1、真空脫氣爐在電爐煉鋼中的應用【論文摘要】介紹杭鋼昌興電爐煉鋼有限公司真空脫氣爐（VD爐）的控制原理及PLC、自動化儀表在控制中的應用。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行抽真空，在真空狀態(tài)下對鋼水進行脫氣，降低鋼水中的H、N，同時利用鋼渣界面反應進行脫硫處理。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），合結鋼（40Cr，20CrMnTi，20CrMnMo，35CrMo），彈簧鋼（60Si2Mn），軸承鋼（GCr15），冷墩鋼（ML

2、42CrMo）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）總體設計制造的，配套鍋爐由德國標準鍋爐公司（Standardkessec-duisburg）提供。該系統(tǒng)在國內(nèi)同類產(chǎn)品中具領先地位。脫氣系統(tǒng)作為VD爐的主體設備，主要包括脫氣系統(tǒng)電氣、機械設備及儀表檢測系統(tǒng)等。該系統(tǒng)由2個罐徑為5800mm,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 計算機系統(tǒng)3.1.1 計算機系統(tǒng)組成真空脫氣爐采用基礎自動化級和過程控制級兩級計算機控制。一級計算機系統(tǒng)采用電氣、儀表、計算

3、機控制三位一體的基礎自動化級，由PLC（西門子S7-400系列）和上位機（MMI）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，還包括電機控制中心（MCC）、鍋爐控制系統(tǒng)、喂絲機、包蓋控制系統(tǒng)及現(xiàn)場一次檢測元件等。人機界面MMI采用INTOUCH圖形界面軟件編程。二級計算機系統(tǒng)采用過程控制站，并與電爐計算機以太網(wǎng)

4、連接。過程控制站采用多處理器主機，操作系統(tǒng)為Windows NT，網(wǎng)絡協(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 計算機系統(tǒng)的主要功能 基礎自動化級（一級）：·爐蓋運行控制 ； ·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； ·設備異常報警及聯(lián)鎖 ；·脫氣過程畫面顯示 ； ·人機對話界面 ； ·鋼水噴濺監(jiān)視 ； ·活動彎管工位切換 ； &#

5、183;除塵控制； ·報警及事件打印 。 過程控制級(二級) :·能量平衡數(shù)學模型計算 ； ·鋼水溫度、成份和處理時間數(shù)學模型計算 ；·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 H

6、ydris；·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（MMI）畫面設定相關控制參數(shù)。相關數(shù)據(jù)通過SINEC H1總線送往VD爐PLC、鍋爐PLC及喂絲機PLC控制相關電氣運行，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及有關數(shù)據(jù)后，開始進行數(shù)據(jù)處理和精煉準備。真空爐有2個脫氣罐位和1個真空蓋車?？课?。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，真空蓋車運行就位并下降真

7、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，進行抽真空處理，在真空狀態(tài)下，通過鋼包底吹氬進行鋼水攪拌。真空蓋上設有真空漏斗，對于需要合金微調的鋼種，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，進行最終測溫取樣。此時，可在另一罐位進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、手動模式和標準模式來進行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：5、VD生產(chǎn)過程中的注意事項

8、 每爐VD結束后，要檢查大罐蓋下表面中心部位絕熱層情況，若脫落嚴重，要及時向有關部門匯報，不進VD。 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。 在20kPa4kPa時，要密切注意溢渣情況，發(fā)現(xiàn)溢渣要及時破空，同時可適當調大Ar氣流量壓渣。 在高真空保持階段（67Pa）,可適當調大Ar氣流量，擴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。 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>100%五秒內(nèi)不能下降到100%以下時，要立即破真空，等各級蒸汽閥關閉后，馬上停濁環(huán)水，防止水位太高壓破熱水箱。 每爐VD結束，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，必要時要對冷鋼進行處理，處理好后才可吊包。6、VD處理后所達到的效果通過VD爐鋼包處理