張華

摘 要：本文通過對LF鋼包精煉技術(shù)的介紹，以及LF鋼包精煉自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點，以及自動化技術(shù)在這個系統(tǒng)中的應(yīng)用來對LF精煉自動化鋼煉系統(tǒng)的開發(fā)與實踐提出可行性方案。

關(guān)鍵詞：LF鋼包;精煉技術(shù);自動化;煉鋼

0 前言

LF（即鋼包精煉）近幾年由于其投資少、功能性強(qiáng)的特點被受到廣泛關(guān)注和使用，LF的主要功能是用在非氧化的氣氛之下，通過電弧的加熱來制造高堿度的還原渣，然后從鋼包的底部吹入惰性氣體，強(qiáng)化精煉過程的反應(yīng)，這種方法可以對鋼水的成分和溫度進(jìn)行精確的分析和調(diào)整，從而進(jìn)行鋼液的冶金反應(yīng)，其目的就在于通過對鋼水的成分和溫度進(jìn)行精確的設(shè)計之后，來提升鋼的純凈度，從而生產(chǎn)高質(zhì)量的鋼種。

1 自動化煉鋼系統(tǒng)的構(gòu)成和特點

LF爐的自動化控制系統(tǒng)主要由基礎(chǔ)自動化級和過程自動化級組成，硬件設(shè)施主要包括PLC（即可編程控制器）、PC（工業(yè)微機(jī)）、工業(yè)以太網(wǎng)和打印機(jī)等設(shè)備，通過工業(yè)微機(jī)來對生產(chǎn)過程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)程控制器則是對生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集和邏輯進(jìn)行控制。而軟件系統(tǒng)則是利用windows、SIMATIC編程軟件和WINCC監(jiān)控軟件，快速逼真的畫出圖形并且將現(xiàn)場數(shù)據(jù)快速還原在屏幕上，通過軟件上的按鈕來對現(xiàn)場的設(shè)備進(jìn)行操作，并且可以將數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)根據(jù)時間順序進(jìn)行排放，在數(shù)據(jù)文件里進(jìn)行存檔，在使用時就可以根據(jù)時間順序調(diào)用歷史文件，通過對以往數(shù)據(jù)的分析來對事故和改進(jìn)工藝進(jìn)行研究。

自動化煉鋼系統(tǒng)中主要包括以下幾個常用系統(tǒng)：（1）鋼包車行走系統(tǒng)，利用變頻器調(diào)速來對鋼包車的運(yùn)行過程進(jìn)行控制，在兩個不同的工位設(shè)置限制開關(guān)，各個位置都有減速、加速、停止和開啟的功能，來對開關(guān)進(jìn)行保護(hù);（2）水冷系統(tǒng)，這是對總進(jìn)水壓力和水流量的檢測和控制，總進(jìn)水管路分為控制水源和提供水源兩條分路，提供水源的管道分別是導(dǎo)電橫臂、水冷電管和導(dǎo)電銅管，而提供水源的則是水冷爐蓋，其實水冷爐蓋上也設(shè)有水壓和水流量檢測器，通過HMI對畫面進(jìn)行監(jiān)控，這是因為水冷爐蓋處于高溫區(qū)但與此同時要保證誰水的冷卻;（3）高壓設(shè)備監(jiān)控，高壓供電系統(tǒng)主要由以下幾個裝置構(gòu)成：高壓阻隔開關(guān)器、電壓互感器、高壓真空斷路器、電流互感器和避雷器等，這是給LF爐變壓器提供高壓主回路的電源。需要安排特定的和專門的操控人員在控制室內(nèi)對精煉爐的運(yùn)作全過程進(jìn)行監(jiān)督和監(jiān)控，以保證精煉爐的正常運(yùn)作和安全運(yùn)作。

2 自動化鋼煉系統(tǒng)的主要功能

LF爐自動化系統(tǒng)可以利用合金材料和電極升降來進(jìn)行調(diào)節(jié)，電極調(diào)節(jié)器是LF爐的一個關(guān)鍵設(shè)備，電極的升降控制功能是LF冶煉的核心環(huán)節(jié)，電極升降調(diào)節(jié)器必須滿足功能穩(wěn)定性的要求，因為三根點擊同時進(jìn)行升溫處理，在這個過程中還要做到自動同步升降的處理，因此具有很高的定位精確度要求。自動化煉鋼系統(tǒng)通過利用三個電極臂進(jìn)行單獨升降的控制方式來進(jìn)行電極升降的自動調(diào)節(jié)，并且通過PLC模塊來采集各個電弧電壓和電弧交流以及變壓器之間給出的能量信號，經(jīng)過控制器的處理控制液壓，對電極位置進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以此來對爐內(nèi)功率的輸出控制，從而滿足冶煉工藝的要求。

3 LF鋼包精煉爐的主要功能

隨著工業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，新的時期對鋼材料的質(zhì)量也提出的新的要求，因此在轉(zhuǎn)爐和電弧爐上都進(jìn)行了鋼包精煉爐的配備，它主要有以下幾個功能：（1）對鋼液溫度的控制功能。正常情況下鋼液通過電弧爐加熱而獲得熱能，這可以增加鋼包精煉時可以補(bǔ)加合金，補(bǔ)加渣料和調(diào)整內(nèi)部成分，便于鋼液的脫氧工作，然后保證鋼液的開澆溫度，有利于提高質(zhì)量;（2）氬氣攪拌功能。氬氣通過裝在鋼包底部的透氣磚向鋼液中吹氛，使得鋼液獲得一定的攪拌功能。（3）真空脫氣功能，鋼包吊入真空罐之后，精煉爐采用蒸汽噴射泵對鋼包進(jìn)行真空脫氣，同時通過包底吹入氬氣以攪動鋼液，以此來去除和減少精煉爐鋼液中的氫和氮的含量，從而降低氧含量和碳含量，最終可以提升鋼煉的質(zhì)量，得到較高純凈度的鋼液和性能優(yōu)越的材質(zhì)。具體的數(shù)式模型如下圖：

4 LF鋼包精煉爐的具體運(yùn)行流程

鋼煉需要遵循正確的流程，否則會導(dǎo)致煉制的鋼材質(zhì)不純或出現(xiàn)其他的安全性問題，因此一般來說具體的LF精煉爐的運(yùn)作流程如下：首先在開始運(yùn)作之前要進(jìn)行一系列的檢查，要檢查鋼包車的聯(lián)鎖保護(hù)裝置，確定行程開關(guān)的可靠程度;檢查真空系統(tǒng)，吹氧、吹氫、保溫，加熱、加料等機(jī)械部位;檢查樣勺，樣模是否保持干燥;檢查所用工位器具是否好用;檢查鋼包車軌道是否存在障礙物，保證軌道清潔和安全。然后按規(guī)定與供電單位及真空控制室進(jìn)行聯(lián)系，開車前鳴笛或開啟其他安全警示的信號，接著按照程序進(jìn)行高壓電的輸送和真空脫氣工作。

5 結(jié)語

通過上述的介紹和比較說明隨著工業(yè)品種產(chǎn)量需求的增加，LF鋼包自動化煉鋼系統(tǒng)要求工藝設(shè)備運(yùn)行的狀況良好，以達(dá)到高要求的處理水平，目前LF自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)能夠達(dá)到平穩(wěn)的運(yùn)行，并且能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)工藝的自我監(jiān)控，工業(yè)運(yùn)作中還需要更多的優(yōu)化升級和對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以實現(xiàn)LF精煉自動化煉鋼系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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