煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統，包括氣源主管道、氣體分流包和氣體控制柜，氣源主管道包括外接管道，所述外接管道其中一端與對接接頭連接，另一端與氣體分流包連接，所述外接管道上設置有手動球閥、過濾器、氣動球閥和止回閥；所述氣體分流包通過連接管路與氣體控制柜連接，所述氣體控制柜內安裝有若干支路控制系統，氣體控制柜通過若干底吹支管與電爐或轉爐連接，還包括電氣控制系統。本實用新型可以實現穩定的氣體供氣，解決因鋼水溫度梯度、合金成分、管道壓力變化、氣體膨脹因素導致的攪拌不穩定問題；實現氣體控制的全程自動化運行；無論在任何狀態，保證底吹工藝系統的安全、有效、容易、長壽命使用。
【專利說明】煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種煉鋼爐輔助設備，尤其涉及一種煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統。
【背景技術】
[0002]現有轉爐或電爐底吹氣體控制系統沒有通過良好方式進行氣體流量的控制，大多采用氣體壓力和彈簧阻力對抗來進行氣體通徑開度進行調整，并根據通徑開度在定位器以0-100%對應4-20mA進行信號輸出，此類控制方式在10%以下和90%以上都屬于調整盲區，在此范圍內的調整是很難正常實現的；另外，在自動化運行過程中對氣體流量檢測系統的要求非常高，在信號反饋過程中信號誤差較大，造成整體設備因程序設計缺陷和流體通徑速度變化較大等因素的影響，在爐底渣在上漲過程不能保證穩定的通氣，導致底吹系統在冶煉500-3000爐內逐漸失效，失效后如仍采用大流量氣供氣，20%幾率會導致塌爐、穿爐等安全事故，影響生產的正常進行，同時導致大量的資金浪費。我國因轉爐或電爐底吹無法正常通氣而導致成本增加的企業占據90%以上，在冶煉后期成本至少增加5元/t。
實用新型內容
[0003]針對上述現有技術存在的問題，本實用新型提供了一種煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統，通過電氣控制系統控制，可以實現穩定的氣體供氣，解決因鋼水溫度梯度、合金成分、管道壓力變化、氣體膨脹因素導致的攪拌不穩定問題；實現氣體控制的全程自動化運行；實現快速的氣體流量切換功能；實現自動查堵并自動吹通功能；實現萬一堵塞后的含氧氣體復活功能；無論在任何狀態，保證底吹工藝系統的安全、有效、容易、長壽命使用。
[0004]本實用新型的技術方案是:一種煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統，包括氣源主管道、氣體分流包和氣體控制柜，所述氣源主管道包括外接管道，所述外接管道其中一端與對接接頭連接，另一端與氣體分流包連接，所述外接管道上設置有手動球閥、過濾器、氣動球閥和止回閥；所述氣體分流包通過連接管路與氣體控制柜連接，所述氣體控制柜內安裝有若干支路控制系統，氣體控制柜通過若干底吹支管與電爐或轉爐連接，還包括電氣控制系統。
[0005]作為優選，所述氣體控制柜內每個支路包括手動球閥、氮氣或氬氣過濾器、氮氣或氬氣減壓器、氮氣或氬氣旁路閥、空氣過濾器、空氣啟動閥、氮氣氬氣切斷閥、空氣旁路閥、定徑孔板流量控制調節器、氣體流量傳感器和氣體壓力傳感器。
[0006]作為優選，所述電氣控制系統包括控制電腦、PLC中央處理器、DI輸入模塊、DO輸出模塊、Al模擬量輸入模塊、CP以太網通訊模塊和ET200MPI網通訊模塊。
[0007]作為優選，所述氣源主管道分為空氣主管道和氮氣或氬氣主管道，所述氣體分流包分為空氣氣體分流包和氮氣或氬氣氣體分流包。
[0008]作為優選，所述氣體控制柜為兩個以上。
[0009]作為優選，所述過濾器為Y型過濾器，外接管道上還設置有手動排氣閥。[0010]本實用新型的有益效果是:本實用新型通過電氣控制系統控制，可以實現穩定的氣體供氣，解決因鋼水溫度梯度、合金成分、管道壓力變化、氣體膨脹因素導致的攪拌不穩定問題；實現氣體控制的全程自動化運行；實現快速的氣體流量切換功能；實現自動查堵并自動吹通功能；實現萬一堵塞后的含氧氣體復活功能；無論在任何狀態，保證底吹工藝系統的安全、有效、容易、長壽命使用，具有以下特點:
