LF精炼炉范文（精选7篇）

LF精炼炉 第1篇

广钢电炉厂现有60t-DC电炉一座,LF精炼炉一座,4机4流小方坯连铸机一台,目前可以生产10多个钢种。在生产过程中,发现LF精炼后的钢渣仍具有一定的硫容量,有再利用的价值。此外钢水浇注后,钢包内产生的注余是无法避免的,注余主要包括热态钢渣和未注完剩余的少量钢水,大约占到整炉钢水的1.5%～3.5%,其不但排放困难,也降低了金属收得率,增加了钢铁料和辅料的消耗。

从2008年上半年开始,对LF精炼后的热态钢渣的循环利用进行了研究攻关,目的是通过LF精炼炉钢渣的循环利用以节省原、辅材料消耗,降低能耗,同时减少钢水注余量的损失,提高收得率,实现降本增效。

2 精炼渣系的硫容量分析

2.1 造渣情况

广钢电炉厂主要以生产N20MnSi系列为主,精炼工序造渣及脱氧剂加入情况见表1。

2.2 渣钢的硫容量

炉渣脱除钢液中硫的能力可以用渣钢硫容量来表征,其值可以根据下列渣钢的平衡反应来测量:

[S]+(O-2)=(S-2)+[O] (1)

则:CS=(S)[a0]/[as] (2)

萨辛斯基(Sosinsky)和萨莫尔维尔(Sommerville)导出了不同温度下硫容量和渣系光学碱度的关系:

lgCS=(22 690-54 640Λ)/T+43.6Λ-25.2 (3)

式中 Λ光学碱度。

(3)式表明硫容量随温度的升高而增大,同时也随着碱度的提高而上升。根据(3)式导出渣钢硫容量和温度、炉渣成分的关系式:

lgCs′=B/A+2.82-13 300/T (4)

式中 B=5.623(%CaO)+4.15(%MgO)-1.152(%SiO2)+1.457(%Al2O3);

A=(%CaO)+ 1.391(%MgO)-1.867(%SiO2)+ 1.65(%Al2O3);

以上成分均为质量分数。

由式(4)可以看出,随着炉渣中CaO的升高、SiO2的降低和炉渣温度的上升,渣钢的硫容量有上升的趋势;而随着Al2O3的升高,硫容量会降低。从广钢电炉厂钢渣循环利用过程各组分的变化情况看,也符合上述分析。广钢电炉厂CaO-MgO-SiO2-Al2O3精炼渣系循环利用过程各组分及碱度的变化情况见表2。

2.3 热态钢渣的硫容量的变化

将表2中的数据(取中限)代入式(4)中,温度T取1 843K(1 570℃),计算得到钢渣循环利用过程中硫容量变化如下:

(1) 循环利用前 Cs’0=0.056;

(2) 循环利用一次 Cs’1=0.044;

(3) 循环利用二次 Cs’2=0.035;

(4) 循环利用三次 Cs’3=0.031;

从以上数据推断,当Cs’3小于或等于0.02之后,渣钢反应表现出脱硫速率较慢的现象,再补加石灰虽然能使渣中CaO提高,但随着Al2O3的增加,钢渣硫容量上升空间较小,即钢渣失去了再利用的价值。

2.4 曼内斯曼指数M

M=R/%Al2O3 (5)

式中 M曼内斯曼指数;

R钢渣碱度。

当曼内斯曼指数在0.25～0.35时,钢渣有较好的脱硫效果。同样将表2中的数据(取中限)代入式(5)中,计算得到钢渣循环利用过程中曼内斯曼指数变化如下:

(1) 循环利用前 M0=0.387;

(2) 循环利用一次 M1=0.349;

(3) 循环利用二次 M2=0.346;

(4) 循环利用三次 M3=0.328。

从以上数据可以看出,随着钢渣循环次数的增加,渣中Al2O3浓度提高,钢渣曼内斯曼指数减小,脱硫速率降低。

3 热态钢渣循环利用实践

3.1 对钢水升温速度的影响

根据实际测算,大包钢水浇注结束后,钢包内热态钢渣重量为1.0～2.0t(包括电炉出钢过程下渣量、加入钢包内的石灰及合成渣、精炼的造渣料),仍有一定的热量。热态钢渣循环利用时,精炼造渣料可以不加或少加,这样就节省了渣料熔化造成的热量损失,缩短了钢水升温时间,节约了电能。精炼炉冶炼前的20min的钢水升温曲线见图1。

从图1中可以看出,在达到同样温度时,循环利用钢渣后每炉钢可以节约供电时间4～5min。

3.2 对钢水、铸坯质量的影响

在实际生产过程中,对热态钢渣循环利用前后精炼终点钢水中氧和氮的含量进行了取样分析,结果见表3。热态钢渣循环利用后精炼终点钢水氧和氮含量略有增加,但幅度不大。对热态钢渣循环利用后连铸坯表面质量进行观察、检验,前后变化不明显。对热态钢渣循环利用后连铸坯内部质量进行低倍检验,除中心偏析、中心裂纹、皮下气泡及非金属夹杂评级为1级外,其他缺陷评级都为0级。

3.3 出现的问题及解决办法

2008年上半年,广钢电炉厂在热态钢渣循环利用试验过程中,部分炉次出现了精炼脱硫速度慢,增碳困难,生产节奏不匹配等导致利用率低的现象。针对这几种情况,技术人员分析原因并分别采取了相应措施。具体如下:

3.3.1 精炼脱硫速度慢

主要是随着钢渣循环次数的增加,CaO含量逐步下降和Al2O3含量的逐步升高,热态钢渣硫容量低,而且当钢渣循环超过2次时,渣量过多(达到3吨以上)会影响底吹氩气的搅拌效果,不能满足快速脱硫的要求。因此在钢渣循环第1次时,不必补加石灰,第2次利用时可减少渣量并适当补加石灰,保持热态钢渣的硫容量。当循环利用达到3次后,由于硫容量的降低,而且渣量的增大,应该进行排放钢渣操作,即把上部钢渣倒入渣盆中,只倒回下部少量的余钢。

3.3.2 增碳困难

主要是炉前出钢碳含量低,精炼增碳任务重。通过提高电炉出钢终点碳下限,可减轻精炼增碳任务。此外精炼工序注意回收钢渣和注余的量,一般控制为0.8～1.0t,避免出现渣层太厚,钢包净空太小的情况。因为净空太小会导致氩气强搅拌过程钢渣外溢,影响生产,而不进行强搅拌则会影响增碳效果。

3.3.3 生产节奏不匹配,钢渣利用率低

钢渣回收利用的前提是电炉出钢时连铸刚浇完一炉钢水,即电炉与连铸的生产节奏匹配。由于电炉目前采用控氧冶炼操作,冶炼周期较长且不稳定,注余的钢水和钢渣等待时间过长(超过20min), 为避免低温渣粘包底,就只有倒入渣盆中,造成钢渣利用率低。通过改进、规范电炉吹氧操作,合理送电,减少非送电时间,缩短、稳定冶炼周期。连铸根据电炉的生产节奏,合理控制拉速和流数,逐步适应钢渣循环利用对生产节奏的要求。

