李濤+馬勝武

摘 要：LF（Ladle Furnace）爐是70年代初期在日本發(fā)展起來的精煉設(shè)備。由于它設(shè)備簡單，投資費(fèi)用低，操作靈活和精煉效果好而成為冶金行業(yè)的后起之秀，在日本得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。LF爐所處理的鋼種幾乎涉及從特鋼到普鋼的所有鋼種，生產(chǎn)中可視質(zhì)量控制的需要，采用不同的工藝操作制度。在各種二次精煉設(shè)備中，LF爐的綜合性價比高。精煉爐作為一個復(fù)雜的冶煉系統(tǒng)，爐內(nèi)溫度受各種因素的影響。從初煉爐（如EAF、BOF）出鋼開始，出鋼過程中的能量損失，受到鋼包物理參數(shù)影響。運(yùn)輸時間的長短，吹氬量的多少也影響鋼水溫度。合金料，循環(huán)冷卻水，煙氣煙塵，電極，變壓器等構(gòu)成了整個精煉爐溫度模型的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：短網(wǎng)；變壓器；PLC；精煉爐

一、LF鋼包精煉爐主要功能

1、電弧加熱升溫

2、鋼水成分微調(diào)

3、脫硫、脫氧、去氣、去除夾雜

4、均勻鋼水成分和溫度

5、改變夾雜物的形態(tài)

6、作為轉(zhuǎn)爐、連鑄的緩沖設(shè)備，保證轉(zhuǎn)爐、連鑄匹配生產(chǎn)。

二、 某鋼精煉爐作業(yè)工序流程

鋼包吊至鋼包車上→連接吹氬管、試氣→鋼包車開至加熱工位→爐蓋和電極下落到位→測溫取樣確定加熱制度及成分微調(diào)→加渣料及合金料→送電加熱精煉→測溫取樣→爐蓋、電極升起→鋼包車開出加熱工位→喂絲→加保溫劑→軟吹氬及氣洗→斷開吹氬管及吊出鋼包

三、短網(wǎng)

從變壓器二次端頭到電極的二次母線設(shè)備總稱短網(wǎng)。短網(wǎng)的電參數(shù)對精煉爐的正常運(yùn)行起作決定性的作用，精煉爐的生產(chǎn)率、爐襯壽命、功率損耗及功率因數(shù)等在很大程度上都取決于短網(wǎng)的電參數(shù)的選擇。 某鋼精煉爐短網(wǎng)主要由水冷補(bǔ)償器、水冷電纜、導(dǎo)電橫臂、電極、電極夾持器等部件組成。短網(wǎng)具有以下特點(diǎn)：

1）電流大.

2）長度短。

3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

4）工作環(huán)境惡劣。

四、電氣及自動化控制

1.高壓電控系統(tǒng)

用于精煉爐變壓器一次側(cè)電源合閘和分?jǐn)啵浞挚紤]對高次諧波的抑制及各種過電壓對爐變絕緣及高壓元件的影響。主要由進(jìn)線柜、爐變真空開關(guān)柜及保護(hù)裝置組成。

1）進(jìn)線柜包括隔離開關(guān)，主要用來隔離電源，便于安全檢修；另外還包括電壓互感器完成電量計(jì)量及保護(hù)；氧化鋅避雷器裝置能防止真空斷路器斷電時形成操作過電壓對電壓互感器的沖擊。

2）真空開關(guān)柜一臺，包括斷路器（西門子）手車、電流互感器，斷路器采用彈簧操作機(jī)構(gòu)，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作，完成變壓器電源的接通和分?jǐn)啵徽婵諗嗦菲骱祥l回路，采用防跳裝置，克服了真空觸頭反復(fù)合、分導(dǎo)致的電弧重燃，有效的延長了觸頭壽命。真空開關(guān)柜還包括微機(jī)綜合保護(hù)裝置，用于電量計(jì)量及電流速斷保護(hù)、反時限過流保護(hù)、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（其中有功、無功電度具有脈沖輸出）、低電壓保護(hù)及變壓器保護(hù)等。

3）保護(hù)裝置包括氧化鋅避雷器及阻容吸收裝置，能有效防止操作過電壓和浪涌過電壓對變壓器和電壓互感器絕緣可能造成的危害。

2.低壓電控系統(tǒng)

低壓電源來自于煉鋼新區(qū)中控樓配電室轉(zhuǎn)爐二段進(jìn)線，斷路器額定電流1000A，MCC為液壓系統(tǒng)、鋼包回轉(zhuǎn)臺、加料系統(tǒng)、吹氬系統(tǒng)、、喂絲系統(tǒng)、測溫及輔助系統(tǒng)等精煉爐設(shè)備提供動力及控制電源，配合PLC能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)設(shè)備的精確控制以滿足工藝要求。系統(tǒng)控制回路采用隔離變壓器，由各分路自動開關(guān)饋送給各個系統(tǒng)以保障控制回路穩(wěn)定可靠。

