RH真空处理

RH真空处理（精选七篇）

RH真空处理 篇1

R H真空精炼工艺是炉外精炼技术的重要处理技术,具有处理周期短、生产能力大、精炼效果好、容易操作等优点。安钢第二炼轧厂的R H炉,通过吹入惰性气体(Ar气),抽真空、喂线生成氮化物、氧化物、氢化物等手段来去除夹杂,其原理是在真空状态下对钢水进行脱气,降低钢水中的[H]、[N],同时利用钢渣界面反应进行脱硫处理。

1 系统概况

安钢第二炼轧厂2 0 0 7年至2 0 0 8年先后建成2套170tRH真空处理装置,RH精炼炉由宝钢总体设计并与安钢共同安装调试实施。

R H真空处理系统采用标准双工位,脱气系统作为R H炉的主体设备,主要包括脱气系统电气、机械设备及仪表检测系统等。该系统由2个罐径1950mm、罐高9.65m的真空罐,2个顶升系统,真空加料,测温取样系统,双工位双丝喂丝系统,吹氩系统及其钢包车、真空槽横移台车、多功能顶枪、维修车等1 1个部分组成。

2 控制系统组成

2.1 计算机系统

R H真空处理系统采用基础自动化级、过程控制级和生产管理级三级计算机控制。一级计算机系统采用电气、仪表、计算机控制三位一体的基础自动化级,由PLC(西门子S7-400系列)和上位机(HMI)组成。PLC主要模块6ES7 416-2XK02-0AB0,通信模块为6GK7 443-1EX11-0XE0,模拟量输入模块6ES7 331-7KF02-0AB0、模拟量输出模块6ES7 332-5HD01-0AB0,数字量输入模块6ES7 321-1BL00-0AA0、数字量输出模块6ES7 322-1BL00-0AA0。此外,还包括电机控制中心(M C C)、喂丝机、现场一次检测元件等。人机界面M M I采用W C C图形界面软件编程。二级计算机系统采用过程控制站。过程控制站采用多处理器主机,操作系统为Windows NT,网络协议为TCP/IP SINEC H1,基本软件为工业ORACLE、数据库、C/C++。控制系统总体结构图如图1所示。

计算机系统的主要功能为:

(1)基础自动化级(一级):真空系统;液压系统;顶枪控制;烘烤枪控制;钢包车运行控制;底吹搅拌控制;冷却水;钢包车顶升控制喂丝控制;铁合金真空配料、加料控制;设备异常报警及联锁;人机对话界面;钢水流动性监视;联锁画面;除尘控制;报警及事件打印等。

(2)过程控制级(二级):能量平衡数学模型计算;操作过程的控制、操作指南和事故记录;生产过程的数据检测及历史数据的存储;生产计划;钢水成分;数据查询;铁合金加料计算和处理;料仓设定;与电炉、连铸、化验室等控制系统的通信联系;生产报表打印;实绩数据,包括炉次实绩、过程数据实时记录、加料实绩、设备情况、手动加料。

(3)生产管理级(三级):天车物流跟踪;炼钢出钢计划运行实绩(M E S)等。

2.2 现场检测仪表

为了保证测量精度,R H炉基本采用进口部件。测温定氧仪表采用贺利氏(Heraeus)Multi-Lab Celox;定氢仪表采用贺利氏(Heraeus)Multi-Lab Hydris;差压变送器采用E+H的deltabar S系列;电磁流量计采用E+H的PROline promag 50系列和prowirl 77 Vortex系列。

3 控制原理及基本工序

R H真空处理控制主要包括钢包车行走、升降定位系统的控制;顶枪系统的控制;真空系统的控制;提升气体控制;合金上料系统的控制等。R H真空脱气系统如图2所示。

根据三级下发的生产计划,R H炉主控人员检查蒸汽压力0.8MPa以上、温度180℃,水压大于0.3MPa、温度小于3 0℃和其他设备各运行情况。当接到上道工序送来的处理任务后,开始进行精炼准备。当从二级收到上道工序传来的待处理钢水成分,根据成分开始备料。钢水包就位后,人工连接好氩气管,开到精炼位由人工操作液压顶升系统,将钢包车升至浸渍管口接触渣面,测量渣层厚度。通过一级真空系统画面将顶升高度清零。然后根据渣层厚度顶升,使浸渍管侵入钢液,测温取样后,开始脱气。

冷凝器C3打开,真空泵5a打开,真空泵5b前切断阀打开,真空泵5b开,冷凝器C2打开。当真空度达到25kPa时真空泵4a、4b开,真空泵4b前切断阀打开,冷凝器C1打开。当真空度达到8000Pa时真空泵S3打开,4b、5b关,C2、C3关。当真空度达到2.5kPa时真空泵S2打开,真空度达到0.5k Pa时真空泵S1打开,这段时间大概3.5min,在真空度0.67kPa以下保持10min后测温取样,成分合格后破空。继续吹氩并喂丝,软搅拌5 m i n后上钢。对于需要合金微调的钢种,应在真空度大于25kPa时加料,循环3min后测温取样。如需顶枪强脱碳应在真空度达到20kPa时进行。系统配有质谱仪检测脱气过程中的废气成分,并传到一级画面上供主控人员参考。

4 系统应用

RH生产过程中的注意事项:净空小于500mm;注意浸渍管管形、有无裂缝;设备冷却水温度小于3 0℃;注意顶升是否有滑落现象;R H炉停用6 h以上,需用普碳钢洗槽10min以上。

RH真空处理后所达到的效果:通过R H炉钢包处理,最终钢水中[H]可达到2×10-6以下,[O]可达到80×10-6以下。经过R H处理,使生产超低碳钢、合金结构钢、管线钢、优质碳素钢等成为可能,为安钢开发新品种、提高经济效益发挥重要作用,尤其为安钢生产高附加值产品提供了必要的工艺技术支撑。

