遷安首信自動化信息技術有限公司 劉進寶

頂槍系統(tǒng)在首鋼遷鋼RH爐精煉過程中的應用與研究

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本文介紹了RH爐頂槍系統(tǒng)的設備構成以及主要功能，對頂槍系統(tǒng)在遷鋼公司RH爐精煉過程中的應用進行了研究與分析，對設備改進具有深遠意義。

RH爐 頂槍 改進

河北省首鋼遷安鋼鐵有限責任公司（簡稱首鋼遷鋼公司）成立于2002年12月，主要產品定位有：優(yōu)質碳素結構鋼、高強度低合金鋼、深中鋼、汽車用鋼、鍋爐和壓力容器用鋼、船板、管線鋼、雙相鋼、多相鋼和IF鋼。RH精煉爐是遷鋼公司冶煉這些特種鋼的重要環(huán)節(jié)，而頂槍系統(tǒng)又是真空冶煉過程中的重要設備。

一、頂槍系統(tǒng)設備構成

1.槍體。頂槍槍體設計為多層同心管，并用法蘭連接，分別通入冷卻水、氧氣、煤氣以及吹掃氮氣。其中，中心管道輸送氧氣，外側管道為煤氣，第三層管道為冷卻水管，氧氣、煤氣、氮氣和冷卻水等介質通過金屬軟管進入槍體內的相應通道。頂槍尾部安裝有紫外線火焰檢測器，用來檢測頂槍燃燒后的火焰強度。頂槍內裝有一個高壓點火電極，高壓點火器產生高壓通過點火電極頂端的金屬針與管壁之間發(fā)出火花，從而點燃煤氣。另外，還有一個攝像頭管道，通過此攝像頭觀察真空室內部。

2.點火控制柜。點火控制柜安裝在頂槍現(xiàn)場，主要控制頂槍的點小火操作。柜上裝有點火控制器、小火檢測裝置、火焰強度顯示、智能控制器以及其他電氣元件。其中，點火控制器通過輸入的煤氣、氧氣的流量、壓力和溫度進行比例釋放控制和安全聯(lián)鎖狀態(tài)控制。

3.頂槍閥組。頂槍閥組有一路煤氣管道，兩路氧氣管道，每路管道上安裝有壓力、流量、溫度檢測儀表以及調節(jié)閥、切斷閥、減壓閥等調節(jié)裝置。檢測儀表將測量介質管道的差壓值、壓力值和溫度值送到PLC中，在PLC程序中經(jīng)過溫壓補正計算出管道介質的實際流量。在每路管道的流量檢測儀表后面都有一臺氣動薄膜調節(jié)閥，用來調節(jié)相應的介質流量。

二、頂槍系統(tǒng)主要功能

1.吹氧脫碳功能。真空吹氧脫碳法（VOD)位列世界第二位的不銹鋼冶煉手段。RH精煉過程采用頂槍吹氧技術，可以提高脫碳速度，縮短RH真空脫碳時間。遷鋼RH爐在真空冶煉過程中，操作工在上位畫面上設定氧氣流量、吹氧總量和頂槍位置，當條件都滿足后點擊開始按鈕，頂槍將自動下降到設定位置。同時，氧氣閥門打開，調節(jié)氧氣流量到設定值，PLC程序中計算吹入氧氣的總量，當其等于設定值時自動結束吹氧。

2.加鋁升溫功能。轉爐出鋼后，鋼包經(jīng)天車吊到RH精煉爐，再經(jīng)過鋼包車才能到達處理位，運輸時間長，過程溫度損失大。因此，真空處理時，通過鋼水表面投加鋁粒并吹氧的方法進行加熱鋼水，鋼水經(jīng)過真空室多次循環(huán)，達到溫度均勻。啟動開始后，頂槍自動下降到設定位置，根據(jù)設定的氧氣流量和吹氧總量計算出吹氧時間，根據(jù)吹氧所需時間將鋁粒均勻加入到鋼水中，達到設定吹氧量時鋁粒也加入完畢，關閉氧氣閥門，頂槍提升到停泊位。

3.真空室加熱和去冷鋼功能。新真空室上線前先在預熱位加熱到800℃，安裝到處理位后通過頂槍噴吹焦爐煤氣和氧氣進行升溫。操作工在畫面上設定煤氣流量和頂槍位置，然后點擊開始按鈕，頂槍自動下降到設定位置進行吹掃。當吹掃完畢后，點火控制器開始點火將煤氣引燃，火焰檢測器檢測到火焰強度并且穩(wěn)定后，煤氣調節(jié)閥和氧氣調節(jié)閥按照煤氧比1:1.1的比例調節(jié)到設定流量后開始烘烤計時。此外，真空冶煉結束后浸漬管上會殘留部分鋼水，多次冶煉后冷鋼沉積較多，影響了真空室使用，降低了浸漬管壽命。通過頂槍加熱功能可以將冷鋼快速熔化，延長真空室使用壽命。

4.4 CO/CO2二次燃燒功能。二次燃燒控制與強制脫碳啟動條件基本相同，不同之處在于強制脫碳控制的中心對象是氧氣流量和吹氧總量，而二次燃燒控制的中心對象是氧氣流量和吹氧時間。

三、頂槍系統(tǒng)在首鋼遷鋼公司的應用

首鋼遷鋼公司自2006年第一套頂槍系統(tǒng)上線使用，直到目前共有七套頂槍系統(tǒng)，其中1#RH爐有1套頂槍系統(tǒng)，槍體中無點火電極，煤氣和氧氣吹入真空室后依靠真空室自身溫度將煤氣引燃，此種頂槍需要將真空室在預熱位烘烤到800℃以上才能點火。2#、3#、4#RH爐各有2套頂槍系統(tǒng)，槍體中帶有點火電極。點火控制柜帶有一套點小火閥組，當點火電極將小火點燃后，小火火焰信號返回后開始執(zhí)行點大火程序，然后火焰控測器在一定的時間內返回大火信號后，小火熄滅，比例釋放信號返回到本體PLC，畫面上煤氣和氧氣閥由手動模式切換到自動模式，開始按照程序中的氧氣和煤氣的流量設定值來調節(jié)煤氣、氧氣流量進行烘烤。點大火時氧氣流量設定值與煤氣流量設定值的比例是1.1∶1，氧氣實際流量與煤氣實際流量配比在0.8～1.3之間。

四、結束語

頂槍系統(tǒng)自2006年在遷鋼公司投產使用以來運行穩(wěn)定，控制效果良好，在RH爐精煉過程中起到了不可或缺的作用。根據(jù)轉爐出鋼后測得的鋼水中C含量，計算出相應的吹氧量，通過強制脫碳功能可以將鋼水中的C含量控制在10ppm以下，烘烤真空室時真空室溫度最高可達1400℃，升溫速度可達40℃/ h，滿足了冶煉超低碳鋼的要求。通過對頂槍系統(tǒng)在遷鋼公司的應用情況進行研究和分析，完善故障處理過程，既保障了設備的穩(wěn)定運行，又為提高控制精度提供了可靠的數(shù)據(jù)。

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ISSN2095-6711/Z01-2015-07-0234