[0011]I)由于底吹墮性氣體的攪拌，極大地改善了熔池內的成份、溫度的均勻性；
[0012](2)由于底吹墮性氣體的攪拌，均勻了爐內碳氧反應，從而減緩、以至消除了轉爐大型噴濺。由于減少了噴濺，有效地減少了爐內熱量、金屬料的損失，提高了轉爐煉鋼的安全性，降低了清渣強度。
[0013](3)底吹攪拌促進了爐渣的熔化，提高石灰的利用效率，提高了轉爐的脫磷、脫硫效率，從而減少了石灰等渣料的消耗。
[0014](4)底吹攪拌促進鋼水碳氧反應更加平衡，提高了鋼水的純凈度，在相同碳含量情況下，鋼水全氧含量可降低50-100PPm。
[0015]本實用新型的經濟效益:
[0016](I)降低了渣中的全鐵含量2.0-3.0% ；
[0017](2)由于降低了渣中的全鐵、減少了金屬的噴濺，金屬收得率可提高0.1-0.5%;
[0018](3)提高了石灰的利用率，石灰消耗可減少3_5kg/噸鋼；
[0019](4)底吹終點殘錳提高約0.02、.06%，可降低錳鐵的加入量；
[0020](5)提聞脫憐率,提聞猛的收得率。
[0021](6)降低氧氣消耗>5%，并減少吹煉時間f 2分鐘。
[0022]綜合效益可實現>5元/t的經濟效益，具有很好的實用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型的整體結構示意圖。
[0024]圖2是本實用新型氣源主管道的結構示意圖。
[0025]圖3是本實用新型氣體控制柜的內部管路圖。
[0026]圖4是本實用新型的整體設備組件流程圖。
【具體實施方式】
[0027]作為本實用新型的一種實施方式，如圖1至圖4所示，一種煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統，包括氣源主管道1、氣體分流包和氣體控制柜5，氣源主管道I是連接工廠氣源到氣體控制柜中間的重要控制單元。所述氣源主管道I包括外接管道，所述外接管道其中一端與對接接頭連接，另一端與氣體分流包連接，對接接頭是連接工廠氣源預留的焊接頭。氣體進入氣體控制柜5需要4-16根支管進行分流，所以安裝了氣體分流包，根據需要進行分流處理。
[0028]所述外接管道上設置有手動球閥13、過濾器14、氣動球閥15和止回閥16 ;作為優選，所述過濾器14為Y型過濾器。外接管道上還設置有手動排氣閥12。手動球閥13是作為緊急/意外情況下對氣源進行關閉/開啟的手動裝置；過濾器14對氣源雜質、焊渣、管壁剝脫物等較大物體進行過濾的功能，以實現后續氣體相對潔凈。氣動球閥15通過自動化電磁閥控制，通電則氣動球閥15氣缸進氣，打開閥門，斷電則氣動球閥15氣缸氣體通過排氣口排出，同時通過彈簧反作用力，關閉閥門。在正常的氣源主管道I有三組氣動球閥15，根據冶煉工藝需求，進行自動/手動氣源選擇，氣源種類包含氮氣/氬氣/壓縮空氣；因氮氣和氬氣同時進入一個氮氣或氬氣氣體分流包3，在冶煉的每個階段只能使用一種氣體，為了防止打開一種氣體后反流到另一種氣體管道，安裝了止回閥16 ;氣體進入氣體控制柜5需要4-16根支管進行分流，所以安裝了氣體分流包，根據需要進行分流處理。
[0029]所述氣體分流包通過連接管路4與氣體控制柜5連接，作為優選，氣體控制柜5為兩個以上。在本實施例中，所述氣體控制柜5為兩個。所述氣體控制柜5內根據需要安裝有不同數量的成套支路控制系統，氣體控制柜5通過若干底吹支管6與電爐或轉爐連接。為了減少安裝占地面積，方便維護等因素選擇將相關配件安裝在氣體控制柜5內，一個氣體柜內可安裝4套控制系統，根據各客戶現場工藝條件進行設計和安裝。在本實施例中，作為優選，所述氣體控制柜5內每個支路包括手動球閥、氮氣或氬氣過濾器、氮氣或氬氣減壓器、氮氣或氬氣旁路閥、空氣過濾器、空氣啟動閥、氮氣氬氣切斷閥、空氣旁路閥、定徑孔板流量控制調節器、氣體流量傳感器和氣體壓力傳感器。所述手動球閥是在冷調試、檢修、故障維修等情況下使用的手動氣體切斷、卸壓、手動控制閥門，此閥門在投產后使用幾率極低；過濾器是保證進入氣體控制柜管道的氣源潔凈度能〈5 μ m,使通過閥門和傳感器的氣體處于相對潔凈狀態，減少閥門故障幾率，也保障了因氣體有污物而導致的的底吹磚堵塞問題。