5 结语

真空预压处理软基的研究与发展 篇2

关键词：真空预压；固结；软基加固

1 引言

我国境内分布着广泛的软粘性土层，这种软粘性土的特点主要是易压缩、透水性强、承载能力较低、抗压抗剪能力差，无法满足房屋建筑的基础设计要求，必须进行处理才能得到应用，而真空预压技术是处理此种地基的普遍方法之一。

真空预压法包括排水系统、抽真空系统和密封系统三个方面。真空预压法是在软粘土中设置砂井或者打设塑料排水板，在地基表面铺设多层砂层，用密封膜进行封闭，使其与外面大气隔绝，通过抽真空机械抽真空，使竖向排水板中形成负压，排出地基中的水分，进而使软粘性土固结，达到使用要求。该方法主要适用于厚度较厚、含水量较高的吹填场地.尤其是对渗透系数较大的淤泥和淤泥质土层效果更好。[1]

2 真空预压的特点

真空预压在处理软基方面的特点有：加载时不会引起地基失稳.无须控制加荷速率.荷载可一次快速施加；②在加固软基过程中不仅竖向和侧向收缩，而且还不会有侧向挤出；③施工过程代替了部分材料堆载预压，这样就减少了人工费、材料费、机械费；④施工作业效率得到提高，且施工方便，适于大规模加固软基；⑤加固软基的固结速率快，联合堆载预压时，使土体的密实度更高。

3 真空预压发展现状

真空预压法的基本原理是有瑞典皇家地质学院Kjellman教授提出的，其后在许多国家进行了理论研究、现场试验和运用。70年代由于施工工艺方面的困难，此法发展比较缓慢。1980年真空联合堆载预压法方面的理论研究有了很大的进展，取得了很多相关研究成果，使此法在我国得到了广泛的应用。

在理论研究方面，复合地基固结计算中的基本假设和基本固结方程均利用了竖井地基固结理论研究的一些成果。在竖井地基固结研究方面，Rendulic、R.A.Barron[2～3]都认为砂井排水率很大且仅考虑径向渗流的砂井理论；Kjellman[4]于1937年提出了等应变条件下的砂井理论，但以Barton的为应用最广；Carrillo[5]从数学上证明，多向渗流时孔隙压力比等于各单向渗流时孔隙压力比的乘积。因此，Carrillo定理就是将径向和竖向渗流合并后得出的。Carrillo定理在处理软基方面更加具有实际意义。Rowe[6]、Onoue[7] 、Hansbo [8]等国外岩土研究者在竖井固结研究方面做了大量的研究工作，使得竖井固结理论得到了更加完善和发展。

国内有关真空预压理论研究的工作者也很多。董志良结合真空及真空联合堆载预压法作用机理、设计理论与计算方法等方面提出真空预压可有效降低地下水位和孔隙水来提高土体强度及承载力[9]； 陈环提出了负压作用下一维情况的太沙基固结解，认为负压条件下的固结问题与正压条件下基本相同，在其固结计算中未考虑砂井的作用，实际上是将真空预压处理的地基视为均质地基[10]；岑仰润在单井的理论基础上，推导出真空预压固结问题若干解答[11]；郭彪等对真空联合变堆载预压下竖井地基固结进行了分析，提出采用真空预压联合堆载预压比只采用堆载预压固结要快及地基的竖向渗流对地基的固结度有较大影响[12]；周琦等研究了真空预压条件下的砂井地基Hansbo固结解[13]；。

综上所述，经过很多岩土方面的学者长期的学习和研究，软粘土固结方面理论得到了很大的进步，但是还有大量的工作需要新一代的学者去完善。

4 真空预压的趋势与存在问题

经过多年的努力，真空预压技术已经成为软基加固措施一种有效的方法，并且该技术在以后还有广阔的发展空间。

迄今为止，真空预压施工工艺已经成熟，但是对其效果并没有通过施工工艺方面进行分析，因而应考虑开展无损伤测试，如面波测试。通过设定不同的边界条件，利用初始条件进行分析固结效果，进而提高土的承载能力和减少沉降等问题。众多文献表明，固结理论方面的分析都是针对饱和土的，但是真空预压地基土中并非全部都是饱和土，也存在着局部是非饱和土，因而这一方面也有待进一步研究。传统方法都是简化成平面问题，但是一维已经表明距离实际方面还有差距，二维需要确定土性参数太多，而真空预压方面的实验费用也比较高。因而尽量用实验的方法得出易于测定的参数改进计算方法，三维有限元方法揭示了加固整体地基方面的数值模拟做了探讨。另外，有限元法前后处理繁琐，因而新的无单元法是发展的方向之一。目前真空预压都是通过砂井实现软基加固目的的，而碎石桩加固软基明显速率快，因此真空预压联合碎石桩复合地基固结分析也可作为研究方向之一。

真空预压法由于其抽真空设备抽取地基中的孔隙水，造成周围土体向内发生挤压，进而使周围地表出现大量裂缝，破坏周围房屋、道路、轨道等，表明了真空预压法的使用也存在一定的限制。这些都是真空预压存在的问题，值得注意。

5 结语

真空预压技术加固软粘土地基是一种方便、速度快、污染少的加固方法。经过国大量学者的研究，真空预压技术在国内已经得到很广泛的应用，且创造了相当大的效益，因此该法还有着很大空间需要发展。随着科技不断进步、施工技术的不断娴熟、检测方法不断更新，该项技术还将发展到一个新的水平。

参考文献：

[1] 卢文徽 .真空预压技术浅析 . 福建东辰综合勘察院 ， 2014，4 （1）.

[2] BartonR.A.Consolidation offine grained soilsbydrainwells.TransactionsofASCE，1948，113：

718-742.

