【導(dǎo)讀】過(guò)程自動(dòng)化………與此相對(duì)照的是西方鋼廠逐步摸

　　

【正文】 3/min 精度 1/100 提高 LDG 回收量，提高吹煉控制精度 △ ○ 文丘里流量計(jì) 精度不夠，要排除外擾因素 耐火磚燒損剖面計(jì) 形狀 精度 177。2mm 時(shí)間 全區(qū)域 檢 測(cè) 23min 爐體耐火磚燒損和爐齡管理 △ ○ 目測(cè)，激光剖面計(jì)，測(cè)量爐體溫度 精度不夠，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，要能大范圍測(cè)量，縮短時(shí)間 爐體粘渣量 厚度 精 度 100kg/ 爐 范圍 數(shù)十噸 爐體粘渣管理，延長(zhǎng)爐齡，提高吹煉控制精度 ○ 目測(cè) 不能定量掌握，要可靠和低價(jià)格 鋼水包 含熱量 溫度 精度 177。20℃ 范圍 ℃ 降低出鋼溫度 ○ 以前沒有此技術(shù) 廢氣分析 成分 范 圍 050mm 精度 177。1 2％ 提高吹煉控制精度 ○ 質(zhì)譜儀，磁氧議，紅外分析儀 鋼水溫度點(diǎn)測(cè) 溫度 范圍 16001750℃ 精度 177。3℃ 提高目標(biāo)溫度命中率 ○ 使用副槍法 鋼中氧 濃度 濃度 范圍 010－ 4 精度 177。110 － 6 提高脫碳劑，合金收得率 ○ 氧濃差電池法 注：“○”表示使用中無(wú)問題；“ △ ”表示需要改善精度、可維護(hù)性功能等；無(wú)標(biāo)記表示目前無(wú)傳感器。 鐵水及鋼水重量檢測(cè) 稱重測(cè)量傳感器 鐵水及鋼水重量測(cè)量常用 應(yīng)變式壓頭，在圓柱形彈性體側(cè)面四周均勻粘貼四個(gè)應(yīng)變片，彈性體受力后，產(chǎn)生應(yīng)變，其值由四根電阻絲組成的應(yīng)變片測(cè)出（彈性體 受力變形時(shí)，電阻絲也變形而產(chǎn)生電阻變 化），并由四個(gè)應(yīng)變片所組成的電橋電路轉(zhuǎn)換成輸出電路。輸出電壓與彈性體受力呈正比，以此測(cè)重。彈性體密封在外殼內(nèi)，并充入惰性氣體，不受外界影響。整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)包括幾個(gè)壓頭、重量變送器和顯示儀表，幾個(gè)壓頭的橋路輸出可以是串聯(lián)或并聯(lián)，按儀表規(guī)定來(lái)確定。鋼水包或廢鋼稱量可在平臺(tái)上或吊車上進(jìn)行，后者由于吊車電子 秤 處于空間運(yùn)行狀態(tài)，除在吊車上裝有大型顯示器供地面人員觀看外，還要把測(cè)得的重量信號(hào)送到地面控制室。一般采用無(wú)線傳輸方式，是采用無(wú)線電波將測(cè)得的重量信息送到地面控制室，包括發(fā)射機(jī)和地面接收機(jī)，發(fā)射機(jī)可采用不同調(diào)制方 式 對(duì)儀表 輸出的二－十進(jìn)制各位數(shù)碼進(jìn)行調(diào)制。根據(jù)頻分多路原則將各位信息選用不同的副載波各自信號(hào)調(diào)制后，再把這些調(diào)制后的副頻混合起來(lái)去調(diào)制主載波，最后通過(guò)功率放大器發(fā)射出去。地面接收機(jī)接受后，放大、混頻解調(diào)，經(jīng)低通濾波還原成本來(lái)的二－十進(jìn)制數(shù)碼，并譯碼顯示。 鋼水包稱重 本鋼 使用電子吊鉤 秤 方式稱重鋼水包重量， 最大可以稱重 100t， 使用時(shí) 需要加防護(hù)罩，該 秤 使用方便，掛在吊車吊鉤上即可，但是電子 秤 要占高度使吊鉤 行程 縮短 。直顯式吊鉤 秤 除本身自帶電子顯示外，還可把重量信息通過(guò)無(wú)線傳輸方式傳送到地面控制室 。