[0030]氣體控制柜5的工作過程如下:
[0031 ] a)氣體進入氣體控制柜5后，經過精細過濾(精度<5Mffl)，進入壓力設定段，調整壓力為 0.8Mpa ；
[0032]b)關閉手動閥門、手動空氣閥門、手動排氣閥門，打開總管入口閥門，出口閥門，此時可進入正常的調試和使用階段；
[0033]c)給電開啟后氣體進入定徑孔板流量控制調節器進行設定調整到目標閥門開度，在閥后有流量傳感器系統進行檢測，如檢測出的實際流量和閥門開度目標值之間誤差大于14NL/min，此時為了實現閥門開度的設定值和實際值基本對應，則自動對定徑孔板流量控制調節器進行調整，直到調整到設定值和實際值基本對應；
[0034]當檢測閥后壓力超出正常值，實際流量不能達到設定報警值，此時自動判斷為即將堵塞，滿足條件后自動打開旁路進行脈沖式吹堵，如吹堵成功則自動關閉，如吹堵不成功則5min后繼續吹堵，直至吹堵成功。
[0035]還包括電氣控制系統7，在本實施例中，作為優選，所述電氣控制系統7包括控制電腦、PLC中央處理器、DI輸入模塊、DO輸出模塊、Al模擬量輸入模塊、CP以太網通訊模塊和ET200MPI網通訊模塊。相關模塊的連接采用標準背板式連接，由供貨廠家之間配套；相關DO模塊接對應閥門，以實現送電/斷電的開/關功能。通過模塊輸入轉爐爐體相應冶煉信號進行輸出的控制，輸出24V控制不同閥門開度，和實際流量的檢測實現流量的正常控制及實現相關功能。
[0036]PLC中央處理器是作為主程序運轉的中央大腦，所有的輸出/輸入指令和自動化運行均在PLC中通過預先寫好的程序進行運作，并將相關檢測、設定數據輸送到PC進行顯示；
[0037]Al模擬量輸入模塊采集總管壓力傳感器，支管入口壓力傳感器、閥前壓力傳感器、支管出口壓力傳感器、支管流量傳感器等的4-20mA對應信號，并讀出相應數值；主要是通過4-20mA電流檢測各位置流量、壓力傳感器所產生的相關電流，并將電流輸送到CPU中央處理器進行轉化為數字信號，并顯示到PC畫面里，以方便相關人員檢查、分析、判斷各種參數數據，并根據相關數據進行計算、編程，使DI/DO模塊做出相應的反應，以滿足生產工藝
需要;
[0038]DI輸入模塊是外部參數進入的24V數字量輸入信號，包含主管道閥門的開/關到位信號和轉爐相關冶煉信號；將轉爐冶煉信號、閥門開啟/關閉信號等通過24V開關量電信號輸送到該模塊，再根據不同的輸入點和輸入時間進行分析判斷應該做出什么樣的反應；
[0039]DO輸出模塊是數字量輸出模塊，該模塊每個點接對應的閥門，所有點位根據PLC輸出、計算等方式給定的24V電壓的開/關控制相應的閥門開啟/關閉動作，以實現相應的氣源種類選擇、流量調整功能；
[0040]ET200MPI網通訊模塊是實現將兩個控制柜PLC中央處理器聯網功能，即2#柜式1#柜的擴展部分。PLC中央處理器主要是根據編寫好的程序進行數據采集、運算和執行到相應模塊的點位功能。是MPI子網聯網模塊，是實現將1#、2#、3#等很多的、安裝在不同位置的如D1、D0、AI等模塊進行通訊的必備配件。
[0041]控制電腦裝有WinCC系統，是作為人為干預調整、各種參數設置及相關數據查詢的窗口，其與CP模塊通過以太網方式相連，讀取的數據來源于PLC內部數據；
[0042]在本實施例中，作為優選，所述氣源主管道I分為空氣主管道和氮氣或氬氣主管道，所述氣體分流包分為空氣氣體分流包2和氮氣或氬氣氣體分流包3。因氮氣和氬氣同時進入一個氮氣或氬氣氣體分流包3，在冶煉的每個階段只能使用一種氣體，為了防止打開一種氣體后反流到另一種氣體管道，安裝了止回閥16。
[0043]電氣系統的工作過程如下:
[0044]I)氮或氬氣氣體由主管道根據功能程序選擇進入氣體分流包，此過程只允許一種氣體通過。