[3] Barron，R.A.Foundatioil precompression wi血vertical sand draim.ISMFD，ASCE，1970，Vbl.96，No.SMl.Contribudon to the discussion.

[4] Kjellman w.Consolidation of fine·grained soils by vertical drains.Tram.ASCE，1948，Vbl.113，Contribution to the discussion .

[5] Hansho S.，Jamiolkows虹M.&Kok，L Consolidation by vertical drains.Geoteehnique，1981，3l（1）：45-46.

[6] 董志良.真空及真空联合堆载预压法加固软基机理与研究.水运工程，2005 .

[7] 陈环，真空预压法机理研究十年[J]港口工程，1991，（4）：17-25

[8] 岑仰润，真空预压加固地基的试验研究及理论研究[博士论文D]杭州浙江大学2003

[9] 郭彪，真空联合变堆载预压下竖井地基固结分析.湖南科技大学学报，2014，29.

RH真空处理装置预热枪控制系统 篇3

RH真空精炼工艺是炉外精炼技术的重要处理技术,具有处理周期短、生产能力大、精炼效果好、容易操作等优点。随着RH真空精炼设备和工艺技术的不断进步,RH真空精炼设备已在众多炉外精炼中起到不可替代的重要作用[1],在炼钢生产中获得了广泛应用。RH精炼装置的预热枪系统主要完成烘烤真空槽和浸渍管的功能,是RH精炼系统的重要组成部分。为了使真空槽升温过程符合耐火材料的特性,必须严格控制真空槽的升温速度。河北钢铁集团邯钢公司三炼钢厂2007年新建RH真空处理装置预热枪控制系统,由基础自动化级和过程控制级两级系统构成,其中,基础自动化级采用西门子公司的S7-400 PLC控制器完成控制功能,采用Simatic WinCC监控软件开发操作界面,通过手动与自动、中央控制和现场控制相结合的方式实现按照两种方式烘烤真空槽的功能,达到了预热枪高效燃烧控制的目的。

1 工艺过程及控制要求

RH真空处理系统采用标准双工位,共设置2个钢水处理位,每个处理位两侧各有1个预热位,每个预热位配置1把预热枪。真空槽一般在维修区烘烤到600 ℃,再吊到预热位用预热枪进行加热(有时候直接吊到预热位从室温开始预热),预热时间一般为几个小时到几天,预热温度可以达到1 450 ℃,再根据生产需要调换到钢水处理位。预热枪烘烤装置由预热枪枪体、旋转装置、倾翻盖装置和点火枪装置组成。预热枪装置是由4层套管组成的枪体,内层通煤气、氧气和氮气,中间层通冷却水进水和回水,外层表面是钢管。1#钢水处理位如图1所示。

预热枪点火一般在现场控制柜进行,根据火焰监测器判断是否点火成功和正常燃烧。点火完成后进行温度控制,升温速度要严格按照耐火材料的特性来控制[2],否则,升温过快容易造成耐火材料产生裂纹甚至脱落,相反过慢会影响生产的正常进行。

预热枪的烘烤可以分为预热、快速升温和保温三个温度段。如图2所示。对于新槽和修补后的槽,升温速度也不相同,新槽升温速度相对慢一些。温度曲线要根据不同的情况,由操作人员在画面上进行设定。

2 预热枪烘烤模式

预热枪的烘烤可以按照两种模式烘烤真空槽:一种是按照设定流量模式进行烘烤,即流量控制模式;另一种是按照预定的升温曲线自动进行烘烤,即曲线加热模式,两种模式之间可以无扰动切换。两种控制模式各有其特点,烘烤时可以根据实际需要选择不同的控制模式。

2.1 流量控制模式

流量控制模式是指在操作画面上直接设定煤气流量和氧气流量,对流量进行单独的PID调节,操作人员通过增加或减少流量的设定值来改变升温速度。这种模式的优点是控制简单,操作方便;缺点是不能很准确稳定地控制真空槽的升温速度。流量控制模式不适用于真空槽的长时间加热,一般用于点火完成后的初步调节或者调试期间。

2.2 曲线加热模式

预热枪曲线加热模式是一种根据设定的烘烤曲线,采用温度-流量串级PID方法来调节煤气和氧气流量的控制模式,由两级计算机控制系统共同完成。温度曲线由过程控制级给出,通过通信网络将温度设定值送到基础自动化级,基础自动化级则根据温度设定值自动调整煤气流量和氧气流量,从而控制真空槽的升温速度。为了达到最佳的燃烧效果,煤气和氧气流量必须保持一定比例[3]。如果氧气流量过小,燃料不能得到充分燃烧,致使热效率降低;相反,如果氧气量过多,多余的氧气会随废气一起排出,不仅造成热效率降低,还会造成真空槽壁的氧化,降低真空槽的寿命。经过反复实践,把煤气氧气比例设定在1∶0.8左右,可以达到很好的燃烧效果。温度-流量串级控制系统如图3所示。

r—基础自动化级温度设定值;u1,u2,u3—分别为温度控制器、煤气流量控制器和氧气流量控制器的输出 值;e1,e2,e3—分别为偏差;y—真空槽温度

温度控制器根据实测温度,按照PID控制策略,产生一个输出。该输出经过工程量转换后作为煤气流量调节器设定值,调节煤气和氧气的流量。对于温度和流量控制器PID参数,根据试验得到的对象模型,采用粒子群优化算法[4]进行参数寻优,将优化得到的PID参数用于相应的PID控制模块,实现PID优化控制。本系统中,温度控制器是主控制器,完成给定温度的跟踪调节,煤气流量控制器和氧气流量控制器是平行的副控制器,用来克服煤气及氧气压力等扰动对流量的影响,串级回路完成温度的精确稳定控制。