4 结束语

热态钢渣的循环利用,减少了LF精炼造渣剂(石灰、萤石等)的消耗,利用了钢渣的残余热量,提高了LF精炼炉供电初期电弧的稳定性和热效率,降低电耗5～7kWh/t、减少石灰消耗6～8kg/t;减轻了电弧对钢包的辐射,有利于提高钢包寿命,降低耐材消耗;每炉回收钢包注余钢水0.8～1.0t,提高了金属收得率;减少LF精炼炉钢渣排放量50%以上,减轻了环境污染。电炉厂LF精炼炉热态钢渣循环利用技术经过不断优化,已经全面应用到炼钢生产中。目前热态钢渣循环利用率已达95%以上,取得了较好的经济效益和社会效益。

摘要：通过对LF精炼炉热态钢渣循环利用的研究,广钢电炉厂采取了相应的措施,实现了LF精炼炉热态钢渣的循环利用,取得了较好的效果。

关键词：LF精炼炉,热态钢渣,循环利用

参考文献

LF精炼炉 第2篇

河北钢神设备制造安装工程有限公司（以下简称甲方）与上海申冶电器设备成套有限公司（以下简称乙方）就石家庄钢铁股份有限责任公司转炉60t—LF钢包精炼炉所配液压系统相关技术条件达成如下条款：

1、高压罐：容积：~2.6m3，高压罐最高压力为8Mpa，罐径按现有3#精炼炉定货。

2、比例阀：进口力土乐（四件并含放大板，其中一个比例阀升降系统是作备用），其它动作阀均为插装阀（含卸荷块）产品采用七零四所。

3、电级上速度6m/min，下降速度4m/min，同步误差<=20/2000。

4、液压介质：水—乙—二醇

5、系统工作压力：6Mpa。

6、油箱：~3.5m3不锈钢材质。

7、高压过滤器：温洲黎明液压件厂产品（10um），所采用的过滤器均适用于水—乙—二醇介质。

8、高压泵：吸油口及出油口应与液（油）箱采用软联接，采用进口力士乐柱塞泵，流量为100L/min。高压泵3台，开二备一。

9、系统所用压力表均为抗震压力表，且所有管路联接均为法兰联接。

10、回油过滤器采用双筒式，并增加球阀。

11、炉盖升降缸为柱塞缸，要求可以停在任意位置。电极升降缸为柱塞缸，电极松开缸为单作用活塞缸（耐高温），各种缸按设备定货。

12、电极升降、炉盖升降接口通径为25mm，其余通径为16mm。

13、油箱需配单独的循环过滤冷却系统，在约30分钟内可将油箱的油液按照控制要求过滤[10u]冷却一次。冷却器的进水温度：36℃。

14、高压罐及液箱的液位必须设液位底位报警，超底位报警、控制；油箱液位计选用数字式，油箱必须设油温报警、控制。高压罐设最底液面阀。

15、所有截止阀应带手柄，其标志方向与实物必须相符。

16、液压站内必须包括站内所有的管件（不锈钢材质），压力液出口设截止阀，以及所有的附件应齐全。

17、液压站设检修操作箱，电气配线到液压站内的接线端子排处，控制电源电压为DC24V。

18、油漆的技术要求：耐水—乙——二醇（油箱），高压管路为红色，回油管路为黄色，水管为绿色，空气管路为深蓝色。

19、高压罐充气用的空气压缩机。（自行采购）

20、所选用的液压元件与现有的液压元件统一。

21、手动电极升降控制阀应布置在炉前方便操作的地方。

22、液压管路的固定管夹材质全部采用铝合金。

23、高压软管接头型式采用：D型或H型。

24、所有密封采用进口氟橡胶。

25、产品质量及售后服务：

1）整个液压系统的设计和制造应超过或达到国家最新标准。

2）在使用过程中，10年内应为免维护产品。

3）本成套产品投入运行后，如出现的问题属产品设计或制造原因，乙方

应于24小时到位处理，并负相关责任。

4）产品安装前，乙方委派技术人员进行现场指导。

26、技术资料的提供：

1）合同生效后一周内，乙方向甲方提供（快递）土建所需要的尺寸、重

量初步值及有关技术资料：原理图、站内布置图、电气动作图、接线图。

2）最终交付资料：

a、产品说明书5份

b、产品总装图及标准件样本5份

c、出厂试验报告（包括278V、236V、185V阻抗电压、负载损耗）

5份

d、产品合格证

27、本协议作为商务合同的附件，与合同具有同等效力。

本协议一式四份，甲、乙双方各两份。

甲方：河北钢神设备制造安装工程有限公司乙方：上海申冶电器设备成套有

限公司

代表：代表：

LF精炼炉 第3篇

关键词：LF炉精炼；工艺优化；设备改造；生产实践

中图分类号：TF769 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0059-02

1 LF炉精炼原理及其冶金功能

1.1 LF炉精炼原理

LF炉在应用中，具备良好的脱氧及脱硫效果。LF炉采取的是扩散脱氧的方式，直接将脱氧产物送入渣中，在大流量氩气强搅拌冶炼环境与还原渣精炼环境中，可以进一步提高渣钢间氧传输速度，并提高沉淀脱氧去除率。在熔池搅拌、高碱精炼与还原性环境中，钢水具备良好的脱硫能力。LF炉脱氧效果与脱硫效果存在着紧密关系，如LF炉脱氧效果较好，则LF炉中CaO质量分数较高，其FeO质量分数会降低，从而为脱硫提供有利条件。

LF炉脱气去杂效果明显，经过底吹透气砖，将氩气输送到钢水，从而在钢水中出现小气泡，气泡在上浮运动时，钢水中存在的气体会逐渐扩大，并将钢水排出，气泡上浮运动，在提高非金属夹杂物上浮运动的速度上作用

明显。

1.2 LF炉精炼冶金功能

LF炉精炼炉在应用时，其主要功能主要包括电弧加热功能、吹氧功能、钢水脱硫及脱氧功能等。如电弧加热功能，LF炉电弧加热的方式主要是通过大电流经过三相石电极来实现的，升温速度每分钟可以达到4℃～7℃，埋弧加热主要是通过泡沫渣来实现。LF炉吹氧功能涉及到整个冶金环节，在保证钢材质量等方面发挥着重要作用。在工业生产安排十分紧张的情况下，应用LF炉可以保持钢水温度，缓解生产压力，可以节省生产成本，实现良好的经济效益。

2 LF炉精炼应用中存在的问题

在某炼钢厂应用LF炉之后，成功开发了多种钢，如高碳硬线钢、冷轧板、冷镦钢等产品，提高了企业生产能力，扩大了业务类型。在炼钢厂中某作业区中，应用了三座50t型号的LF转炉，并配有三台连铸机，在进行板坯生产活动时，板坯连铸机平均浇筑时间多在20分钟左右，然而转炉冶炼周期却需要大约30分钟，出现了转炉与连铸机工作不匹配的问题，从而为组织生产带来了较大困难。因LF炉精炼时间无法得到保证，从而对钢材的精炼效果及技术指标等造成较大影响，降低了钢质量品质，带来了较大的经济损失。