3.儀表控制系統(tǒng)

儀表控制系統(tǒng)主要完成鋼水溫度測量；冷卻水流量、溫度、壓力測量；氬氣流量及壓力測量、加料稱量。儀表控制系統(tǒng)采用電氣、儀表、計(jì)算機(jī)一體化設(shè)計(jì)，由儀表、PLC及上位機(jī)LCD組成；主要特點(diǎn)是采用上位機(jī)LCD顯示和儀表顯示相結(jié)合，方便操作人員觀察。能把工藝生產(chǎn)有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送和采集，所有被檢測的工藝參數(shù)，一旦出現(xiàn)故障和報警，上位機(jī)LCD屏幕上就會報警顯示。

4.自動化控制系統(tǒng)

自動化系統(tǒng)由一套電極調(diào)節(jié)PLC控制系統(tǒng)和一套LF爐本體PLC控制系統(tǒng)、上料PLC控制系統(tǒng)及兩臺計(jì)算機(jī)操作站及工業(yè)以太網(wǎng)組成。具備和二級站通訊的功能，并預(yù)留出足夠的擴(kuò)展空間。

最為關(guān)鍵的事電極升降PLC控制站，其配置了相應(yīng)的AI/AO，DI/DO模塊及通訊模塊，用于現(xiàn)場弧流、弧壓及相應(yīng)工藝信息，電極位置狀態(tài)的采集，進(jìn)行系統(tǒng)控制、調(diào)節(jié)。PLC的輸入，輸出全部采用隔離。電極升降調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個相對獨(dú)立的PLC系統(tǒng)，若發(fā)生局域網(wǎng)故障，它仍能獨(dú)立完成電極自動升降的功能。同時又與一級局域網(wǎng)相連接，能很方便的與網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)通訊。電極升降控制的目的是通過液壓站比例閥，調(diào)節(jié)電極末端距鋼液面的距離， 來保證冶煉過程中電量的狀態(tài)變量跟蹤優(yōu)化后的輸入功率設(shè)定點(diǎn)。

五、主要設(shè)備及功能

1.電極升降裝置

電極升降立柱用鋼板及無縫鋼管焊接成的“菱型（V型）”構(gòu)件，內(nèi)腔裝設(shè)獨(dú)立的立柱升降油缸。

2.水冷系統(tǒng)

為設(shè)備各冷卻點(diǎn)提供相應(yīng)的冷卻水以確保設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。將所檢測的溫度、水壓及流量信號送至PLC。當(dāng)壓力過低、溫度過高時、流量過低，控制室將有聲光指示和報警。設(shè)備的所有的水管聯(lián)結(jié)采用螺紋聯(lián)接。

3.液壓系統(tǒng)

1）泵站的高壓柱塞泵選用原裝進(jìn)口恒壓變量柱塞泵，其配置的驅(qū)動功率約為30KW；共三套，兩用一備。

2）閥站的三相電極升降調(diào)節(jié)采用三個進(jìn)口電液比例閥；爐蓋升降系統(tǒng)采用DN10三位四通電液閥并備有雙單向節(jié)流閥（具有液壓鎖功能）；電極松開控制系統(tǒng)采用DN6二位四通電液閥控制。

3）油箱設(shè)有溫度控制器（高/低溫度）及液位計(jì)以對液位（高/低）發(fā)訊器，用于對系統(tǒng)進(jìn)行報警和發(fā)訊。同時配有循環(huán)過濾冷卻/加熱系統(tǒng)及其他附件；液壓介質(zhì)為阻燃水-乙二醇，油箱及管路采用不銹鋼材質(zhì)。

4）蓄能器裝置主要功能為滿足事故狀態(tài)下， 將電極及爐蓋提升一定高度使鋼包回轉(zhuǎn)臺可以開出，同時也起到平衡液壓系統(tǒng)壓力作用；另外蓄能器配有壓力保護(hù)和切斷卸荷裝置。

4.精煉爐變壓器

變壓器為鋼包精煉爐的冶煉過程提供熱力學(xué)條件。主要設(shè)備包括變壓器本體和各種附件、儲油柜，MR有載調(diào)壓開關(guān)及儲油柜，板式油水冷卻器及其操作箱。

2011年3月29日， 某鋼公司精煉爐熱負(fù)荷試車一次性成功。3月30日，45#鋼坯順利過拉矯機(jī)，成份全部合格。4月20日，PC鋼棒用30MnSi新鋼種順利開發(fā)生產(chǎn)，標(biāo)志著公司新產(chǎn)品開發(fā)邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。數(shù)年來一系列的生產(chǎn)過程中，精煉爐設(shè)備未出現(xiàn)較大影響安全、生產(chǎn)故障，運(yùn)行基本平穩(wěn)。