2.3 两种控制模式的切换

系统在两种模式之间切换时不能对烘烤过程有影响,应避免阀门开度大幅度的波动引起温度系统的震荡。解决的办法是当预热在曲线模式运行时,流量模式的煤气手动设定值自动跟踪煤气的实际流量,预热系统从曲线模式切换到流量模式时以当前值为流量设定值,操作员可以从当前值开始调整设定值。当系统处于流量加热模式时,要把温度值传送到过程控制级计算机,以便切换到曲线加热模式时,能从当前温度开始升温。

3 控制系统实现

本系统采用西门子公司的S7-400系列PLC,编程软件采用Step 7 V5.3软件。上位机组态软件采用WinCC 6.0完成监控画面的设计,通过现场总线和工业以太网完成设备间的通信。

3.1 系统控制方式

预热枪控制系统包括现场手动,中央手动和中央自动三种操作方式。现场手动控制通过现场操作箱在现场可以直接控制预热枪升降,倾翻盖和预热枪旋转机架在待机位和工作位之间的移动等;中央手动和中央自动方式在中央控制室进行,操作员通过监控软件进行操作,采用仪表、电气、计算机三电一体化的控制方式。中央手动控制方式一般用于调试过程中,可以完成预热枪的慢速升降控制、阀门的手动开或关、气体流量和压力的PID调节等;中央自动方式可以完成自动点火、按照流量模式或者曲线加热模式自动烘烤真空槽等功能。

3.2 预热枪烘烤过程

预热枪的烘烤过程是先将倾翻盖装置下降到水平位置并盖到真空槽上,旋转预热枪至待机位的正上方,然后慢速下枪到烘烤位置。这个过程一般是在现场完成的,然后检查条件并进行点火。点火前要打开冷却水管道,用氮气吹扫一段时间,防止管道内有残留煤气导致点火时发生危险。点火时打开煤气管道,打火枪开始点火。当火焰监控器检测到火焰之后,再打开氧气管道,进行流量调节,进入真空槽烘烤阶段。烘烤可以按照流量模式或曲线加热模式进行。点火失败或者燃烧结束后先打开氮气吹扫,再关闭煤气和氧气,最后将预热枪提到槽外,烘烤完成。预热枪中央自动烘烤的软件流程如图4所示。

3.3 安全控制策略

考虑到生产过程中的复杂情况,采用了以下安全控制策略:

(1)开始点火时煤气和氧气流量不能太大,流量太大,在短时间内会涌出大量的煤气,比较危险也容易污染环境。对此本系统采取分级控制的方法,即在刚开始点火时先设定一个较小的流量,过几秒后检查是否已点着火(通过火焰探测器反馈信号得出),如果没有点着,那么再逐渐增加流量,然后判断。如果经过一段时间(一般为15 s)仍没有点着火,则报告点火失败,立即停止点火,并进行氮气吹扫。

(2)预热枪在加热过程中遇到一些突发情况,如断气、停水等情况要进行紧急提枪程序,打开氮气进行吹扫,同时提升预热枪到真空槽外。

4 运行结果

经过现场调试,邯钢公司三炼钢厂的RH预热枪控制系统于2007年底投入运行。实际运行情况证明,预热枪装置能够按照工艺的要求改变真空槽的升温速度,操作员可以根据不同的情况选择现场和中央控制,预热枪的安全控制策略有效保护了枪体等设备的安全。通过温度-流量串级PID控制,精确稳定地控制了真空槽的升温速度,实现了预热枪高效燃烧控制。该自动控制系统投入使用后,运转正常,具有良好的稳定性。

参考文献

[1]吕铭,付博,孟宪俭,等.RH精炼炉工艺[J].莱钢科技,2007(1):10-13.L Ming,FU Bo,MENG Xian-jian,et al.The RH refi-ning furnace process[J].Laigang Science&Technology,2007(1):10-13.

[2]严长权.关于RH处理能力及耐火材料寿命的分析[J].中国冶金,2007,17(11):27-28,52.YAN Chang-quan.Analysis of RHcapacity and lifetime ofrefractory[J].China Metallurgy,2007,17(11):27-28,52.

[3]刘红军,万道春,宁銮凤,等.加热炉高效燃烧控制系统设计与应用[J].山东冶金,2007,29(2):66-67.LIUHong-jun,WAN Dao-chun,NING Luan-feng,et al.Design and application of high efficiency combustion con-trol system for the heating furnace[J].Shandong Metallur-gy,2007,29(2):66-67.

RH真空处理 篇4

本文介绍了应用于RH真空处理装置中的钢包台车的形式, 结构特点, 组成, 工作原理, 设计选型及设计要点, 以期使读者对RH钢包台车有一个全面的了解, 同时希望能为钢厂用户选型和承接项目的设计者提供一定的参考。

2 RH钢包台车的形式

RH钢包台车运载盛满钢水的钢水罐到达处理位进行真空处理时, 需要升起钢包, 使浸渍管浸入到钢水中, 可通过不同的方式来完成上述动作。目前新建的150t及以下吨位的RH精炼炉中普遍采用顶升框架顶升整车的方式, 顶升框架装置布置在处理位的地坑里, 顶升框架可以直接作用在钢包车本体上, 国内绝大部分钢厂都采用此种型式;新建的300t及以上吨位的RH精炼炉, 采用顶升框架顶升钢包托架的方式, 如宝钢集团4#RH、6#RH采用此种方式。对于改造项目, 或受厂房地下空间限制不能采用顶升框架方式的, 也有采用在钢包台车上布置大型千斤顶, 用千斤顶顶升的方式来达到顶升钢包的目的, 这也是一种钢包台车形式, 日本住友制铁所的一个炼钢厂采用过此种型式[1];采用钢包提升装置来实现是最简单的钢包台车形式, 钢包台车只用来运输钢包, 如国内的涟钢、台塑集团在建的越南河静项目等就采用此种型式。本文主要以顶升整车型式的钢包台车进行阐述。