3 LF炉精炼工艺优化和设备改造的生产实践

3.1 LF炉精炼工艺优化的生产实践

3.1.1 LF炉精炼造渣工艺优化。针对LF炉在应用中存在的问题，对炼钢厂造渣工艺进行综合分析，研究出符合不同品种钢的渣系，从而改变了传统的石灰加精炼渣的生产模式，为高附加值品种钢的研发奠定基础。在经过LF炉精炼造渣工艺优化之后，其造渣工艺形成前渣与后渣分别精炼的方式，前渣精炼主要在转炉出钢时处理，后渣主要是在LF炉精炼过程中造渣。优化后LF炉精炼造渣工艺生产流程为：在转炉出钢的过程中，添加萤石、石灰及精炼渣等渣料，通过利用钢水搅拌作用与吹氩搅拌作用，能够完成前渣精炼；在钢水到达氩站之后，考虑生产钢种的实际需要，加入石灰、电石等材料，在LF炉通电化渣三分钟后，需要工作人员对炉内状况进行仔细研究，根据实际情况，掺入萤石、石灰、电石等材料，从而对造渣体系调整，精炼出白渣后在还原性环境中结束精炼。在完成精炼造渣之后，采取软吹氩的方式对钢水吹氩，吹氩时间应控制在三分钟以上，促使钢水中非金属杂物上浮并排除，从而达到提高钢水洁净度的目的。通过生产实践发现，在完成LF炉精炼造渣工艺优化后，精炼渣碱度由原本的4.33增加到6.2，渣中氧化铁含量大幅降低，充分证明了精炼效果较好，且改善了钢水洁净度，有助于提高产品质量。

3.1.2 钢包砌筑工艺优化。在LF炉精炼过程中，钢包炉渣线受电弧高温影响，在循环钢水侵蚀的作用下，容易在包底中出现穿漏钢事故。对钢包砌筑工艺进行优化，在进行钢包砌筑时，应用质量较好的Mg-G砖，提高钢包包底及渣线在精炼过程中的可靠性与安全性。在该炼钢厂中自优化钢包砌筑工艺后，大大减少了穿渣线事故，保证了精炼工艺质量。

3.2 LF炉设备改造的生产实践

3.2.1 LF炉导电横臂改造。LF炉在运行过程中，出现了一些问题，严重影响着LF炉运行的综合效益。导电横臂涡流发热问题是LF炉运行中存在的重要问题。当导电横臂中存在电流时，会形成以导电横臂为中心的三个电磁场，不同电磁场之间的重叠区会产生磁力线切割。B相导电横臂立柱是电磁场重叠区切割点，B相导电立柱在电磁场影响下发热，在高温影响下，对绝缘板造成严重影响，从而引发电流击穿事故，对设备的安全应用造成较大威胁。可进行LF炉导电横臂改造，安装循环冷却水箱于B相砸导电横臂立柱上，从而对绝缘板工作环境进行改善，避免击穿现象的发生。具体改造措施如图1所示：

图1 LF炉导电横臂改造示意图

3.2.2 LF炉电极抱闸改造。在实际生产过程中发现，电极抱闸与电极横臂之间在通电过程中，存在着拉弧现象，电机横臂在电弧击穿的影响下出现漏水等问题。这种问题检修时间较长，对精炼炉生产能力造成了很大限制。通过研究发现，造成拉弧现象的主要原因在于电极抱闸与电极横臂接触不好，为此，选择环氧树脂板安装于电极抱闸之下，消除电极抱闸与电极横臂之间的直接结合处，从而避免了拉弧现象，保证了精炼生产的正常进行。

4 应用效果

通过LF炉精炼工艺优化和设备改造后，获得良好效果，主要表现为铸坯低倍缺陷明显降低，其质量获得显著提高，如表1所示。

通过表1可以看出，LF炉优化改造后，其铸坯缺陷明显降低，质量显著提高。除此之外，铸坯合格率也获得了很大提高，如图2：

图2 LF炉优化改造前后不同钢种铸坯合格率示意图

通过图2可以看出，在LF炉优化改造后，多种铸坯合格率均有所提高，保证了产品质量，获得了良好的经济效益。

5 结语

随着钢铁工业的不断发展，钢材逐渐向技术含量更高、附加值更高、品质更优越的方向发展，在炼钢生产过程中，LF精炼炉属于重要的生产装置。然而LF炉在运行过程中，存在着一定的问题，严重影响着钢材的生产能力及综合效益。通过研究问题成因，提出LF炉精炼工艺优化和设备改造措施，减少了故障问题，提高了品种钢铸坯质量，提高了企业核心竞争力，实现了企业更好的综合效益。

参考文献

[1] 陈伟，姚德明.LF炉精炼工艺优化和设备改造的生产

实践[J].钢铁研究，2011，（2）：38-42.

[2] 王菲.LF炉精炼渣优化与终点温度预估模型[D].西

LF钢包精炼炉炉盖提升系统改造 第4篇

LF钢包精炼炉是炼钢厂生产品种钢的关键设备, 昆钢炼钢厂正在使用的LF炉随着生产任务的加重, 炉盖提升系统存在的问题也不断突显出来。在今年的精炼生产过程中, 炉盖提升系统的提升链条断损严重, 平均每月需更换一次链条。而且链条常常在冶炼生产过程中发生断裂, 使正常生产中断, 造成严重的经济损失。针对这一问题, 通过对炉盖提升系统、故障原因分析;制订方案解决本问题。

1. 故障原因分析

精炼炉炉盖提升系统采用的是炉盖三点链条固定, 两只液压油缸水平布置带动链条对炉盖进行提升, 一只为单链受力, 另外一只为双链受力。链轮为链条垂直段与水平段的过渡支点。主要部件及参数为:炉盖全重:16吨挂点数:3短环起重链:20Ⅰ型油缸:SF16C140/80-650W。

在生产过程中其直接故碍现象为单链受力则短环起重链断损。通过分析后认为造成短环起重链断损的原因主要有以下几点:1) 短环起重链载荷特征;2) 短环起重链工作环境;3) 短环起重链承载不足;4) 短环起重链质量问题;5) 其他相关部件结构性问题;针对以上三点原因分析如下:1) 短环起重链载荷特征分析:由于本炉盖提升系统采用的是液压油缸作为提升动力源, 所从决定了链条在提升过程中, 起动及制动平稳, 受到的冲击载荷等其他有害载荷小。所以短环起重链载荷特征良好。2) 短环起重链工作环境分析:本炉盖提升系统链条为开放式或半开放式 (桥架内) 工作环境, 不受钢水的热辐射。经实测其工作温度为45℃, 小于链条的最大工作温度85℃。所以工作环境满足要求。3) 短环起重链承载分析:由机械设计手册可知, “20Ⅰ型”短环起重链技术参数为:最小破断力F小为50.4吨;极限工作载荷F大为125吨;炉盖最大工作全重G为16吨;系统为三根链条三点提挂, 挂点数n=3。链条单根最大工作受为F为炉盖最大工作全重G除以挂点数:

通过对短环起重链最小破断力F小同单根最大工作受F的对比可知:F

故所似短环起重链满足承载要求, 链条可以满足承载需要。但考虑到断损主要以单链受力则为主, 所以承载是因素之一。

2. 制定解决方案

由上步分析可知, 其问题的根本性在于解决并改善链轮与链条的啮合和承载情况。

1) 由机械设计手册可知, 可用于支承链条的部件有“焊接链链轮”、“焊接链滑轮”和“焊接链卷筒”三种。我们现在使用的就是“焊接链滑轮”所以不再分析, “焊接链卷筒”是用在多链传动上的它与我们的工况不符, 所以不再分析。而“焊接链链轮”其上有专门的链条链环槽, 链环在链轮内部时其变形受力面是啮合在链环槽内的, 啮合情况为面支撑啮合 (如图3链环槽内受力分析所示) 。可以消除由于点支撑啮合带来的链环旋转力矩所产生的疲劳破坏。所以决定重新设计链轮解决本问题。