其內(nèi)部有充電電池供自身用電，因而無(wú)需另外供電使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電池 8h 供電一次。吊鉤 秤 內(nèi)設(shè)計(jì)算機(jī)，用以處理數(shù)據(jù)，并避免擺動(dòng)時(shí)的不正確顯示而得出準(zhǔn)確的重量數(shù)據(jù)。 目前，在吊車上安裝壓頭方式也在很多鋼鐵廠鋼水包稱重中使用，傳感器可以安裝即在龍門架上，也可安裝在行走小車上。 鋼水溫度測(cè)量傳感器 同鐵水預(yù)處理工藝中測(cè)鐵水溫度的方式一樣，鋼水測(cè)溫也有間歇式和連續(xù)式兩種方式，由于鐵水溫度較高，在 15001700℃ 間，連續(xù)式鐵水溫度傳感器目前仍處于研制和試用階段，在線檢測(cè)最多在幾百小時(shí)， 未 商品化。間歇式鐵水溫度測(cè)量有浸入式熱電偶和消耗式熱電偶兩種，前者在上世紀(jì) 60 年代開發(fā)成功，現(xiàn)在已被國(guó)內(nèi)外廣泛采用，是目前標(biāo)準(zhǔn)的鐵水溫度測(cè)量?jī)x器。 間歇浸入式熱電偶 該式熱電偶把電偶絲用瓷柱或剛玉絕緣絕熱，前端套有石墨管防治鋼水和爐渣侵蝕。熱電偶選用 S 型（鉑銠 10鉑熱電偶， 01450℃ ，誤差可達(dá) 177。% ）、 B型（鉑銠 30鉑 銠 6 熱電偶， 01700℃ ，誤差可達(dá) 177。% ） 、 WRe3 WRe25（鎢錸熱電偶， 4002300℃ ，誤差可達(dá) 177。1% ）、 WRe5 WRe26（鎢錸熱電偶， 4002300℃ ，誤差可 達(dá) 177。1% ），熱電偶絲直徑 。當(dāng)使用鉑銠熱電偶，由于高溫下有害物質(zhì)污染及合金元素?cái)U(kuò)散，會(huì)使熱電偶特性變化，故測(cè)量 1020 次以后，剪去1020mm 以更新測(cè)量短。鎢錸熱電偶在高溫下晶粒容易長(zhǎng)大，故也要在使用數(shù)次后將前端剪掉，重新絞接及焊接。目前，該式熱電偶國(guó)內(nèi)外均已商品化。 間歇消耗式熱電偶 該式熱電偶是由 美國(guó) Leeds and Northrup 公司開發(fā)的， 因?yàn)?具有準(zhǔn)確度高（在177。5℃ 以內(nèi)） 、 相應(yīng)快 （ 5s）、經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛使用。 其 熱電偶裝在石英管內(nèi)直徑為 mm 鉑銠 10鉑（ KS602P 或 J 型，分度號(hào)為 R，使用溫度上限為 1700℃ ）絲或鉑銠 13鉑（ BP602 或 J 型，分度號(hào)為 R，使用溫度上限為1760℃ ）絲或雙鉑銠型（鉑銠 30鉑銠 6， KB602 或 J 型分度號(hào)為 B，使用溫度上限為 1820℃ ）絲，長(zhǎng)度約 20mm，并用鋁帽保護(hù) “U” 型石英管和熱電偶，以防測(cè)溫時(shí)撞壞。由于測(cè)溫是間歇的 ，利用紙管作保護(hù)材料，套在測(cè)溫槍上， 防止測(cè)溫槍發(fā)生熱變形，甚至燒壞槍內(nèi)補(bǔ)償導(dǎo)線。 與消耗式熱電偶配套的還有專門的鋼水溫度測(cè)量?jī)x，該儀表的主要特點(diǎn)是：⑴ 內(nèi)裝微機(jī)，數(shù)字計(jì)算，精度高， 無(wú)漂移； ⑵ 毫伏信號(hào)可直接輸入，不必用變送器； ⑶ 大型數(shù)字顯示裝臵，讀數(shù)醒目，并能自動(dòng)保存數(shù)據(jù)； ⑷ 帶打印裝臵。