钢包台车根据承载能力不同, 在保证不超过许用轮压的前提下, 可分为四轮钢包台车和八轮钢包台车, 八轮钢包台车是将两个车轮安装在一个平衡架上构成一个车轮组结构, 现150t转炉及以上级别RH钢包台车都采用八轮结构。

3 组成、结构特征及工作原理

钢包台车主要由车架、走行传动装置、主动车轮组、从动车轮组、轮组润滑装置 (或集中润滑装置) 、电缆卷筒、氩气管卷筒、氩气配管、电缆氩气引入装置、传动装置罩、清轨器、缓冲器装置、声光报警装置、事故牵引装置、限位开关装置、上车梯、牵引销轴装置等组成, 如图1所示。

3.1 车架

车架由Q345-B、Q235-B等钢板焊接而成。在车架端部装有牵引销轴, 事故状态下, 供起重机牵引钢包台车使用。

车架典型结构是两个侧梁等强度箱形, 而连接两个侧梁的前后两横梁及顶升框架作用其上的两横梁也为箱形梁。其整体结构具有足够的强度、刚度和抵抗变形 (或冲击) 的能力。设计车架时, 要对侧梁和横梁进行强度和刚度的校核, 计算时负载要考虑钢包最大钢水量及钢渣, 一般还要考虑钢包座包时对车架的冲击载荷, 一般按1.2~1.5倍考虑。根据以往产品的设计经验, 由于钢包台车的使用环境比较恶劣, 以及由于长期受到钢包座包时的冲击, 车架的的屈服强度一般都在100MPa以内。

为了避免受钢水、熔渣飞溅及高温热幅射等影响, 在车架台面上及传动设备保护罩上铺设耐火砖材料。

车架底部是流钢槽, 车架台面上和流钢槽底部及四周铺设耐火砖, 在事故状态下可将钢水导入事故坑。车架底部设置导流槽是RH钢包台车车架结构的典型特点, 导流槽的作用主要是为了在钢包漏钢的情况下保护其下部顶升坑内的顶升油缸及顶升框架。典型的RH钢包台车车架结构如图2所示。

3.2 走行传动装置

RH钢包台车的驱动装置可以采用集中驱动或分散驱动的方式, 目前RH精炼炉比较常规的是采用分散驱动的方式, 由2台 (或4台) 减速电机分别驱动2个 (或4个) 主动轮, 实现车辆的走行。车辆走行速度可在一定范围内调节。如果其中一台电机故障, 另外一台电机可以使钢包车短时维持正常工作。RH精炼炉钢包台车之所以采用分散驱动, 其中一个原因是受到工艺布置的局限性, 工艺一般对车长有要求, 不可以太长, 否则同轨道上再布置浸渍管维修台车会有困难;其二是采用分散驱动的方式可以使钢包台车结构紧凑, 其拆卸维修也比较方便, 比集中传动在设备重量上也要轻得多, 对RH顶升整车型式有力。集中驱动一般都是顶升托架型式的钢包台车上使用的, 由电动机、制动器、减速机、联轴器等组成。工作时, 电动机通过联轴器带动减速机, 减速机输出轴通过联轴器与轮组相连接最终实现台车的走行。一般情况制动器采用液压推杆制动器, 制动器安装于连接电机和减速机的联轴器上, 此联轴器为带制动轮的联轴器。

3.3 车轮组

RH钢包台车一般有2组主动车轮组和2组从动车轮组, 由车轮、车轴、轴承、平衡架、透盖、闷盖等组成。轮轴均为一轮一轴式, 车轮于车轴采用过盈配合, 车轮压装于车轴上。

3.4 轮组润滑装置

走行轮组轴承润滑, 将每个车轮组的润滑点集成到一个润滑块上, 采用人工润滑方式, 通过注油杯向各车轮组轴承加注润滑脂。此润滑方式适于高温环境下的冶金车辆。

3.5 电缆及电缆卷筒

电缆为耐高温电缆, 电缆卷筒一般安装在地面平台上, 地面电源通过电缆、车上电缆氩气引入装置引到车上接线端子箱。卷筒一般有重锤式、弹力式、力矩电机式和磁滞式。弹力式卷筒承受拉力有限, 一般应用于短距离走行的台车上;力矩电机式卷筒对环境要求不高, 故国内钢厂应用最多, 磁滞式卷筒对使用环境要求较高, 不太适合应用于粉尘较大的钢厂环境, 其主要应用于港口起重设备上;重锤式卷筒比较安全可靠, 但需要设置配重块、滑轮、钢丝绳等附件, 还需要制作单独的卷筒支架及配重块导向型钢, 现国内只有八一、承德等少数钢厂在使用。以上几种卷筒的应用环境及使用特点见表1。

3.6 氩气管卷筒及氩气配管

由于RH精炼装置中的钢包台车走行距离一般都比较短, 氩气管卷筒除了使用力矩电机式卷筒也经常会使用弹力式卷筒。氩气管卷筒一般安装于地面平台上, 钢包底吹氩阀站通过硬管与氩气管卷筒相连, 卷筒与台车硬管之间通过缠绕在卷筒上的软管相连, 台车上的硬管与钢包之间通过快换接头或自动吹氩接头相连接, 实现钢包底吹氩功能, 钢包底吹氩气的控制都是通过车间平台上的底吹氩阀站来进行。台车上的氩气配管一般设置一个放散阀, 在RH处理结束准备吊包人工脱离快换接头时, 先将放散阀打开排净管里的残留氩气, 这样能够比较省力方便地脱离快换接头。