2) 由原因分析可知单链承载对链条的断损是有强化性的, 所以决定把炉盖提升系统改为四点链条固定。

3. 链轮设计

1) 外形设计

因为原链条应当可以满足承载需要, 所似可知链条的基本所需参数为:

节距p=60mm;直径d=20mm;外宽B=65mm。

由机械设计手册可知, 链轮设引定形所需参数和公式计算如下:

链上窝眼数z, 初定Z=6

通过以上所得参数链轮 (如图4链轮设计图) 所示:

2) 技术要求

a) 材料为铸钢ZG270-500;b) 链轮表面应光滑平整, 应去除尖梭和冒口, 滑轮不得有影响使用性能和有损外现的缺陷;c) 链轮应进行退火处理, 以消除铸造或焊接应力;d) 尺寸公差和表面粗糙度加工表面未注公差尺寸的公差等级按GB/T1804中的m级。

4. 结语

通过对原链轮进行重新设计安装、新加一组提升链这改造方案的实施, 根本性地解决了LF炉炉盖提升链断损这一严重影响炼钢厂品种钢生产的实际问题。从去年改造到现今一年半的时间内只正常更换过一次链条, 现以一年期限计算, 进行改造前和改造后的成本核算。改造前的经济成本 (单位为人民币元) :

一付链条的成本是6000.元, 如果每次更换的人工成本为1000元, 因为链条断裂导致生产中断, 造成的钢水回炉成本为58000元, 铸机因为没有钢水造成的生产停止, 其中只算中间包的成本为22000元, 一年的成本为12 (6000+1000+58000+22000) =1044000.元

改造后的经济成本 (单位为人民币元) :因为改造后的链条更换都是为正常的使用周期更换, 不存在影响生产导致的间接成本, 改造后的更换费用为6000+1000=7000元。从以上改造前和改造后的经济对比分析, 我们可以看到成本从每年的1044000元降到7000元, 这说明本次改造是成功的, 产生了很大的经济效益, 达到了改造目的。

摘要：该文章针对LF钢包精炼炉炉盖提升系统存在的链条断损这一问题, 通过故障原因分析后, 找出了造成链条断损的原因是链轮设计不合理和承载问题, 并针对性地提出了解决方案。使得这一严重影响炼钢厂品种钢生产的设备问题得到了解决。

关键词：精炼炉,炉盖,链轮,承载

参考文献

[1]干勇姜起华张如斌等编.炼钢——连铸新技术800问北京:冶金工业技术出版社2004

[2]机械设计手册编委会编.机械设计手册 (第五版) (第3卷) 北京:机械工业出版社, 2009

[3]陈永潘继民编.新编五金手册北京:机械工业出版社, 2010

[4]哈尔滨工业大学理论力学教研组编.理论力学 (上册第七版) 哈尔滨:高等教育出版社, 2009

LF精炼工艺特点及生产实践 第5篇

LF精炼是转炉炼钢与连铸工艺之间的过渡环节, 既要满足转炉炼钢的快节奏, 又要为连铸提供合格的钢液。LF精炼能否在生产节奏要求时间内使钢水成分、温度、洁净度达到相应的技术要求, 已成为炼钢厂生产的限制环节[1]。因此在了解LF精炼工艺特点的基础上, 强化其冶金功能, 以满足生产的要求。

1 LF精炼工艺的特点

1.1 石墨电极埋弧加热

LF炉以石墨电极与钢水之间产生的高温电弧为热源, 对钢水进行加热, 升温速度为4~5℃/min。加热时将石墨电极插入泡沫渣层中, 进行埋弧操作, 高温电弧在渣层内产生。泡沫渣对高温电弧起到屏蔽作用, 一方面减少了高温电弧对钢包的热辐射, 保护了炉衬;另一方面钢水和炉渣可以有效的吸收电弧热, 提高了热效率。

生产过程中, 为了提高精炼渣的泡沫化性能, 通常会加入一定数量的发泡剂, 如Si C、碳粉、碳酸盐等。其反应式为:

在生产低硅、低碳钢时, 为了防止增硅、增碳会谨慎使用Si C和碳粉, 而且过量使用Si C时, 提高精炼渣泡沫化性能的作用不大。

精炼渣的黏度会影响其泡沫化性能, 黏度适当时可以使炉渣的泡沫化维持较长时间。生产中一般采用Ca O-Al2O3-Si O2渣系。精炼渣中加入一定量的Ca F2可以降低精炼渣的熔化温度, 提高炉渣的发泡性能。 (Ca F2) =8%时炉渣的泡沫化效果最好, 当Ca F2加入量过高时精炼渣的黏度降低, 不利于泡沫渣的稳定和维持, 而且Ca F2过高会加剧对钢包耐火材料的侵蚀。LF精炼中Ca F2的用量一般不会超过6%, 或者不使用。在Ca O-Si O2-Al2O3渣系中加入一定量的Mg O可以降低精炼渣的熔点, 但Mg O加入量过高会明显降低炉渣的发泡性能, 也会对钢包耐火材料造成侵蚀, Mg O的加入量一般为7%~9%。

1.2 高碱度合成精炼渣

生产中要求LF精炼渣为高碱度、高还原性、低熔点的“白渣”, 此外还要有良好的流动性、合适的扩散系数和表面张力等理化性能。炉渣的化学成分会影响LF的精炼效果, 一般采用Ca O-Al2O3Si O2渣系, 当碱度R= (Ca O) + (Mg O) / (Si O2) =4, 渣量为钢水量的0.5%~0.8%时, 操作得当脱硫率可达到50%~80%, 钢水中的硫可以脱到0.005%以下。理论上炉渣碱度越高, 脱硫效果越好;但碱度过高, 炉渣黏度将增大, 流动性变差。实际生产中通常将Si O2降得很低, 以提高炉渣碱度, 通过调整炉渣中的Al2O3来改变炉渣的流动性, 由于炉渣中Al2O3含量比较高, 四元碱度并不高, 炉渣的流动性也比较好, 炉渣的熔点也比较低。LF精炼渣通常具有较高的还原性, 渣中Fe O含量很低, 一般应低于0.5%。一般精炼渣的成分如表1所示。

1.3 底吹氩气搅拌

在底吹氩气过程中, 钢水内溶解的N、H等气体向氩气泡扩散, 氩气泡内分压增大, 氩气泡上浮膨胀至钢渣界面, N、H等气体随着氩气泡的逸出而排出钢液。氩气表面与非金属夹杂物的界面张力小, 夹杂物易被氩气吸附并携带浮出钢液。底吹氩气前钢包内上、中、下部钢液存在温度梯度, 成分也存在差异, 通过底吹氩气搅拌, 可以均匀钢液温度及成分。吹氩搅拌可加速钢中氧化物的还原, 对回收铬、钼、钨等有价值的合金元素有利[2]。此外吹氩搅拌还可以加速钢渣之间的物质传递, 为钢渣间的化学反应提供良好的动力学条件。

1.4 炉内还原性气氛

LF炉本身不具备真空系统, 在大气压下进行精炼时, 钢包上的水冷法兰盘、水冷炉盖及密封橡胶圈可以起到隔离空气的作用, 隔离了氧化性气氛。炉内的高碱度还原渣以及加热时石墨电极与渣中的氧化物 (Fe O、Mn O、Cr2O3) 反应生成的CO气体, 增加了炉气的还原性。石墨电极与钢包中的氧气反应生成CO气体, 使炉内气氛中氧含量为0.5%。