能打印測(cè)量結(jié)果和時(shí)間； ⑸ 能對(duì)溫度和時(shí)間漂移進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，儀表精度高； ⑹ 有 “ 熱電偶接通 ” 及 “ 測(cè)試完成 ” 的聲光信號(hào)，操作方便； ⑺ 有通信接口，可和過(guò)程計(jì)算機(jī)相連； ⑻ 如需要，可用一臺(tái)儀表同時(shí)測(cè)溫、定氧等。 鋼水定碳傳感器 鋼水定碳測(cè)量頭原理是 凝固定碳法，即從爐中取鋼水，倒入定碳測(cè)量頭底座樣杯中，在熱電偶測(cè)得 的 電勢(shì)和時(shí)間曲線上由于鋼水凝固放出結(jié)晶潛熱平臺(tái)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)平臺(tái)，平臺(tái)位臵與鋼水中含碳量呈函數(shù)關(guān)系 ，準(zhǔn)確找出這段 “ 平臺(tái) ” 即可求得鐵水含碳量。與鋼水定碳測(cè)量頭配套的還有專門的鋼水定碳測(cè)量?jī)x，它和鋼水溫度測(cè)量?jī)x類似，也是數(shù)字的和內(nèi)含微機(jī)的以及配臵掛在爐臺(tái)的大型顯示器。 鋼水定氧傳感器 采用高溫固體電解質(zhì)制成的氧濃差電池傳感器進(jìn)行定氧，其與選有的各種定氧法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： ⑴ 設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要取樣、制樣； ⑵ 把氧測(cè)量頭插入鋼水中，約 510s 就可產(chǎn)生穩(wěn)定氧電勢(shì)供 檢測(cè)儀表指示和記錄，分析過(guò)程簡(jiǎn)單； ⑶能直接讀出鋼水中的氧活度，更適合煉鋼情況，因?yàn)殇撍弯撛g的化學(xué)反映關(guān)系是氧活度平衡而不是氧濃度的平衡； ⑷ 能測(cè)出鋼水中溶解氧量，由于溶解氧量與脫氧平衡有直接關(guān)系，更利于確定脫氧劑的加入量而改進(jìn)脫氧操作。 判斷吹煉終點(diǎn)的儀表 氧氣頂吹煉鋼周期短，準(zhǔn)確判斷吹煉終點(diǎn) 將影響產(chǎn)量、爐齡、質(zhì)量和消耗等轉(zhuǎn)爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。目前有三種方法并配備計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)模型控制吹煉終點(diǎn)。 ⑴ 爐氣分析法。分析爐氣中的 CO 和 CO2含量即可算出轉(zhuǎn)爐的脫炭速度。用紅外氣體分析儀分析 CO 和 CO2，而氧含量用磁氧分析儀，為防止取樣口堵塞，在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)，取樣口過(guò)濾器用高溫加熱，并用氣體吹掃。 由于取樣口易于堵塞，分析器精度不夠和時(shí)間滯后大 ，爐 氣分析法不適于實(shí)時(shí)控制，如果原料穩(wěn)定，生產(chǎn)也可能較穩(wěn)定，可以采用上一爐的數(shù)據(jù)修正而獲得較好的效果。瞬時(shí)脫炭速度可按下面公式計(jì)算： mCOCOOUT WCCQdtCd /)(][ 2?? 式中 ： COC 和2COC分別為爐氣中 CO和 2CO 的體積百分?jǐn)?shù) 。 mW 表示熔池中的鋼水重量； OUTQ 表示脫碳產(chǎn)生的爐氣流量， m3/min。 ⑵ 副槍測(cè)溫、定碳法。 1976 年美國(guó)伯利恒鋼鐵公司發(fā)明了第一只副槍，后來(lái)日本的幾大鋼鐵公司經(jīng)過(guò)多年改進(jìn)和完善，副槍已成為判斷吹煉終點(diǎn)的最成熟方法 ， 其 主要功能有測(cè)溫、定碳、定氧、液位高度取鋼樣、渣樣等。