3.7 事故牵引装置

在真空处理位, 当钢包台车在事故状态下不能正常运行时, 为了将该钢包台车牵引到钢包起吊位, 在钢包台车轨道端部设有事故牵引装置。利用车间起重机将钢丝绳一端连接钢包车上的牵引装置, 另一端挂在起重机吊钩上, 钢丝绳穿过事故牵引装置的滑轮, 可将钢包台车牵引到钢包起吊位。事故牵引装置由滑轮、滑轮座、支架等组成。使用事故牵引装置前, 必须先由人工操作手动松闸装置将制动器松开, 使车处于自由状态。牵引时起重机缆索速度≤15m/min, 无振动。

3.8 辅助装置

为了保证钢包台车平稳、安全运行, 还配有清轨器、缓冲器装置、声光报警装置等。

4 设计选型及设计要点

RH钢包台车的设计主要包括走行传动装置的动力计算选型[2];车轮组轮压的计算校核;车架、罐座等结构件强度、刚度的校核;传动轴和车轮轴的弯扭组合疲劳强度安全系数校核;车轮组轴承寿命计算、缓冲器选型计算等。

走行电动机功率计算可按下式计算求得:

其中:F-走行阻力, F=f G, f-阻力系数, RH钢包台车取阻力系数为20~25kg/t, G为负载总重 (含台车的自重) ;v-速度;η-效率;m-电机数量。

按上式求得功率后进行三合一减速电机选型, 核对服务系数, 功率无余量的情况下服务系数一般取1.5以上。台车走行的打滑校核也是非常必要的, 原则上电机产生的驱动力矩要小于台车自身产生的阻力矩, 这样就不会有打滑现象发生。

车架典型受力示意图及强度计算如图3所示。

针对RH钢包台车在车架满足强度要求的情况下其刚度都能满足设计要求, 此处不再赘述。

缓冲器设计选型可以计算台车移动时的动能, 根据台车动能作用在两只缓冲器上计算出单只缓冲器的缓冲能量, 根据缓冲能量进行选型。如弹性胶体缓冲器单只选型计算公式如下:

En为缓冲能量, k J;M为移动物体体质量, t;V为移动物体运行速度, m/s。

车轮组轮压的计算过程:首先计算出车轮满载时轮压Nhs, 车轮和轨道上的计算轮压Nhs′=γ×k1×Nhs, 其中, k1-冲击系数;γ-载荷变化系数。车轮的许用轮压:[N]=C×D×B, 最后校核Nhs′<[N]。

其它计算参照设计手册上的相关内容即可。

5 控制方式

RH钢包台车均采用变频 (VVVF) 控制, 运行过程基本上是低速大扭矩启动→匀速运行→减速停车。RH钢包台车的停位主要采用限位开关、旋转编码器、自整角机或激光定位。由于RH钢包台车要参与钢包顶升动作, 所以要求其停位精确, 一般停位精度保证在±15mm以内。RH钢包台车的操作一般是主控室 (远程) 和现场都可以操作, 现场设置操作箱, 操作场所的选择在操作箱上选定。

6 结语

随着未来钢铁行业的快速发展, 高附加值钢种越来越多, 很多钢种都要经过RH处理, 作为RH精炼炉的主要设备之一的钢包台车, 必将要求技术更先进, 更节能环保及降本, 希望本文的内容能给未来钢厂用户选型和承接项目的设计者提供一定的参考。

参考文献

[1]徐汉明.宝钢RH装备技术集成和自主创新[J].宝钢技术, 2005 (6) :20-21.

RH真空处理 篇5

RH法, 即真空循环脱气法, 由原西德鲁尔钢铁公司 (Ruhrstahl) 和海拉斯公司 (Heraeus) 联合研制, 是目前广泛应用的一种真空处理法。主体设备由真空室与抽气装置组成。真空室下部有吸取钢水的上升管和排出钢水的下降管。脱气处理时, 首先将两根管插入钢包内钢水液面以下150～300mm。抽真空时钢水在大气压力作用下进入真空室。在上升管内同时吹入氩气, 因钢水内充满氩气泡密度减少, 钢水向上流动进人真空室, 气体排除后钢水密度增大而从下降管返回钢包中。如此连续反复循环, 使钢水在真空室脱气。

在RH炉的控制过程中存在很多难点, 特别是真空排气过程中正确控制阀门开关顺序用以达到炼钢所需要的真空度是排气过程中控制难点。常规过程仪表和常规电气设备是很难完成以上控制, 所以在本系统中采用PLC进行控制。

1 控制系统构成

经过对RH炉真空排气过程系统工艺要求和各种PLC系统性能的综合比较分析, 控制系统PLC选用西门子公司系列的由于系统所要求系统稳定性和实时性都比较高, 系统中设置两个主站, 分别下挂分布式从站。PLC与电脑之间通讯基于CP1613网卡通过OSM转换器实现, 主从站通信主要是通过西门子现场总线Profibus实现, 设有HMI工作站。硬件配置如图1所示。

2 PLC软件控制要点及实现的功能

(1) 五级共七台真空泵;即B 1, B 2, B 3三级增压泵 (如图2所示) , S4A和S4B, S5A和S5B两级喷射泵, 相应的七台蒸汽阀门控制泵的启停。泵的启动顺序为5-4-3-2-1, 停止顺序反之。

(2) 三台冷凝器;即C 1, C 2, C 3共三级冷凝器三级冷凝器共同配有一个上水冷却阀, 每级冷凝器单独配有一个下水阀, 用于控制控制冷却水的开关。要开相应的泵, 必须先开相应的冷凝器进水冷却阀;停止顺序反之。

(3) 气动真空阀:共设有四个排气阀;即在S4A和S5A之间、在S4B和S5B之间、在S4B和C 3之间以及在C 3后面各设一个气动真空阀, 用于对排气路的开关和选择。要开相应的泵, 必须先开相应的气动真空阀;停止顺序反之。