2 LF精炼的功能及原理

LF精炼工艺的主要功能为脱氧、脱硫、去除夹杂物, 以达到净化钢液的目的。此外还可以升温、调整化学成分、均匀钢液温度。下面对其主要功能及原理进行分析。

2.1 脱氧

LF精炼过程一方面要用脱氧剂最大限度的降低钢液中的溶解氧, 同时进一步减少渣中不稳定氧化物 (如Fe O、Mn O等) 的含量;另一方面要采取措施使脱氧产物上浮去除, 其实质是去除钢液中夹杂氧化物的问题。

2.1.1 脱氧原理

LF精炼的主要脱氧方式为扩散脱氧, 由于精炼渣为高碱度、高还原性的“白渣”, 其 (Fe O) 的含量很低, 因此钢液中的[O]和[Fe O]不断的向渣中扩散。在炉渣 (Fe O) 含量低于0.5%, “白渣”保持大于15分钟的冶炼情况下, 可以将钢液中的氧含量降至20ppm左右。LF精炼对脱氧剂有严格的要求, 常用的脱氧剂包括铝线、钙线、硅铁、锰铁、电石、碳粉和金属镁等。其反应如下:

2.1.2 脱氧剂的选择

金属镁的脱氧能力很强, 但由于易气化烧损, 因此利用率很低。碳粉的脱氧能力很低, 大气压下脱氧速度慢, 不能满足快节奏的生产要求, 实际生产中加入碳粉的主要目的为增碳。电石的脱氧能力较强, 脱氧产物既不会再在钢液中形成夹杂, 也不会增碳, 但是电石加多了容易造成“电石渣”。

硅的脱氧能力介于碳和铝之间, 脱氧能力随着温度的降低而增强, 但其脱氧产物Si O2降低了精炼渣的碱度, 而且不适用于低硅钢和低氧钢的生产。锰的脱氧能力不强, 但锰却是应用最广泛的脱氧元素。锰的脱氧产物可以与其它酸性氧化物 (如Si O2、Al2O3) 结合形成复杂的化合物, 减小了Mn O、Si O2、Al2O3的活度, 从而使铝、硅、锰的脱氧能力得到了提高。

铝的脱氧能力强, 脱氧速度快, 是广泛使用的脱氧剂。铝的脱氧产物是Al2O3, 熔点高 (2303℃) 、在钢液中呈固态、细小 (≤50μm) 、表面张力小, 且相互间难以絮凝。Al2O3含量过高会对钢液造成严重的污染, 如不能及时排除, 在浇注过程中会粘附在钢包水口、塞棒或浸入式水口等铝质耐火材料上, 造成结瘤现象, 轻则形成非稳态浇注, 重则发生断浇事故[3]。

钙的脱氧能力极强, 但因为金属钙的沸点很低 (1491℃) , 在精炼温度下很难溶解在钢液中, 钢液中存在硅、碳、铝等条件下, 可以大大提高钙在钢液中的溶解度。Ca和Al的相互作用可以使脱氧能力得到提高, Ca的存在增大了Al的脱氧能力, 在达到相同脱氧效果时减少了Al的消耗, 同时Al也减少了Ca的挥发损失。

研究表明:铝脱氧产物的数量和形状是造成连铸中间包水口堵塞的主要原因。加入适量的金属钙可以有效地控制钢液中的氧硫含量, 以及氧化物硫化物的组成, 既可以达到减少非金属夹杂物的含量, 又可以改变非金属夹杂物的性质和形状, 从而改善了钢液的质量, 保证了生产的正常运转。Ca的加入量必须根据钢液中Al的含量来控制, 否则会生成CA6、CA2、CA、C3A, 这些物质的熔点均超过1539℃, 在浇注过程中不但容易产生水口结瘤, 而且不易上浮除去;理想的生产物是C1 2A7, 其熔点为1345℃左右, 形状为球形, 表面张力小, 容易吸附其它夹杂物并聚集上浮, 在浇注过程中不易产生水口结瘤, 即使少量残留在钢中, 由于其球形, 轧制后对钢性能的影响较小。

2.2 脱硫

脱硫必须先脱氧, 当生产硫含量很低的钢种时, 必须通过LF精炼工艺来完成, 由于LF精炼炉内完全是还原性气氛, 可以把氧含量控制的很低, 使深脱硫成为可能。

LF精炼工艺可以造高碱度, 低Fe O并具有适宜温度的炉渣, 为脱硫提供了良好的热力学条件;钢包底吹氩气搅拌, 促进了钢渣之间的接触混合, 加速了硫在炉渣中的扩散, 为脱硫提供了良好的动力学条件。

2.2.1 脱硫原理

LF精炼过程中, 通过钢液中的硫与精炼渣中的Ca O反应生成Ca S而达到脱硫的目的。脱硫反应式:

反应的平衡常数:

硫的分配系数:

2.2.2 脱硫的影响因素

精炼渣的成分对硫的分配系数造成很大的影响。炉渣中 (Ca O) / (Fe O) 的比值增加时, 硫的分配系数变大, 但随着碱度的升高, 炉渣的黏度增大, 流动性变差, 反而影响脱硫效果。生产中炉渣碱度控制在4~5为宜, 一般不超过6。

其它条件相同时, 增大渣量可以提高脱硫率。但渣量过大, 会影响反应速度。生产中渣量一般控制在0.5%~0.8%之间, 国内某钢厂实践认为, 为了强化脱硫效果, 渣量可控制在1.0%~1.5%之间。

炉渣中Fe O含量会影响硫的分配系数, 当炉渣 (Fe O) <0.5%时, 脱硫率在50%以上。造渣时加入适当的脱氧剂, 保持炉渣的还原性, 可以降低炉渣中Fe O的含量, 对脱氧、脱硫都极为有利[4]。

当Mg O含量不高时, 可以起到与Ca O类似的脱硫作用;当碱度不变, 增加渣中Mg O含量时, 脱硫效果变差。随着渣中Mg O含量的增加, 炉渣的流动性变差, 硫在渣中的扩散速度减慢, 影响脱硫反应速度[5]。炉渣中的Mg O主要来源于炉料和炉衬的侵蚀, 在提高炉衬质量的同时, 切忌造渣过稀、温度过高。生产中炉渣Mg O含量一般控制在7%~9%。

炉渣的流动性也会对脱硫效果造成影响, 加入适量的Ca F2可以降低精炼渣的黏度, 改善流动性, 提高硫的分配系数, 但Ca F2会加剧对钢包炉衬的侵蚀。

2.3 去除夹杂物

LF精炼工艺的主要功能之一为去除钢液中的夹杂物, 特别是铝的脱氧产物Al2O3。为了去除夹杂物, 一方面严格执行钢包底吹氩气工艺, 创造良好的钢液循环状态, 促进钢中夹杂物 (Al2O3) 上浮;另一方面运用好顶渣改质工艺, 使炉渣具有较强的吸附上浮夹杂物 (Al2O3) 的能力。

为了提高吸附夹杂物的能力, 炉渣必须具有合适的黏度、良好的流动性、较高的碱度以及一定的化学成分组成。炉渣的黏度小, 难以捕捉夹杂物;炉渣的黏度大, 会对流动性造成影响。对于夹杂物 (Al2O3) 而言, 酸性渣和中性渣不具备吸附夹杂物的能力, 普通的碱性渣也很难吸附Al2O3夹杂物, 只有含Al2O320%以上的高碱性渣, 通过同化作用, 才具有较强的吸附Al2O3夹杂物的能力。如果不对精炼渣进行改质, 吹氩后夹杂物上浮, 炉渣不具备吸附夹杂物的能力, 夹杂物将在钢包内循环, 无法达到去除夹杂物净化钢液的目的。

