转炉炼钢自动化技术

转炉炼钢自动化技术内容摘要：

） ，氮气充入车缸内加压，并使槽车内的脱硫剂在氮气搅拌下流态化，打开受料自动阀（ FV1）经压送管道进入储存仓 ， PLC 按程序控制。 有关单脱硫流程和自动控制见图，主要包括： ⑴ 自动 检测 ，包括压送管线氮气的流量和压力检测，各料仓的料位监测和越限报警， CaC2料仓的 C2H2含量监测，喷吹载气压力和流量的检测，喷吹罐压力和压差以及喷吹量（重量变化）检测，铁水车内的铁水温度和液面检测，吹氧压力和流量检测等，后两者 如图。 此外还有喷吹时烟罩冷却水及水处理的检测，即冷却水流量、压力和温度、排水流量、冷却池水位、补充水流量和压力以及吊车 秤 等 ； ⑵ 自动控制，包括喷吹量控制，喷吹罐压差控制、喷吹氮气流量控制，喷吹氧量控制等。 搅拌法单脱硫预处理自动 化 搅拌法脱硫在脱硫前后均需要扒渣，操作较为复杂，其电力传动控制的脱硫剂 储存仓受料顺序与喷吹法类似，脱硫部分略异于喷吹法，主要差别在搅拌和扒渣，搅拌主要是开动搅拌浆，有关脱硫顺序及时序见图， PLC 按程序进行控制。 目前世界上主要有两种扒渣机机形式：小车行走式扒渣机（利用扒渣机小车的往复运行进行扒渣）和伸缩臂式扒渣（利用扒渣臂伸缩扒渣）。 扒渣操作分为自动操作和手动操作两种方式，前者通过分别操纵两个手柄和两个安装在手柄上的按钮来进行。 由操作者熟练的使之巧妙配合，完成全部扒渣作业。 后者，操作者只要按下自动控制 “ 工作 ” 按钮，扒渣工序即可自动连续进行，并根据需要非常方便 地 分别构成以下扒渣轨迹： ⑴ 前进、后退、上、下运动，其动作为前进 － 下降 － 夹紧 － 后退 － 升起周而复始，构成第一种扒渣轨迹。 ⑵ 前进、后退、上、下加右回转运动。 其动作为前进 － 下降 － 夹紧 － 后退（右回转返回中心） － 松开 － 升起，构成第二种扒渣轨迹。 ⑶ 前进、后退、上、下加左回转运动，仅改变回转方向，从而构成第三种扒渣轨迹。 铁水预处理过程自动化 过去铁水预处理大都仅仅采用基础自动化，不专门设臵过程自动化级计算机，仅在转炉过程计算机设有跟踪铁水预处理过程和采集有关 数据，并和铁水预处理基础自动化系统通信。 近年来由于对铁水预处理要求及时提供合乎质量要求的铁水，且设备大型化以及要求高效化，不仅设臵铁水预 处理过程自动化级计算机，而且还上联炼钢厂生产控制级计算机， 还设有专门的铁水管制多级计算机系统。 铁水预处理过程自动化级计算机的主要功能是： ⑴ 计划接受和 实绩 反馈。 即接受炼钢生产控制计算机下达的铁水预处理计划标准并执行。 再把铁水预处理 实绩 反馈到生产控制级计算机。 ⑵ 混铁车车号采集与处理。 包括混铁车跟踪并收集到位车号；混铁车工作实绩 收集；人机对话，包括混铁车信息、工作中车号及 空载混铁车重量显示。 ⑶ 铁水预处理监测。 包括跟踪，如混铁车到达、喷粉开始 和结束 、吹氧开始 和结束 以及混铁车离开等； 实绩 收集，含喷粉期 周期信息（预处理时间、喷粉量、吹氧量等）；人机对话，包括铁水预处理生产指令显示、喷吹量和喷吹量计算结果显示、铁水预处理操作补充显示等。 ⑷ 扒渣数据处理。 ⑸ 混铁车清理数据处理。 包括跟踪（混铁车到达、混铁车清理开始、混铁车清理结束、混铁车离开）；混铁车清理 实绩 收集；人机对话（混铁车清理操作信息显示等）。 ⑹ 技术计算。 包括脱硫脱磷工艺效果评定指标计算、生产统计、技术经济指标等 计算。 它们按照规定的计算公式集进行，例如： ① 脱硫效率 ηs计算。 %1 0 0]/[][]([  前后前 ） SSSs 式中 [S]前 表示处理前铁水原始含硫量； [S]后 表示处理后铁水原始含硫量。 ② 脱硫剂的反应效率 η脱硫剂 计算。 1 00 %/  实理脱硫剂  式中 ： 理Q 表示脱硫剂理论消耗量； 实Q 表示脱硫剂实际消耗量。 ③ 脱硫能指数 计算。 脱硫能指数 100%/  BP  式中 ： P 表示比较作业时的脱硫剂反应效率； B 表示标准作业时的脱硫剂反应效率。 ④ 脱硫剂 SK 计算。 dWSdKS /][ 式中 ： W 为脱硫剂总量。 假设在脱硫反应中脱硫剂效率 SK 不变，则： W[S]/SK 或 W/)][]([  后前 SSK S 喷吹计算包括脱硫剂、脱磷剂、脱硅剂等的组成，各组分计算，并把计算结果给基础自动化的喷吹系统作为设定值进行设定控制。 