真空脫氣爐在電爐煉鋼中的應(yīng)用 返回列表頁

1、前言
真空脫氣處理工藝，作為爐外精煉的一種，在冶金工業(yè)得到廣泛使用。其原理是利用對真空室進(jìn)行抽真空，在真空狀態(tài)下對鋼水進(jìn)行脫氣，降低鋼水中的[H]、[N]，同時利用鋼渣界面反應(yīng)進(jìn)行脫硫處理。在大型現(xiàn)代化冶金生產(chǎn)中，VD鋼包處理已成為現(xiàn)代二次冶金的基本手段。目前，杭鋼昌興電爐煉鋼有限公司使用VD處理的典型鋼種主要有：硬線鋼（72A，82B），合結(jié)鋼（40Cr，20CrMnTi，20CrMnMo，35CrMo），彈簧鋼（60Si2Mn），軸承鋼（GCr15），冷墩鋼（ML42CrMo）等。

2、系統(tǒng)概況
杭鋼昌興電爐煉鋼有限公司的100tVD爐是由奧鋼聯(lián)（VAI）總體設(shè)計制造的，配套鍋爐由德國標(biāo)準(zhǔn)鍋爐公司（Standardkessec-duisburg）提供。該系統(tǒng)在國內(nèi)同類產(chǎn)品中具地位。
脫氣系統(tǒng)作為VD爐的主體設(shè)備，主要包括脫氣系統(tǒng)電氣、機(jī)械設(shè)備及儀表檢測系統(tǒng)等。該系統(tǒng)由2個罐徑為Φ5800mm,罐高5450mm的真空罐，真空蓋系統(tǒng)，真空漏斗，測溫取樣系統(tǒng)，雙工位雙絲喂絲系統(tǒng)、吹氬系統(tǒng)及其升降、移動小車等8個部分組成。

3、系統(tǒng)硬件

3.1 計算機(jī)系統(tǒng)
3.1.1 計算機(jī)系統(tǒng)組成
真空脫氣爐采用基礎(chǔ)自動化級和過程控制級兩級計算機(jī)控制。
一級計算機(jī)系統(tǒng)采用電氣、儀表、計算機(jī)控制三位一體的基礎(chǔ)自動化級，由PLC（西門子S7-400系列）和上位機(jī)組成。PLC主要模塊為6ES7 416-2XK02-0AB0、通訊模塊為6GK7 443-1EX11-0XE0 、模擬量輸入模塊6ES7 331-7KF02-0AB0、模擬量輸出模塊6ES7 332-5HD01-0AB0，數(shù)字量輸入6ES7 321-1BL00-0AA0，數(shù)字量輸出模塊6ES7 322-1BL00-0AA0。此外，還包括電機(jī)控制中心（MCC）、鍋爐控制系統(tǒng)、喂絲機(jī)、包蓋控制系統(tǒng)及現(xiàn)場一次檢測元件等。
二級計算機(jī)系統(tǒng)采用過程控制站，并與電爐計算機(jī)以太網(wǎng)連接。過程控制站采用多處理器主機(jī)，操作系統(tǒng)為Windows NT，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 為TCP/IP SINEC H1，基本軟件：工業(yè)ORACLE ，數(shù)據(jù)庫，C/C++。

3.1.2 計算機(jī)系統(tǒng)的主要功能

① 基礎(chǔ)自動化級（一級）：
?爐蓋運(yùn)行控制 ； ?底吹攪拌控制 ； ?冷卻水；
?喂絲控制 ； ?鐵合金上料控制； ?蒸氣噴射控制；
?蓄熱器水泵控制 ； ?水處理控制； ?設(shè)備異常報警及聯(lián)鎖 ；
?脫氣過程畫面顯示 ； ?人機(jī)對話界面 ； ?鋼水噴濺監(jiān)視 ；
?活動彎管工位切換 ； ?除塵控制； ?報警及事件打印 。

② 過程控制級(二級) :
?能量平衡數(shù)學(xué)模型計算 ；
?鋼水溫度、成份和處理時間數(shù)學(xué)模型計算 ；
?操作過程的控制、操作指南和事故記錄 ；
?生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)檢測及歷史數(shù)據(jù)的存儲 ；
?鐵合金加料計算和處理 ；
?與電爐、連鑄、化驗(yàn)室控制系統(tǒng)的通訊聯(lián)系 ；
?生產(chǎn)報表打印 。

3.2 現(xiàn)場檢測儀表
為了保證測量精度，VD爐基本采用進(jìn)口件
?測溫定氧儀表采用賀利氏（Heraeus）Multi- Lab Celox；
?定氫儀表采用賀利氏（Heraeus）Multi- Lab Hydris；
?差壓變送器采用E+H的deltabar S系列；
?電磁流量計采用E+H的PROline promag 50系列和prowirl 77 Vortex 系列