3 LF精炼炉实践生产效果

3.1 石钢京诚120 t LF精炼炉主要技术参数

石钢京诚装备技术有限公司炼钢厂LF精炼炉采用双吊包工位布置, 设两台钢包台车, 一个加热工位, 两个吊包工位分别置于加热工位的两侧, 与加热工位呈“一字型”排列。LF精炼炉的主要技术参数如表2所示。

3.2 石钢京诚120 t LF精炼炉生产效果

以生产37Mn5为例, 分析实际生产中LF的精炼效果。37Mn5的生产工艺为BOF-LF-VD-CC, 液相线温度为1498℃, 成分要求如表3所示。

转炉出钢后, 将钢包运至钢包台车工位, 底吹氩气搅拌, 以0.4~0.8kg/t钢喂铝线, 进行脱氧;运至加热工位, 降下石墨电极和炉盖, 给电加热, 并加入白灰和碳化硅造“白渣”, “白渣”保持时间超过15 min;加入合金, 对钢液成分进行调整;加入发泡剂, 保持精炼渣泡沫化性能;断电并运出加热工位, 喂铝线, 钙处理, 软吹, 钢液成分及温度达到工艺要求后, 完成LF精炼吊包运走。

随机抽取LF精炼过程中4炉钢样及4炉精炼渣, 钢样抽检结果如表4所示, 精炼渣抽检结果如表5所示。

LF精炼工艺不仅可以得到很好的脱硫率, 而且可以对氧化物夹杂 (Al2O3) 起到很好的去除效果。以抽取的第1炉为例, 对比精炼过程中S含量和Al含量的变化情况如图1所示。

随着LF精炼的进行, S含量和Al含量都明显降低, LF精炼可实现良好的脱硫效果, 脱硫率可达到70%左右, 同时也可以完成很好地去除氧化物夹杂 (Al2O3) 的目的。

4 结论

(1) LF精炼工艺可以得到很好的脱硫率, 在初炼钢液硫含量低、操作得当的情况下, 脱硫率可达到70%左右。

(2) 保持LF精炼炉内良好的还原性气氛, 可以达到良好的脱氧效果。

(3) 在底吹氩气搅拌、精炼渣性能良好、操作得当的情况下, LF精炼工艺可以实现去除夹杂物、净化钢液的目的。

(4) 理想的LF精炼渣的成分为:Ca O含量为45%-55%, Al2O3含量为20%-25%, Si O2含量为6%-10%, Mg O含量为7%-9%, Fe O含量为≤0.5%。

参考文献

[1]乔兴武.转炉钢的LF精炼[J].河北冶金, 2001 (4) :7-9.

[2]黄希估.钢铁冶金原理[M].北京:冶金工业出版社.1989.

[3]郝帅.LF精炼炉夹杂物行为的模拟研究[D].内蒙古:内蒙古科技大学.2010.

[4]赵保国, 毛福来.LF精炼造渣工艺研究[J].包钢科技, 2003, 29 (S) :25-27.

LF精炼炉 第6篇

电弧炉冶炼过程的主要技术要求是:高生产率、低电耗、较高且合理的功率因数。为了满足上述技术要求, 近代LF钢包精炼炉炼钢过程都立足于自动控制。为了降低电能消耗和达到合理的电网功率因数, 首先要实现电极升降自动控制, 这也是钢包精炼炉炼钢的关键所在。电极调节要求快速跟踪电弧电流、电压信号, 要求存储容量大, 通讯能力强, 需要单独使用一套控制系统以满足生产要求。钢包精炼炉炼钢是连续性热线生产, 要求较快的生产节奏, 要求控制系统具有在线维护功能, 即在不停止其他子系统正常运行的前提下, 能够对出现故障的部分进行更换。另外, 在生产过程中产生的高次谐波和强大的磁场对控制系统的运行提出了严格的要求, 因此, 应该设置两台PLC共同完成对整个精炼炉生产线的控制。经全面权衡、比较, 精炼炉炉体自控系统选用Rockwell公司性能价格比优秀的Control Logix RSLogix5000系列PLC;精炼炉电极控制由于要求反应迅速、控制点数较少选用Rockwell公司的RSLogix5000 PLC。这两套系统通过DeviceNET控制总线联接成车间控制级网络。监控软件采用INTACH, 它是一种具有生动用户界面的先进系统, 其功能可随任务增加, 它为用户提供了安全保障, 能保证数据的完整性, 是全面开放的软件。

2 钢包精炼炉生产工艺概况

本文以某钢厂转炉炼钢120吨LF钢包精炼炉为依据, LF-120t公称容量120吨。变压器的额定容量为2100kva, 变压器一次额定电压35kV, 变压器二次电压分11级:从360V-324V-240V。通过转炉炼钢初步调整钢水的成分, 温度和成分满足要求之后, 把钢水倒入钢包, 再把钢包开到精炼位, 开始精炼, 精炼进一步调整钢水的温度和成分, 使之符合所炼钢号的成分。精炼完毕, 把钢包开到吊包位, 吊往连铸机。精炼过程中, 在车间调度室集中进行调度管理。

它的工作过程可简单概括为:主液压泵启动、变压器油泵启动, 然后三电极提升, 炉盖上升, 注入钢水的钢包就位。接着炉盖下降、三电极下降, 开始精炼。精炼过程中需测温、取样、化验、添加合金。经测温和化验, 钢水的温度和成份合格后, 炉子开关断开, 电极提升, 炉盖上升, 由钢包车将其运到吊包位。钢包车开向吊包位的过程中, 可停下来, 通过喂丝机进一步微调成份, 然后继续开向吊包位。

生产工艺示意图参见图1:

3 LF炉精炼数模控制技术方案

3.1 LF炉精炼模型控制技术的初期设计

3.1.1 保证设计的升温速度

一般设计的LF处理时间约45分钟, 这段时间是钢包精炼炉-精炼-连铸三联环过程中的枢纽, 如果因故延迟就会影响前后工序, 轻者使全车间生产节奏放慢, 加大了能耗, 严重时会打乱全厂的生产秩序。为了确保上述的升温速度, 实际上就是要保证有相当大小的有功功率输入, 以及一个有一定静动态指标的电极调节系统。基于快速性和冶炼初期控制精度要求相对较低, 所以拟采用快速最优方案-恒阻抗控制, 实现电极升降控制系统能无超调的快速调整。

3.1.2 保证钢包的寿命

精炼钢包的使用次数是影响精炼钢经济效益的关键环节。但是, 在LF炉电弧加热时并没有向超高功率钢包精炼炉那样装备有水冷炉壁, 因而外露的电弧将对钢包耐火材料产生直接的, 强烈的辐射、烧损作用, 如果不采取措施, 将大大降低钢包的寿命。由于第二相短网阻抗对于其它两相为小, 在同样电压下电弧功率就大, 所以导致2号电极附近的钢包耐火材料早期局部烧损, 钢包其他部位耐火材料仍完好, 致使钢包寿命大大降低。为了从根本上解决这一问题, 需通过对三相电极调节系统的适当调整来改善功率不平衡问题。因而引入了恒功率及三相功率平衡控制的设计思想。