吹氧量计算结果也给基础自动化的喷吹系统作为设定值进行设定控制。 ⑺ 模型计算以及设定控制。 包括喷粉计算、吹氧量计算、载气计算和处理时间等。 ⑻ 数据记录。 包括报表编制、打印班报、日报等。 ⑼ 数据通信。 包括与上位生产控制级计算机、下位基础自动化各计算机通信以及和转炉计算机通信。 典型三电自动化系统 本钢二炼钢铁水预处理三电自动化系统 工艺简介 本钢铁水预处理站主要工艺设备和控制系统从加拿大 HOOGOVENS 公司和美国 ROSSBOROUGH 公司引进。 按照本钢铁水情况，只进行脱硫，铁水预处理能力 8000t/d， 250 万 t/a，脱硫指标 [S]≦% ，（ 75 万 t)，每年约 5 万 t 铁水要求深脱硫，深脱硫后 [S]≦% ；铁水温度 12851320℃ ，排渣量 %；脱硫剂为 CaO和 Mg混合脱硫剂（镁基粉剂），脱硫剂消耗 Mg ， CaO。 铁水供应见图，二铁厂用 1 100t 两种铁水罐将铁水 送至二炼钢 ， 约 9000t/天 ，越 80 个罐次，进入二炼钢的铁水。 根据炼铁厂周转和调度情况，可兑入 1300t混铁炉，也可以直接兑入 160t 转炉兑铁水罐中，再送铁水预处理站处理。 CaO 由载粉槽车送二铁厂铁水预处理站后，通过气力 送至 高位储粉仓 ，然后通过管道送各喷吹位的石灰粉发送罐，发送罐通过给定的粉剂量向喷枪提供粉剂。 同样， Mg 粉由汽车送到预处理站后，借助 5t 悬挂单梁吊车 送至 Mg 粉储仓，然后通过气力送到发送罐。 CaO 和 Mg 粉按比例在管道混合，由喷枪送入铁水脱硫。 预处理站 有 两个工位，每罐铁水操作周期 36min（全用 CaO 粉为 46min），包括扒渣和喷吹，此外还设有烟气净化系统，烟气产生量 100000m3/h，烟尘量，烟气含尘浓度 4g/m3， 最大 8m3/ g。 三电自动化系统 ⑴ 系统结构 三电自动化系统是随设备一起引进的，只有全厂计量和供电等是国内配套的，其控制系统采用仪电一体化的设备进行整个过程控制， 控制系统组成：过程级由 1工作站、 2工作站组成，基础级由 1处理站 PLC、 2处理站 PLC、储料系统公用 PLC 及各系统远程站 ET200U组成。 在基础自动化 PLC 硬件选型上，考虑炼钢厂 转炉、氧枪自动控制系统、同期建设的二次精炼和一期连铸工程选用的都是 Siemens S5 系列 PLC，连轧厂、冷轧厂也如此。 因此把基础自动化硬件配臵定位在 Siemens S5135U 型 PLC 上。 3台 PLC 主机架配臵：电源机箱、中央处理器模板、通信模板、数字输入 /输出模板、模拟输入 /输出模板。 其中 1 和 2PLC 主机架还配有智能模板 IP241，用于喷枪、测温枪、取样枪位臵检测及控制。 PLC 主机分别与各自的 ET200U、 COROS OP25 相连。 系统过程级两个工作站由两台 IBM工业计算机、两台 19英寸彩色显示 器（带触摸屏）组成。 为保证过程机可靠 性 ，两台计算机采用互为热备的方式工作。 计算机内装工业自动化监控系统图形开发软件 FIX，运行于 Windows NT 平台下，还装有 Siemens CP1413 通信处理器，具有与 PLC I/O 装臵直接通信的功能。 PLC主机之间及 PLC 主机与工作站之间的通信通过 SINEC H1 实现， PLC 主机与ET200U及 OP25 间的通信通过 SINEC L2DP 网实现。 本钢铁水预处理站基础自动化控制系统是电气、仪表一体化系统，主控制器均由 PLC 承担。 系统构成特点是采用操作、监视集中，控制 分散原则。 PLC 以工艺设备为单元分散设臵，一方面实时响应 良好 ，另一方面也提高系统可靠性，即任何一台 PLC 故障不会波及其它单元。 2PLC 控制设备有喷枪、取样枪、测温枪、铁水倾翻车、卷帘门、集尘室及除尘风机、液压系统、石灰喷粉罐、镁粉喷粉罐。 公用 PLC 控制 设备有石灰粉储存罐、镁粉储存罐及 N2供应系统。 ⑵ 电力传动及控制 铁水预处理装臵传动电机均为笼形交流感应电动机，喷枪提升 用交流变频调速（ PWM 脉冲宽度调制、全数字式，具有自诊断、保护、通信和各种显示功能，33kVA，电动机为 22kV），其 它 电气设备均为 电机控制中心（ MCC）供电。 