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真空脱气炉在电炉炼钢中的应用

来源:机电之家 浏览次数: 日期:2011年7月29日 13:23

      真空脱气处理工艺,作为炉外精炼的一种,在冶金工业得到广泛使用。其原理是利用对真空室进行抽真空,在真空状态下对钢水进行脱气,降低钢水中的[H]、[N],同时利用钢渣界面反应进行脱硫处理。在大型现代化冶金生产中,VD钢包处理已成为现代二次冶金的基本手段。目前,杭钢昌兴炼钢有限公司使用VD处理的典型钢种主要有:硬线钢(72A,82B),合结钢(40Cr,20CrMnTi,20CrMnMo,35CrMo),弹簧钢(60Si2Mn),轴承钢(GCr15),冷墩钢(ML42CrMo)等。

    系统概况
  杭钢昌兴炼钢有限公司的100tVD炉是由奥钢联(VAI)总体设计制造的,配套锅炉由德国标准锅炉公司(Standardkessec-duisburg)提供。该系统在国内同类产品中具领先地位。
    脱气系统作为VD炉的主体设备,主要包括脱气系统电气、机械设备及仪表检测系统等。该系统由2个罐径为Φ5800mm,罐高5450mm的真空罐,真空盖系统,真空漏斗,测温取样系统,双工位双丝喂丝系统、吹氩系统及其升降、移动小车等8个部分组成。

    系统硬件
    1 计算机系统
    1) 计算机系统组成
  真空脱气炉采用基础自动化级和过程控制级两级计算机控制。
    一级计算机系统采用电气、仪表、计算机控制三位一体的基础自动化级,由PLC(西门子S7-400系列)和上位机(MMI)组成。PLC主要模块为6ES7 416-2XK02-0AB0、通讯模块为6GK7 443-1EX11-0XE0 、模拟量输入模块6ES7 331-7KF02-0AB0、模拟量输出模块6ES7 332-5HD01-0AB0,数字量输入6ES7 321-1BL00-0AA0,数字量输出模块6ES7 322-1BL00-0AA0。此外,还包括电机控制中心(MCC)、锅炉控制系统、喂丝机、包盖控制系统及现场一次检测元件等。人机界面MMI采用INTOUCH图形界面软件编程。
  二级计算机系统采用过程控制站,并与计算机以太网连接。过程控制站采用多处理器主机,操作系统为Windows NT,网络协议 为TCP/IP SINEC H1,基本软件:工业ORACLE ,数据库,C/C++。
  
2) 计算机系统的主要功能
    ① 基础自动化级(一级):
    ·炉盖运行控制 ;
    ·底吹搅拌控制 ;
    ·冷却水;
    ·喂丝控制 ;
    ·铁合金上料控制;
    ·蒸气喷射控制;
    ·蓄热器水泵控制 ;
    ·水处理控制;
    ·设备异常报警及联锁 ;
    ·脱气过程画面显示 ;
    ·人机对话界面 ;
    ·钢水喷溅监视 ;
    ·活动弯管工位切换 ;
    ·除尘控制;
    ·报警及事件打印 。
    ② 过程控制级(二级) :
    ·能量平衡数学模型计算 ;
    ·钢水温度、成份和处理时间数学模型计算 ;
    ·操作过程的控制、操作指南和事故记录 ;
    ·生产过程的数据检测及历史数据的存储 ;
    ·铁合金加料计算和处理 ;
    ·与、连铸、化验室控制系统的通讯联系 ;
    ·生产报表打印 。
    2 现场检测仪表
    为了保证测量精度,VD炉基本采用进口件
    ·测温定氧仪表采用贺利氏(Heraeus)Multi- Lab Celox;
    ·定氢仪表采用贺利氏(Heraeus)Multi- Lab Hydris;
    ·差压变送器采用E+H的deltabar S系列;
    ·电磁流量计采用E+H的PROline promag 50系列和prowirl 77 Vortex 系列

    控制原理及基本工序
  通过一级机(MMI)画面设定相关控制参数。相关数据通过SINEC H1总线送往VD炉PLC、锅炉PLC及喂丝机PLC控制相关电气运行,同时采集现场一次仪表检测信号,作为自动控制依据。
  VD炉主控人员接到上道工序送来的处理任务及有关数据后,开始进行数据处理和精炼准备。真空炉有2个脱气罐位和1个真空盖车停靠位。真空盖车停靠在2个真空罐中间。钢水包就位后,人工连接好氩气管,真空盖车运行就位并下降真空盖。根据需要处理钢水的抽气速度和处理步骤打开蒸气喷射器,进行抽真空处理,在真空状态下,通过钢包底吹氩进行钢水搅拌。真空盖上设有真空漏斗,对于需要合金微调的钢种,在脱气过程真空状态下,通过真空漏斗加入必要合金。然后在真空状态下进行测温取样。真空处理后,破真空,真空盖升起返回停靠位,或移到另一个真空位。在钢包敞开状态下,继续吹氩软搅拌并喂丝。处理完毕,进行最终测温取样。此时,可在另一罐位进行下一包钢水真空处理。钢水处理过程,可通过定氢定氧仪表进行快速气体测定。
  抽真空处理可选择自动模式、手动模式和标准模式来进行VD处理:
    选择自动模式时,各级泵需按表1所列真空度自动启动:
   
VD生产过程中的注意事项
    ① 每炉VD结束后,要检查大罐盖下表面中心部位绝热层情况,若脱落严重,要及时向有关部门汇报,不进VD
    ② 抽真空时,Ar气的流量不得超过400NL/min,压力不超过0.5MPa(表压)。特别是当钢水满时,以免钢水粘住小炉盖和钢包上沿,致使罐盖提升不起或拉掉钢包内的砖头。
    ③ 在20kPa~4kPa时,要密切注意溢渣情况,发现溢渣要及时破空,同时可适当调大Ar气流量压渣。
    ④ 在高真空保持阶段(67Pa),可适当调大Ar气流量,扩大钢液裸露面以加速脱气。同时密切注意罐底温度变化是否异常。
    ⑤ 若发现热井水箱水位经常出现报警,在抽真空状态下,水位>100%五秒内不能下降到100%以下时,要立即破真空,等各级蒸汽阀关闭后,马上停水,防止水位太高压破热水箱。
    ⑥ 每炉VD结束,罐盖车开出后,要及时检查钢包耳轴与罐内钢包支撑座之间是否有钢水粘住,若有马上指挥行车试吊钢包,必要时要对冷钢进行处理,处理好后才可吊包。
    VD处理后所达到的效果
    通过VD炉钢包处理,最终钢水中[H]可达到2PPm以下,[N]可达到80PPm以下。经过VD处理后,吨钢收益在100元以上。
    结束语
  实践证明,真空脱气炉的投入运行对调整现有炼钢厂的产品结构,扩大生产品种,进一步提高产品结构,扩大生产品种,进一步提高产品质量及改善经营效果是十分有利的。
 

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