3.1.3 确保严格的LF炉处理时间

为了保证LF炉的全部处理时间为规定值, 除了要有足够的升温速度之外, 其它非升温占用的处理时间也要在规定时间内完成。因而LF炉处理过程的全部电气设备必须满足以下要求, 配合整个冶炼生产线的快速节奏。钢包车、炉盖升降系统工作可靠, 有一定的静态工作速度;由于在加料、测温等过程均需停电并手动升起电极, 因而电极调节系统的手动升降速度必须满足要求;测温系统、风动送样系统要求快速、准确。

3.1.4 现场采集经验, 丰富完善软件智能

在现场数据采集期间, 与岗位操作人员及管理人员广泛交谈, 听取操作人员的工作经验和操作方法, 结合实际反复对比、分析、验证, 收集整理后, 吸取其精华, 对软件程序进一步修改完善, 增设功能。如针对精炼期钢液平稳, 电弧较稳定, 但起明弧, 热效率低, 设计了恒弧长控制的方案。使电极调节系统的控制方式更灵活, 具有更强的智能性、多段特性, 获得最佳调节效果。

3.2 控制策略确定及系统工作原理

钢包精炼炉炼钢是复杂的物理化学过程, 冶炼过程各阶段千变万化, 干扰不同, 功能不同, 对电极升降控制性能要求也不相同。因而国内外学者对电极升降自动控制曾做了大量工作, 以期能实现低能耗和高功率因数的目标。自1970年以来, 先后提出了电极动态最优控制、电极动态功率控制、电极阻抗在线控制、电极调节系统参数辨识方法、电极调节系统辨识和自校正控制等。本方案是根据LF炉炼钢过程特点, 在深入分析其机理的基础上, 提出的LF炉精炼模型控制, 是一种基于快速性和灵敏性相结合的智能复合控制方案。

电极升降智能复合控制框图如图2所示:

图2中Ih、Uh为弧压、弧流实时采样信号, ls为给定弧长, lp为根据实测值计算所得弧长。规则集根据弧长偏移量确定, 组成简单的规则集。伺服阀, 控制电极上升或下降, 从而实现对Z值的调节。

4 计算机系统硬件配置

4.1 系统硬件选型

从钢厂的实际情况出发, 针对工艺的繁杂性, 考虑到备品备件的一致性, 本着先进、可靠的原则, 进行各种方案分析、对比, 最后决定选用Rockwell公司的Logix5000系列PLC。监控软件采用Rockwell公司的INTACH, 运行于windows nt平台。通过INTACH, 可以实现对生产过程的全面监控, 并且可以对重要参数形成历史记录, 以报表或曲线的形式显示给操作人员。通过c语言脚本, 可以把各种报警通过声卡播放出来。

4.2 系统硬件配置

4.2.1 精炼炉电极调整PLC硬件配置

选用Logix5000L55M控制器, Logix5000的出色表现在于:极高的可靠性, 丰富的内置集成功能, 实时特性, 强劲的通讯能力, 丰富的扩展模板, 便捷的操作。其中, 选用1756系数字量、模拟量输入输出模块, DeviceNet接口模板用以完成和车间级控制总线网络的连接, 一套智能测温取样检测仪, 监控站 (和PLC通讯通过EtherNet/IP以太网控制协议) 。

4.2.2 精炼炉本体控制PLC硬件配置

Logix5000L55M具有速度相应快, 用户内存大, 内置RS-232通讯接口, 而且可以选配EtherNet/IP、Control Net、DeviceNet、Data Highway Plus、Universal Remote I/O、serial DH-485、SynchLink通讯卡间, 满足编程需要。它的数字量处理能力和模拟量处理能力完全能够满足实际I/O点数的需求, 并且预留了将来的扩展能力。另外配置一块DeviceNet通讯卡以完成和DeviceNet网络的连接。

数字量输入模板选用1756-IB系列, 输出模板选用1756-OB系列, 它们均是24vdc, 32点的数字量模板。所有的输出通道通过24v继电器和外部强电设备隔离, 这样保证了信号不受外部电磁干扰。

模拟量输入模板采用1756-IF:它是16路模拟量输入模板, 除能够接受标准信号外, 还可以接受热电阻, 热电偶等信号以及标准4~20ma和1~5v以及热电偶等信号。

所选模板大都具有自诊断功能, 能够通过自身的状态指示灯指示各种故障或将故障信息发给CPU。这样, 维护人员可以尽快的查出故障原因, 采取相应的措施。

所有的模板均可以带电插拔, 并且由于采用后联接器连接, 维护人员可以在不进行全系统停电的情况下迅速更换损坏的模板, 保证生产的连续进行。

本工程自动化总体方案以“集散控制、分层结构”为主要特点, 整个自动化系统可分为三层:

第一层:现场参数检测与终端执行

第二层:分散的数据处理、过程控制

第三层:集中操作监视

精炼炉生产线系统结构如图3所示。

5 计算机系统控制功能的实现

5.1 精炼炉电极自动调整控制

精炼炉电极升降自动控制系统, 是一个PC+PLC+智能检测仪表组成的分布式控制系统, 根据控制方案中所述控制思想, 利用数学模型, 通过定义规则集, 复合恒阻抗控制、恒功率控制、三相功率平衡控制、恒弧长控制、自适应的PID控制多种控制方法, 以实现电极升降的精确调节。

5.1.1弧流、弧压给定检测:采用电压变送器和电流变送器将弧流、弧压转变为标准4~20mA信号, 送入模拟量输入模块1756-IF, 同时上位机将给定信号送入PLC, 线路简单, 结构紧凑, 减少了故障点, 提高了可靠性。

5.1.2精炼炉变压器电参数测量:该系统使用一套智能表计, 输入标准的三相5A和100V电信号就可以检测到精炼炉运行状态的电参数, 如三相或单相的电流有效值, 电压有效值, 有功功率, 无功功率等传向PLC和上位机, 从而对精炼炉的运行状态进行分析, 为优化提供必要的依据。

5.1.3调节器采用可组合多种控制方法的模型控制, 具有多段特性、智能型, 以适应炉内的变化, 获得最佳效果调节。

5.1.4系统具有最大电流限流保护、短路快速提升保护、单电极触及物料自停保护、正常跳闸保护功能。

5.1.5手动操作系统:以保证在自动调节有故障时, 不影响冶炼。

5.2 精炼炉本体控制功能

5.2.1 检查故障、报警

包括:流量、温度、变压器瓦斯保护、高压保护、液压系统保护等共34项报警, 进行声光及画面报警。

5.2.2 液压泵与变压器油泵

l液压泵工作情况

两台液压泵运行, 一台液压泵为备用。当有液压系统最高油温、液压系统过滤器污染、液压系统最低油位故障信号时, 自动切断液压泵。

l变压器油泵

控制起动、关闭。设备本体机旁控制, 集中监视。

5.2.3 炉盖上升/下降

炉盖上升到上位后, 自动停止上升;炉盖下降为点动。

5.2.4 炉盖上的门开/关

自动控制/机旁均能打开、关闭, 以便于测温、取样、加合金。

5.2.5 炉子工作状态及电极1-3逆止阀工作情况

实现炉子冶炼处于自动/手动状态的控制。电极1-3逆止阀的自动动作用于配合电极智能升降调整的控制。

5.2.6 炉子高压开关闭合/断开

联锁所有高压相关信号:位置、流量、温度、过载保护、紧急切断、电源、电极自动调节相关信号, 安全可靠的实现了高压开关合闸、紧急自动分闸、正常分闸。

5.2.7 分级开关控制电压

实现方法:通过选择开关输入计算机当前所需电压 (对应调压开关的档位) , 与当前所用电压比较来控制电压的升降。

5.3 监控画面

我们绘制了一幅工艺监控画面, 一幅电气参数画面, 两幅生产运行画面, 三幅仪表监控画面, 四幅相应的报警画面以及历史趋势画面。

工艺监控画面分别是精炼炉炼钢工艺画面。在工艺画面中形象的绘制了其工艺流程以及当前电压档位和电极、炉盖、钢包车的实时位置等。

电气参数画面显示三相电极运行的各相电气参数, 有功功率, 无功功率, 视在功率, cosφ等。

生产运行画面显示日历时间、炉号、班次、送电时间、出钢时间、热停工时间、电耗, 电极各相运行的电弧电流、各相电压。

仪表监控画面实时显示冷却水流量、温度, 炉身冷却室温度等重要工艺热工参数。

程序中每个报警信号均在相应的画面中显示, 同时伴有声光报警。INTACH具有综合报警管理功能, 在报警总汇里显示所有的报警信号, 报警时间, 报警值, 报警优先级, 通过c语言脚本, 可以把各种报警通过声卡播放出来。