4、 控制原理及基本工序
通過一級機(jī)（MMI）畫面設(shè)定相關(guān)控制參數(shù)。相關(guān)數(shù)據(jù)通過SINEC H1總線送往VD爐PLC、鍋爐PLC及喂絲機(jī)PLC控制相關(guān)電氣運(yùn)行，同時采集現(xiàn)場一次儀表檢測信號，作為自動控制依據(jù)。
VD爐主控人員接到上道工序送來的處理任務(wù)及有關(guān)數(shù)據(jù)后，開始進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和精煉準(zhǔn)備。真空爐有2個脫氣罐位和1個真空蓋車停靠位。真空蓋車?？吭?個真空罐中間。鋼水包就位后，人工連接好氬氣管，真空蓋車運(yùn)行就位并下降真空蓋。根據(jù)需要處理鋼水的抽氣速度和處理步驟打開蒸氣噴射器，進(jìn)行抽真空處理，在真空狀態(tài)下，通過鋼包底吹氬進(jìn)行鋼水?dāng)嚢?。真空蓋上設(shè)有真空漏斗，對于需要合金微調(diào)的鋼種，在脫氣過程真空狀態(tài)下，通過真空漏斗加入必要合金。然后在真空狀態(tài)下進(jìn)行測溫取樣。真空處理后，破真空，真空蓋升起返回?？课?，或移到另一個真空位。在鋼包敞開狀態(tài)下，繼續(xù)吹氬軟攪拌并喂絲。處理完畢，進(jìn)行最終測溫取樣。此時，可在另一罐位進(jìn)行下一包鋼水真空處理。鋼水處理過程，可通過定氫定氧儀表進(jìn)行快速氣體測定。

抽真空處理可選擇自動模式、手動模式和標(biāo)準(zhǔn)模式來進(jìn)行VD處理：
選擇自動模式時，各級泵需按表1所列真空度自動啟動：
表1 自動模式下，各級泵啟動條件

當(dāng)真空度達(dá)到100mbar時，選取標(biāo)準(zhǔn)模式“STANDARD"，此時系統(tǒng)自動停止E5a，E4a真空泵，開啟E5真空泵，E4泵保持不變，E3、E2、E1泵按表2所列真空度自動啟動：

表2 標(biāo)準(zhǔn)模式下，各級泵啟動條件

選擇手動模式時，真空泵系統(tǒng)一般按標(biāo)準(zhǔn)模式“STANDARD"操作，逐步開啟逆止閥和濁環(huán)水閥，同時按表3所列真空度啟動各級泵：

表3 手動模式下，各級泵啟動條件

破空時手動打開破空閥。

4 VD生產(chǎn)過程中的注意事項(xiàng)
① 每爐VD結(jié)束后，要檢查大罐蓋下表面中心部位絕熱層情況，若脫落嚴(yán)重，要及時向有關(guān)部門匯報，不進(jìn)VD。
② 抽真空時，Ar氣的流量不得超過400NL/min,壓力不超過0.5MPa（表壓）。特別是當(dāng)鋼水滿時，以免鋼水粘住小爐蓋和鋼包上沿，致使罐蓋提升不起或拉掉鋼包內(nèi)的磚頭。
③ 在20kPa~4kPa時，要密切注意溢渣情況，發(fā)現(xiàn)溢渣要及時破空，同時可適當(dāng)調(diào)大Ar氣流量壓渣。
④ 在高真空保持階段（67Pa）,可適當(dāng)調(diào)大Ar氣流量，擴(kuò)大鋼液裸露面以加速脫氣。同時密切注意罐底溫度變化是否異常。
⑤ 若發(fā)現(xiàn)熱井水箱水位經(jīng)常出現(xiàn)報警，在抽真空狀態(tài)下，水位>99%五秒內(nèi)不能下降到99%以下時，要立即破真空，等各級蒸汽閥關(guān)閉后，馬上停濁環(huán)水，防止水位太高壓破熱水箱。
⑥ 每爐VD結(jié)束，罐蓋車開出后，要及時檢查鋼包耳軸與罐內(nèi)鋼包支撐座之間是否有鋼水粘住，若有馬上指揮行車試吊鋼包，必要時要對冷鋼進(jìn)行處理，處理好后才可吊包。

5 VD處理后所達(dá)到的效果
通過VD爐鋼包處理，最終鋼水中[H]可達(dá)到2PPm以下，[N]可達(dá)到80PPm以下。經(jīng)過VD處理后，噸鋼收益在100元以上。

6 結(jié)束語
實(shí)踐證明，真空脫氣爐的投入運(yùn)行對調(diào)整現(xiàn)有電爐煉鋼廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大生產(chǎn)品種，進(jìn)一步提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大生產(chǎn)品種，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量及改善經(jīng)營效果是十分有利的。