控制方式为自动控制（ “ 遥感 ” 方式，由 PLC 自动控制， CRT 可自行给定）和手动控制（分为机旁手动、远距离集中手动和紧急手动三种方式）两种方式。 2工作站 PLC 重要控制功能为： ① 根据冶炼数据粉剂用量； ② 液压系统控制； ③ 喷粉枪系统控制； ④ 扒渣机控制； ⑤ 布带除尘系统控制； ⑥ 测温枪系统控制； ⑦ 取样枪系统控制； ⑧ 控制联锁及报警； ⑨ 工艺技术数据采集。 储料系统 PLC 主要控制功能为： ① Mg 粉储料系统控制及检测； ② CaO 粉储料系统控制及检测； ③ 控制联锁及报警； ④ 工艺技术数据采集。 ⑶ 自动 化仪表 检测及自动化控制均由 PLC 控制，其功能是： ① 1 、 2工作站。 包括石灰粉仓位指示； 石灰输送罐内压力控制和气流调节；镁粉仓压力控制和气流调节；镁粉仓粉剂测量与控制；发送罐内压力检测和调节；铁水倾翻车的铁水重量称重；发送罐粉料重量检测和调节；吹渣机氮气 系统压力及检测；取样枪系统控制；扒渣机和吹渣机液压系统控制。 ② 烟气净化系统。 包括除尘器进出口压差控制及检测；除尘器入口温度检测、报警及联锁；除尘器入口压力就地显示；除尘器灰料斗料位指示及越限报警；除尘风机轴承温度就地显示；除尘机入口温度和压力就地显 示。 ③ 全厂测量系统。 包括氮气流量和累计；氮气温度和压力检测；压缩空气总管压力就地显示；压缩空气总管流量指示和累计；采温暖水流量指示和累计；采暖热水压力及回水温度就地显示等。 宝钢三期铁水监控及管理系统 宝钢三期工程于 1998 年 3 月基本建成，形成三座高炉，年产铁水 950 万 t，铁水通过鱼雷罐车供应三个炼铁厂（一炼钢有三座 300t 转炉，年产 700 万 t 钢水 ；二炼钢有 两座 250 万 t 转炉，年产 300 万 t 钢水；电炉炼钢厂有一座电炉，年产100 万 t 钢水）使用。 铁水供应物流复杂。 故需要设臵计算机铁水监控及管理 系统以便铁水从三座高炉出铁口直接到三个炼铁厂倒罐站倒铁为止，进行物流、车流等的跟踪和管理，并上联全公司综合管理系统。 这样可以优化铁水分配；提高运输效率和混铁车周转率，减少混铁车铁水降温和结瘤并延长铁水车寿命。 工艺简述 高炉及炼钢的主要技术参数和铁水物流以及设备配臵见表所示。 铁水罐车载铁量 288t，每日出铁约 106 罐，线上使用 56 台，机车每次 12 灌，最多 4 罐，线上作业为 15 台混铁车作业及要跟踪的工位点数目见表，线路全长 3626Km，道岔130 个，混铁车作业工位点 57 个。 高炉及炼钢主要技术 参数 13 高炉 一炼钢 二炼钢 电炉 每座日出铁次数 日产炉数 32 每次出铁量 /t 700 每炉需铁水量 /t 272 256 37 每次出铁罐数 25 冶炼时间 3638 60 每次出铁时间 min 120 平均受铁罐数 32 3 开铁口制度 3 口轮 出 预处理 100% 100% 100% 高炉炉前脱硅 均有 预处理前温度 预处理后温度 ≧1500 ℃ ≧1300 ℃ ≧1420 ℃ ≧1300 ℃ ≧1420 ℃ ≧1360 ℃ 混铁车作业工位点一览表 序号 设备名称 工位点数 序号 设备名称 工位点数 1 13 号高炉 83=24 8 一二炼钢前扒站 12 2 一炼钢倒罐站 22=4 9 一二炼钢铸铁站 12 3 二炼钢倒罐站 14=4 10 铸铁间 1 4 一电炉倒罐站 1 11 混铁车维修 24 5 一二炼钢脱硫站 12=2 12 清灌 1 6 一二炼钢倒渣站 22 13 清灌 2 7 一二炼钢前扒站 12 系统构成 ⑴ L1 级包 括 39 套车号读取系统，车载设备（ 含 工控机 78 套、通讯机 78 套和工位车号发送器），高炉出铁、转炉倒钢过程信息收集装臵各一套，厂房列号信号收集装臵一套（包括工控机 78 套、通讯机 78 套和工位车号发送器）等； ⑵ L2 级包括 6 个计算机系统（由主控计算机及服务器、大屏幕显示计算机、与上位铁水管理计算机接口以及处理计算机等组成）、 通讯机及 DGPS 接受机等组成；⑶ L3 级包括 IBM RS/600J40 型主机（对称多处理器、双 CPU、 256M内存、 硬盘、 系统、 OS/2P 数据库、 集散管理 器）、 16 台 CLIENT终端和无线数传装臵（含 4 个。