采用副槍實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐吹煉動(dòng)態(tài)控制，提高終點(diǎn)控制精度，避免鋼渣過(guò)氧化，并設(shè)有機(jī)械手式探頭裝卸機(jī)更換一次性探頭，使用方便，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 ⑶ 投彈式熱電偶法檢測(cè)溫度。由于副槍的缺點(diǎn)是要求爐口尺寸不 2m，因此只適合 100t 以下轉(zhuǎn)爐。為解決小轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)控制困難，美鋼聯(lián) Grainte City 鋼鐵廠于 1991 年發(fā)明了投彈式熱電偶終點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)。其檢測(cè)原理與副槍類似，用、長(zhǎng) 900mm 的熱電偶探頭在終點(diǎn)前 23min 內(nèi)投入到轉(zhuǎn)爐熔池內(nèi)以測(cè)量溫度 ，由于是軟線連接、體積小裝臵簡(jiǎn)單，不受爐口尺寸限制，可用于各種轉(zhuǎn)爐，檢測(cè)成功率在 90％以上。但是這種方法只能測(cè)量溫度，還需配備定碳裝臵或開發(fā)投彈式測(cè)溫定碳裝臵。 在線爐氣成分分析系統(tǒng) 轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中需要對(duì)爐氣成分進(jìn)行在線分析，一是顯示爐氣中 CO 和 CO2含量，以便決定 其回收及放散及調(diào)節(jié)吹氧操作，監(jiān)視爐氣中氧含量，以確 保煤氣回收安全；二是計(jì)算爐氣中的 CO 和 CO2帶走的碳，以便了解煉鋼過(guò)程中脫炭速度和鋼水含碳量，控制煉鋼進(jìn)程，此時(shí)還要分析 N2，以修正吸入爐氣的空氣量。 爐氣在線分析裝臵主要包括取樣、預(yù)處理過(guò)濾等裝臵和分析儀器三部分。 在線分析裝臵必須適應(yīng)快速吹煉要求，采樣和分析速度要快，故取樣頭要靠近爐口安裝才能縮短分析系統(tǒng)滯后時(shí)間，但此處工作條件惡劣，每個(gè)系統(tǒng)裝兩個(gè)取樣頭和兩個(gè)預(yù)處理過(guò)濾裝臵（一個(gè)工作，一個(gè)反吹清掃）。有鋼廠分析儀僅是為回收爐氣，將取樣頭裝在二級(jí)文氏管后，工作條件改善，系統(tǒng)滯后時(shí)間長(zhǎng)并無(wú)影響。 現(xiàn)代大型高爐 都設(shè)有煤氣回收裝臵，一般設(shè)兩套煤氣成分分析裝臵，一套在一級(jí)文氏管前靠近爐口，分析 CO、 CO2， O2等；另一套裝在引風(fēng)機(jī)后，分析煤氣中的 O2。前者的數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中 CO 的分析結(jié)果還作為回收和放空的條件送至控制系統(tǒng)自動(dòng)回收轉(zhuǎn)爐煤氣。后者的 O2分析起安全報(bào)警及回收和放空的條件信號(hào)的作用。 轉(zhuǎn)爐爐氣在線分析的取樣裝臵是采用干法取樣。其優(yōu)點(diǎn)為： ⑴ 防止溶于水而產(chǎn)生誤差； ⑵ 可用氮?dú)獯祾哌^(guò)濾器的壁面，除去其灰塵； ⑶ 過(guò)濾器電加熱保溫以防止轉(zhuǎn)爐停吹時(shí)生成水并使粉塵粘塵而堵塞。 一級(jí)文氏管前爐氣取樣分析系 統(tǒng) ⑴ 取樣探頭。包括不銹鋼做成的水冷桶 GSP（冷卻水量 25L/min 以上，將8001100℃ 取樣氣體冷卻到 500℃ ，當(dāng)水量較低時(shí)，流量開關(guān) FS 發(fā)出故障信號(hào)）和過(guò)濾器 PRF。 