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1、《冶金自动化》2010年S1KT炉壁氧枪自动控制张亚文(宁夏电投钢铁有限公司机动处,宁夏石嘴山753202)摘要:以宁夏电投钢铁有限公司炼钢厂Consteel电弧炉配套氧枪KT炉壁氧枪为背景,结合KT炉壁氧枪在电炉炉壁的分布和工作原理,讨论了KT炉壁氧枪自动控制系统设计方案。该系统以SiemensS7414-2DP为控制器,基于Profibus网络、工业以太网进行数据通信,实现了KT炉壁氧枪的自动吹氧。关键词:电炉;KT炉壁氧枪;超安全冷却系统(USCS);控制系统0引言氧气在电炉炼钢工艺中不可缺少。化学反应热在电炉能量输入中占了相当大的比例,达到20%～30%;特别是电炉使用铁水后,化学热
2、的比例达到40%～50%。用氧技术是现代高新技术的集中体现,供电与供氧的结合是电炉提高生产节[1]奏及节能降耗的重要手段。众所周知,在电炉冶炼过程中,吹氧时会产生飞溅损坏水冷却板、炉盖、电极和出钢EBT等。因此在使用炉门氧枪时,为了减少飞溅对设备的损坏,要求操作者特别关注氧枪的角度及枪尖到钢图1KT碳氧枪布置图水的距离。使用手动设备,很难保证每一刻吹氧的角度和距离,因此出现了炉壁氧枪。2004年宁夏电投钢铁有限公司引进公称容量115tConsteel超高功率电弧炉。由于电炉炼钢在钢铁料熔化过程中的热工特点使炉内存在三个冷区,尤其是在采用超高功率供电后,冷区的影响尤[2]为突出。为了优化电炉里
3、化学能量,宁夏电投图2KT氧枪外形图钢铁有限公司选定KT炉壁氧枪作为Consteel电炉供氧设备,安装3只KT炉壁氧枪(分别被命名部水冷,伸入炉内的枪体上带有翼缘,其目的是便为KT1,KT2,KT3),覆盖电炉的3个冷区,KT4,KT5于更换炉衬耐火材料,同时对氧枪起到保护作用。是两只碳枪。氧枪布置如图1所示。由于氧枪置于钢液面上,水冷部分距最高钢水液1KT炉壁氧枪工作原理面(新砌衬的耐火材料且容钢量为正常容钢量的KT炉壁氧枪外形如图2所示。1.1倍)至少有200mm的安全距离,KT氧枪和熔KT炉壁氧枪通过环氧及天然气燃烧形成的池液面约成45°角,以超音速速度将氧气吹入熔池封套保护主氧气流,
4、在额定流量和压力的情况下,中,避免产生喷溅。对于每套KT氧枪,通过电控主氧气的出口速度最小为657m/s,射程可达到系统均可单独调节主氧流量、天然气流量和环氧1.7m,具有较强的冲击、搅拌能力,可持续吹氧。流量,满足冶炼工艺要求。氧枪安装在KT水冷套中,水冷套为铜质箱体,后氧枪的冷却方式是超安全冷却系统USCS收稿日期:2009-11-26;修改稿收到日期:2010-01-06作者简介:张亚文(1968-),女,上海人,高级工程师,硕士,主要从事炼钢、轧钢自动控制工作。·133·《冶金自动化》2010年S1(UltraSafeCoolingSystem),此系统使用冷却水和2.1系统硬件配置
5、压缩空气两种介质,这两种介质通过管线分别送过程控制系统硬件主要有:SiemensS7414-到氧枪的相应入口,两种流体在枪的喷嘴内混合,2DPPLC控制器,CP443-1通信模块,Siemens水由压缩空气雾化。由于水和氧枪喷嘴间的接触ET200S接口模块,输入输出模块,切断阀、比例面最大且存在强制对流,因此雾化水流的高速度阀,压力变送器,流量变送器;人机接口系统硬件能确保高的传热效率,冷却枪体的所有内表面。主要是Simatic工控机,过程控制系统和人机接口2KT氧枪控制系统设计系统通过工业以太网进行通信。由于KT1,KT2和KT氧枪控制系统由过程控制和人机接口两KT3管线布置相同,这里只给
6、出KT1氧枪管线图,部分组成。如图3所示。图3KT1氧枪管线图图3中,PS460,PS540,PS541为压力开关,用(1)吹扫。由于使用天然气,为了防止爆炸,于检测氮气管道、压缩空气管道压力是否低于正确保安全,当氧枪由待用转换为点火或由吹氧转常使用最低压力;UY502和UY504为天然气主管换为待用时氧枪应处于吹扫状态。吹扫状态时,道截止阀,UY503为天然气主管道排气阀;Y505关闭氧气主管道、天然气主管道切断阀,关闭阀站为KT1天然气主管道截止阀,FCV506为KT1天压缩空气管道切断阀,打开阀站氮气管道切断阀,然气主管道比例阀,Y507为KT1天然气管道吹扫用氮气对阀站KT枪主氧、环
7、氧、天然气管道进行氮气截止阀,Y508为KT1天然气管道吹扫压缩空15s的吹扫。气截止阀;UY401为氧气主管道截止阀;Y413为(2)待用。停止吹氧后氧枪处于待用状态,在KT1环氧主管道截止阀,FCV414为KT1环氧主管进入待用状态前,先进行吹扫15s,然后处于待用道比例阀,Y416为KT1环氧管道吹扫氮气截止状态,此时关闭阀站氮气管道切断阀,打开阀站压阀;Y403为KT1主氧主管道截止阀,FCV404为