以上三项设备为联动设备, PLC软件启动顺序流程为:开启冷凝器上水阀、C 3冷凝器下进水阀→打开S4A和S5A之间、S4B和S5B之间的气动真空阀→开启S5A和S5B蒸汽阀→ (当真空度到37Kpa) →开启C 2冷凝器下进水阀→开启S4A和S4B蒸汽阀→ (当真空度到8.7Kpa) →开启C 1冷凝器下进水阀→开启B 3蒸汽阀→ (当真空度到2.7Kpa) →开启B 2蒸汽阀→ (当真空度到0.5Kpa) →开启B 1蒸汽阀, 停止顺序反之。

(4) 蒸汽调节阀:在蒸汽分配器前的蒸汽管道上设有压力调节阀和流量调节阀, 用于控制进蒸汽分配器蒸汽的压力和流量。

(5) 蒸汽放散阀:在蒸汽分配器上配有蒸汽放散阀, 用于蒸汽分配器蒸汽的放散。

(6) 热水井回水泵:热水井回水泵共三台, 工作机制为一用二备。

(7) 真空主阀:用于控制真空排气系统和真空槽气路的通断, 现场和中央两地控制。具体如图2所示。

(8) 复压系统:真空主阀后空气复压阀、真空主阀后真空度测量空气复压阀各一个;1号工位真空主阀前空气复压阀一个, 1号工位真空主阀前氮气复压阀两个, 1号真空主阀前真空度测量空气复压阀各一个;2号工位真空主阀前空气复压阀一个, 2号工位真空主阀前氮气复压阀两个, 2号真空主阀前真空度测量空气复压阀各一个;复压先氮气复压, 开氮气复压阀, 等真空度大于80Kpa后关氮气复压阀, 真空度大于30Kpa后打开空气复压阀转换到大气破空。

3 系统监控

上位监控软件采用InTouch。InTouch软件是一个开放的、可扩展的人机界面, 为定制应用程序设计提供了灵活性, 同时为工业中的各种自动化设备提供了连接能力[3]。利用鼠标的操作, 可以方便的查看过程数据和报警, 趋势, 报表等。还可以进行阀门开闭, 切换画面, 调整和输入设定值等操作, 降低了操作人员的劳动强度, 为及为实时观察RH真空排气运行状态和作出相应反应提供了良好的平台。

4 结束语

本系统运行速度快, 稳定性高。控制界面简洁, 减少了操作人员的劳动强度, 具有很好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]西门子公司.S7-400可编程控制器系统手册[Z].2005.

[2]西门子公司.S7-200可编程控制器系统手册[Z].2005.

RH真空处理 篇6

邯钢公司为了充分回收利用转炉汽化冷却系统蒸汽, 实现余热能源的梯级利用、就近利用, 节能降耗, 提高经济效益, 利用炼钢厂转炉汽化冷却系统余热蒸汽, 运用低压蒸汽燃气式过热装置, 通过调压并过热后供应RH精炼炉, 满足其生产用汽需要。转炉余热蒸汽生产系统通过蓄热器把间歇产生的不连续蒸汽变为连续蒸汽外供, 满足炼钢厂RH真空精炼炉生产用汽需要, 富裕蒸汽供应低压饱和蒸汽发电系统, 拓展了低品质蒸汽的利用途径, 大幅提高了工业企业大量富余低压饱和蒸汽利用效率。

二转炉余热蒸汽回收在RH真空精炼的应用

1. 系统概况及工艺流程。

钢轧系统改造项目公辅工程有3座120 t转炉, 每座转炉冶炼周期平均产汽量17.1 t/h, 汽包工作压力2.45 MPa, 工作温度225℃。炼钢转炉冶炼周期38 min, 吹氧时间15 min, 均利用转炉汽化冷却烟道生产饱和蒸汽。转炉汽化冷却系统配备6台192 m3的蓄热器罐及1套过热装置。

RH真空精炼装置蒸汽供应系统由蓄热器中压蒸汽系统接出, 经蒸汽压力调节阀 (V4.1) 将蒸汽压力调节到合适压力后进入蒸汽滤洁器, 经蒸汽滤洁器脱水后进入低压蒸汽燃气式过热装置进行热交换, 饱和蒸汽变为微过热蒸汽并送至RH真空精炼装置分汽缸。

2. 过热蒸汽的供应系统。

(1) 过热装置蒸汽系统来源:回收3台120 t转炉汽化冷却系统蒸汽进入蓄热站, 从蓄热器送至低压蒸汽燃气式过热装置;电厂2.1 MPa蒸汽作为备用汽源, 当RH精炼炉冶炼周期较长、转炉生产不正常及设备检修时, 电厂2.1 MPa蒸汽自动补充, 进入蓄热站, 从蓄热器送至低压蒸汽燃气式过热装置, 电厂蒸汽最大流量约30 t/h, 压力2.17 MPa (G) , 最高温度370℃;两者均满足RH生产蒸汽需要。

(2) 蒸汽流程:蓄热器供出的饱和蒸汽经调节阀组后, 以稳定的压力进入具有专利技术的滤洁器除水除垢, 再进入低阻损气-汽换热器中换热升温升压, 达到额定过热度后供给真空精炼装置。转炉汽化冷却系统生产的蒸汽优先供应RH真空精炼用汽, 富裕部分蒸汽经调节阀控制蒸汽流量和压力后送至厂区蒸汽管网, 供应其他蒸汽用户。

3. 系统设备参数。

(1) RH真空精炼炉蒸汽参数:

蒸汽流量:最大32 t/h;

蒸汽温度:过热度10℃~15℃;

蒸汽压力:1.3 MPa (G) ;

冶炼周期:38 min;

用汽时间:15 min~38 min;

数量:1座。

(2) 蓄热器性能参数:

蓄热器额定工作压力:2.45 MPa (G) ;

蓄热器实际最高工作压力:2.0 MPa~2.2 MPa (G) ;

单台蓄热器容积:192 m3;