5.4 报表功能与历史趋势

生产中的一些参数, 需要及时打印, 可形成报表。报表分为班报、日报、月报, 可定时打印, 也可手动任意时间打印。一些重要参数, 如高压合闸、电极调节柜故障等, 我们对其进行历史数据存储, 形成历史趋势, 可以随时进行查看。

结束语

LF炉精炼模型控制技术达到的效果:电极响应时间<0.15s, 非灵敏区 (死区) <2%, 三相功率不平衡度≤3%;钢水温度准确控制在目标值±0.5℃内, 成分可准确控制在±0.02%内;吨钢节电2%, 每炉钢缩短冶炼时间5-10分钟;实现自动/手动无扰动切换;大大延长钢包的使用寿命;画面显示工艺流程及工况参数, 并且有报警、打印、历史趋势功能。钢包精炼炉电极自动调整技术是当前研究的热点和难点, 一些先进的控制算法基本上还停留在理论和仿真研究中。炼钢钢厂的LF炉精炼模型控制技术创新性强, 建立的精炼炉电极调节数学模型, 控制灵活、稳定, 技术先进, 大大提高了电极调节的自动化水平。系统自投入运行以来, 运行稳定、可靠, 经济效益显著。其操作控制参数可进一步优化, 节能降耗等方面的效益会更大。

参考文献

[1]褚洪璋.钢包精炼炉适用范围及发展前景[J].大型铸锻件.1988-03.

LF精炼炉 第7篇

唐钢不锈钢公司有两条板坯生产线, 其中包括LF炉2座, VOD炉1座。冶炼对C、N要求较高的品种钢时, 在精炼工序常常发生C、N元素增加较多造成成分超标的现象, 针对这一现象我们对精炼过程中增C、增N的原因进行了分析总结, 并采取了针对性的措施。

二、工艺流程

生产冷轧用低碳低硅钢的工艺路线为:高炉铁水复吹转炉LFCCM;SAE1002因C含量要求严格, 工艺路线为:高炉铁水复吹转炉VODLFCCM。

三、C的来源

1、转炉钢水余C

普通冷轧用料的钢水, 转炉C含量一般控制在0.04%-0.05%之间;C含量小于0.03%的钢种, VOD出钢时C含量一般在0.01%以下。

2、石墨电极增C

(1) 接触式增碳

LF使用石墨电极升温, 由于送电过程中基本上采取大电流短弧操作, 电极与钢水表面的距离较近, 由于底吹氩的作用, 液面波动导致电极与钢水直接接触使钢水发生渗碳反应, 导致钢水增碳。

(2) 非接触式增碳

由于电弧的高温使石墨前端部升华即蒸发, 因热应力使其崩裂即热剥落。升华的气体碳在电弧的电离作用下很容易使钢水增碳。而电极端部的热剥落直接使石墨碎片进入炉渣而使钢水增碳。而电极侧面的氧化消耗生成的CO气体, 进入电弧区被电离后也会引起钢水增碳。

3、钢包耐火砖、石灰、合金料等原料增C

目前使用的钢包耐火砖多为镁碳砖, 钢水的冲刷及电弧的冲击作用都会使部分耐火材料侵蚀从而带入钢水中部分C元素。精炼所使用的石灰及锰铁中也含有部分C元素。

4、连铸中包耐火材料、保护渣及覆盖剂等

中包耐火材料中所含C元素在浇注过程中带入钢水, 保护渣和覆盖剂都使用低碳型, 进入钢水中的C元素相对很少。正常连浇炉次连铸工序增C量一般在0.005%以下。

四、N的来源

1、转炉钢水余N

普通冷轧用料对N含量没有较高要求的钢种, 转炉出钢N含量都控制在0.0030%以下。MRT2.5钢种, 转炉出钢N含量要求控制在0.0015%以下。

2、钢水与大气接触

LF精炼过程中并不是一个真空的环境, 虽然LF底吹氩气造成微正压状态, 但是如果除尘风量大于底吹氩气的流量, 那么微正压的效果是不理想的, 钢包外的空气被抽入钢包与包盖之间, 空气与裸露的钢水接触发生增N现象。氮溶解反应常数与温度的关系为:lgK=, 式中, a和b为两个常数。

当氮分压一定时, 钢液中氮的溶解度与氮溶解反应常数及其活度系数有关。当温度升高时, K值增大, 钢液中氮的溶解度亦增加, 故电弧区增氮严重。

3、合金料中带入

转炉及精炼所加入的合金料, 如锰铁、硅锰合金和钙线中含有的N元素被带入钢水中。

五、控制增碳及增氮的措施

LF由于其自身的工艺制度影响, 石墨电极增碳占增碳的主要因素且是不可避免的。我们在冶炼过程中只能采取有效的手段减少电极增碳的影响。

1、顶渣制度

在冶炼普通冷轧料用钢时转炉出钢过程中加入300-500kg顶渣。冶炼低碳钢种过VOD冶炼时, 破空前加入500kg-600kg造渣料, 在真空状态下搅拌化渣。一是防止钢水在吊运及待炼过程中与大气接触时吸氮, 二是将造渣过程提前, 减少在LF的大搅造渣时间, 从而减少钢水与空气接触的时间。

2、造泡沫渣埋弧

在条件允许的情况下组织回热浇余渣操作, 这种操作既能加快化渣速度, 减少钢水裸露时间, 又能增大渣量提高埋弧效果。同时可在造渣过程中向钢包中加入CaC2或铝灰等促进发泡。少用萤石化渣, 保证熔渣有足够的碱度可减少对钢包包衬侵蚀造成的增碳。

3、选择合理的电压电流档级

为了防止电极增碳, 操作过程中多选用低电压中电流操作, 多选用3档电压 (270V) , 中低电流 (低于35KA) 。这样不仅避免了送电功率较高导致电极局部过热而增碳的现象, 而且能够保证升温效果, 避免较长时间送电升温而导致的电弧区增氮。

4、合理控制氩气功率

针对现场的实际情况, 我们专门研究设计了钢包吹氩控制模式。特别是送电升温过程中既要保证渣子与钢水的热交换速度, 又要尽量极少钢水与电极的直接接触。

六、效果

通过采取上述措施后LF精炼过程中的增C、增N现象得到了较好的控制, 尤其在冶炼低C、低N的钢种时有明显的效果, 实现了降低LF精炼增碳增氮的预期控制目标。

结语