下鋼液通過電弧爐加熱而獲得熱能，這可以增加鋼包精煉時可以補加合金，補加渣料和調整內部成分，便于鋼液的脫氧工作，然后保證鋼液的開澆溫度，有利于提高質量;（2）氬氣攪拌功能。氬氣通過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鋼包進行真空脫氣，同時通過包底吹入氬氣以攪動鋼液，以此來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量，得到較高純凈度的鋼液和性能優越的材質。具體的數式模型如下圖：

4 LF鋼包精煉爐的具體運行流程

鋼煉需要遵循正確的流程，否則會導致煉制的鋼材質不純或出現其他的安全性問題，因此一般來說具體的LF精煉爐的運作流程如下：首先在開始運作之前要進行一系列的檢查，要檢查鋼包車的聯鎖保護裝置，確定行程開關的可靠程度;檢查真空系統，吹氧、吹氫、保溫，加熱、加料等機械部位;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。然后按規定與供電單位及真空控制室進行聯系，開車前鳴笛或開啟其他安全警示的信號，接著按照程序進行高壓電的輸送和真空脫氣工作。

5 結語

通過上述的介紹和比較說明隨著工業品種產量需求的增加，LF鋼包自動化煉鋼系統要求工藝設備運行的狀況良好，以達到高要求的處理水平，目前LF自動化控制系統已經能夠達到平穩的運行，并且能夠實現生產工藝的自我監控，工業運作中還需要更多的優化升級和對產品結構進行調整，以實現LF精煉自動化煉鋼系統的穩定和高效率運轉。

參考文獻：

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