蓄热器台数:6台;

蓄热器形式:湿式变压式圆筒蓄热器。

(3) 低压蒸汽燃气式过热装置:

蒸汽额定流量:35 t/h;

蒸汽正常流量:26 t/h~32 t/h;

蒸汽侧设计压力:1.8 MPa (G) ;

蒸汽工作压力:不低于1.35 MPa (G) ;

入口蒸汽温度:饱和;

出口蒸汽设计温度:240℃;

出口蒸汽工作温度:200℃~240℃ (任意可调) ;

烟气侧设计压力:0.1 MPa (G) ;

烟气工作压力:0.5 k Pa~2.0 k Pa (G) ;

出口烟气工作温度:200℃~250℃。

三饱和蒸汽发电的工作原理及工艺流程

3×120 t转炉产生的饱和余热蒸汽, 经过热调压处理后优先满足炼钢厂1套RH炉生产用汽需要, 富裕部分蒸汽可供应低压饱和蒸汽发电系统, 也可并入厂区低压蒸汽管网, 实现了热电联产和保证管网压力的稳定。

利用炼钢转炉生产过程中产生的蒸汽及1.0 Mpa蒸汽管网中的蒸汽来驱动汽轮发电机组并网发电。蒸汽的膨胀做功推动汽轮机带动发电机发电, 将蒸汽蕴含的热能转化为发电机出口的电能, 再经升压后输送至开关站并入电网。做功以后的蒸汽通过蒸发空冷系统凝结成凝结水, 由凝结水泵加压后经过轴封加热器输送到附近脱盐水站。循环水站的冷却水经蒸发空冷系统、汽轮机凝汽器、发电机空冷器、油系统冷油器冷却后回到蒸发空冷系统的凉水风机进行降温, 循环使用, 并定期补充河水、软水保持水质。

四技术经济效益分析

项目实施后, 根据一年运行实践表明, 完全满足生产、使用的要求, 节能效果明显, 项目效益潜力巨大。

1. 转炉汽化冷却系统年回收利用蒸汽5万吨, 多发电量为652万k W·h, 1k W·h电按0.6元计, 年创效652×0.6=391万元。

2. 间接让电厂少外送抽汽5万吨, 使60 MW汽轮机高负荷发电, 多发电量300万k W·h, 1k W·h电按0.6元计, 年创效300×0.6=180万元。

3. 饱和蒸汽发电机组正常运行后, 如果高炉煤气充足,

则小时发电量可达4000 k W·h (纯凝工况) , 全年发电运行时间按7000小时计, 则机组发电量4000×7000=2800万k W·h, 按照每度电价格为0.6元计, 则年发电收入为2800万k W·h×0.6元/k W·h=1680万元。

五结语

真空精炼蒸汽供应方式较高温高压蒸汽经减温减压后供汽和快速锅炉供汽方式, 节约了大量的能源, 蒸汽过热技术除供RH真空精炼外, 还将与饱和蒸汽发电结合在一起, 尽量将冶炼过程各种余热余能引入蓄热, 是循环经济的典型项目。该项目的运用, 降低了钢铁工序成本, 提高了企业产品的竞争力, 综合社会效益和环境效益明显。

参考文献

[1]何世文, 徐玉林.裴永红.转炉汽化冷却回收蒸汽用于发电技术的实践[J].冶金能源, 2009 (5)

RH真空处理 篇7

一、方案的可行性分析

首先, 由于压力变送器 (型号JC-E530A-EBS7N-02DN, 量程0～1MPa, 精度0.2%) 的取压点管径及螺纹与双结点压力表的在用管径及螺纹完全吻合, 可以用压力变送器替代双结点压力表。将数字信号反馈改变为模拟信号反馈。其次, PLC柜内有备用的信号隔离器及模拟量通道, 该改造只利用一个备用的信号隔离器和模拟量通道即可实现。并且现场有足够的备用电缆线芯可以利用。最后, 通过对PLC程序的局部改动即可实现控制。综上所述, 该方案完全是可行的。

二、方案实施

首先, 在现场将双结点压力表拆下, 换上压力变送器。其次, 将压力变送器与信号隔离器连接, 同时将隔离器与PLC模拟量备用通道连接。最后, 在PLC程序中新定义一个TAG (变量PS6663) , 数据类型为REAL (模拟量) , 并定义连接到相应的通道 (硬地址) 。改造后的控制程序见图2。

相关原程序见程序第0～9行, 修改后程序用第10、11行替换原程序第0、1行即可。程序的第10行和第11行分别在原第0行和第1行的基础上并联了一个比较模块, 分别用新增压力变送器PS6663反馈的数据与0.3和0.05比较。如果反馈信号PS6663≥0.3, 则说明压力足够大, 密封气囊充气。如果PS6663<0.05, 则说明密封气囊处于泄气状态, 并根据不同的状态输出。在这里又定义并使用了一个在紧急状态用于强制的变量 (DJW) 。该变量在这里的作用是实现新增程序部分与原程序并联部分的互锁隔离。这样修改程序的好处在于原来的控制与新加入的控制为并联关系, 并且带有互锁保障, 在压力变送器出现故障并且没有备件的情况下, 将强制点 (变量DJW) 强制后, 可以临时恢复为电结点压力表控制方式, 以便迅速恢复生产。同时需要特别注意的是, 如果不采用增加强制变量DJW的并联方式, 一旦电结点压力表与压力变送器同时接入PLC系统, 必然会导致反馈信号错误 (高压力信号与低压力信号同时反馈回来) 。

三、使用效果

自改进后, 通过若干次冷试车、热负荷试车, 未再发生由于顶枪密封通道信号错误导致的设备故障。顶枪装置运行稳定, 设备作业率大幅提高。

摘要：介绍对RH真空精炼顶枪密封通道系统的改造方案及效果。