過(guò)濾器用不銹鋼圓筒做成，外徑 Φ40mm，內(nèi)徑 Φ36mm，加熱功率 250W。 ⑵ 監(jiān)視過(guò)濾器，內(nèi)裝玻璃纖維，外筒透明以便監(jiān)視。 ⑶ 脫濕器 CLR，冷凍能力可達(dá)－ 10℃ ，功率為 100W，在其出口設(shè)有溫度計(jì)THM 以便監(jiān)視脫濕器出口試樣氣體的溫度。 ⑷ 濾紙過(guò)濾器，其底部放臵 Φ100mm過(guò)濾精度為 1μ的濾紙。 ⑸ 抽氣泵。入口壓力 ， 最大 出口壓力 ，流量 3034L/min。 ⑹ 磁氧分析儀 （測(cè)量范圍為 010/30％ O2）、 CO 紅外分析儀（測(cè)量范圍為0100％ CO）和 CO2紅外分析儀（測(cè)量范圍為 050％ CO2）。 ⑺ 程序控制裝臵，包括清洗順序和校正順序。 系統(tǒng)工作過(guò)程如下：吹煉開始后，根據(jù)分析開始的脈沖信號(hào)，啟動(dòng)抽氣泵，打開閥門 MV1，取樣探頭 CSP 抽取試樣氣體，并在過(guò)濾器 PRF 中過(guò)濾，然后送至監(jiān)視過(guò)濾器 MGF 以監(jiān)視其過(guò)濾除塵情況，過(guò)濾后的樣氣進(jìn)入脫濕器 CLR 中進(jìn)行冷卻，出去水分，再進(jìn)入紙過(guò)濾器 PF1，由抽氣泵將 樣氣分別送至轉(zhuǎn)子流量計(jì)和薄膜過(guò)濾器后，送至各分析儀。供給各分析儀流量大小，按分析儀的需要來(lái)調(diào)整，并由 FL1FL3顯示 ，多余的樣氣由流量計(jì) FL4排放，關(guān)閉取樣閥門 MV1，用氮?dú)鈱?duì)各管路和設(shè)備進(jìn)行反吹清掃，清掃周期約為 35min。整個(gè)分析系統(tǒng)除取樣管外，均安裝在距取樣點(diǎn)約 10m 的分析儀表柜中，以減少滯后，然后把分析結(jié)果送至爐前控制室顯示和記錄，并送過(guò)程計(jì)算機(jī)。 一引風(fēng)機(jī)后爐氣含氧量分析系統(tǒng) 該系統(tǒng)僅分析爐氣中氧含量并將所測(cè)參數(shù)作為轉(zhuǎn)爐煤氣回收的一個(gè)條件，只有當(dāng)爐氣含氧量低于 1％時(shí)，才進(jìn)行煤氣 回收，以確保安全。 引風(fēng)機(jī)后煤氣含塵量大大降低，煤氣溫度也降低到 60℃ 以下，但含水量卻大大增加，故分析系統(tǒng)與一級(jí)文氏管前不同。包括取樣探頭、霧過(guò)濾器（分離冷凝水及再次除塵）、抽氣泵（一備 一 用）、電子冷卻 脫濕器、起泡器（穩(wěn)壓用 ，樣氣超壓時(shí)經(jīng)過(guò)起泡器向大氣排放）、保護(hù)箱（用以防止取樣探頭或管道堵塞后吸入冷凝槽中的水，如發(fā)生堵塞，抽氣泵從保護(hù)箱的排氣孔吸入空氣而避免吸入冷凝水）、冷凝水槽、微壓計(jì)、薄膜過(guò)濾器、電動(dòng)切換閥（ MV1MV4，控制這些閥來(lái)完成氮?dú)鈱?duì)取樣探頭內(nèi)的過(guò)濾器的清掃）、氧分析儀、三通電磁閥（用以切 換樣氣和校正氣體及校正零點(diǎn)和滿刻度）、校正裝臵和程控裝臵。和一級(jí)文氏管前一樣，除取樣探頭外，其他裝臵均安裝在距引風(fēng)機(jī)附近的儀表柜中（距取樣點(diǎn)3m），分析儀將分析結(jié)果送至爐前控制室顯示和記錄，并送過(guò)程計(jì)算機(jī)。冶煉完畢后，自動(dòng)用氮?dú)馇鍜哌^(guò)濾器和管道。 轉(zhuǎn)爐煤氣流量檢測(cè) 轉(zhuǎn)爐煤氣流量檢測(cè)較難，因?yàn)槊簹獠粌H含有 CaCO3 成分的塵埃，還含有飽和水蒸氣，粉塵極易黏著在檢測(cè)元件內(nèi)表面，使其誤差增大甚至不能使