[0045]2)分流包氣體進入氣體控制柜5各支路，完成各支路的供氣氣源并進行檢測，成為管道壓力；
[0046]3)每個支路氣體進入后進行精細過濾后進入定徑孔板流量控制調節器，每個閥門預先設定為不同的流量通徑，通過多個閥門的數字量開關控制氣體流量，閥門的開關采用DC24V開關量控制，開關速度<4ms ；
[0047]4)正常情況通過定徑孔板流量控制器進行流量調整，管道后流量傳感器輸送信號，當定徑閥門開啟量與流量傳感器數據基本符合時，閥門不再動作；當實際流量〉設定流量時自動關閉部分閥門，以達到設定流量和實際流量的基本符合，<±10NL/min ;當實際流量〈設定流量時自動打開部分閥門，以達到設定流量和實際流量的基本符合，<±10NL/min ；
[0048]5)當閥后壓力低于設定值0.18Mpa、實際流量 > 設定參數流量參數兩個條件均滿足要求，即檢測到閥后管道壓力低或可能漏氣，此時自動開啟更多閥門，以保證閥后壓力的穩定;
[0049]6)當閥后壓力高于報警設定值0.68Mpa、實際流量〈設定參數流量參數兩個條件均滿足要求，即檢測到閥后管道壓力高或可能堵塞，此時自動開啟更多閥門，以保證設定流量和實際流量的一致性，如還不能達到流量一致則打開旁路進行脈沖式吹氣，采用開10秒關2秒的方式進行；
[0050]當旁路關閉后達到設定的檢測時間，檢測實際流量 > 設定的流量數據，滿足工藝要求，此時旁路徹底關閉，如檢測實際流量〈設定的流量數據，則旁路繼續再次打開。
[0051]本實用新型的工作原理為:
[0052]1、氣體由氣源主管道I進入，進行粗過濾處理后進入氣體分流包，在此期間通過氣動球閥進行各種氣體的自動化切換；
[0053]2、氣體分流包內的氣體分別進入對應氣體控制柜5內入口，經過精心過濾處理后進入調控管道，調控管道分兩支，第一支路先進行減壓，再進行流量的正常控制，第二支路僅作為強攪和自動復通時使用；
[0054]3、所有的氣體流量均通過PLC實現自動化控制，操作人員在PC機進行操作；
[0055]4、在第一支路氣體流量正常控制過程，穩定閥前壓力，根據閥后壓力的微量波動進行氣體流量的微量調整，以實現無論爐內鋼水溫度梯度、合金成分、氣體入爐膨脹量等因素導致反壓力如何變化，鋼水液面始終處于穩定攪拌狀態；
[0056]5、系統與轉爐冶煉信號聯網，實現全程自動化控制功能，在冶煉的不同階段，根據信號，自動供應相應氣體種類，并根據設定好的模式在冶煉各個階段自動調整流量；
[0057]6、在出鋼完成后穩定小流量供氣使爐渣形成“沙丘樣”透氣結構，為實現底吹全程有效打好良好基礎。
[0058]以上對本實用新型所提供的一種煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統進行了詳盡介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的結構及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的結構及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。對本實用新型的變更和改進將是可能的，而不會超出附加權利要求可規定的構思和范圍。
【權利要求】
1.一種煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統，其特征在于:包括氣源主管道、氣體分流包和氣體控制柜，所述氣源主管道包括外接管道，所述外接管道其中一端與對接接頭連接，另一端與氣體分流包連接，所述外接管道上設置有手動球閥、過濾器、氣動球閥和止回閥；所述氣體分流包通過連接管路與氣體控制柜連接，所述氣體控制柜內安裝有若干支路控制系統，氣體控制柜通過若干底吹支管與電爐或轉爐連接，還包括電氣控制系統。
2.根據權利要求1所述的煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統，其特征在于:所述氣體控制柜內每個支路包括手動球閥、氮氣或氬氣過濾器、氮氣或氬氣減壓器、氮氣或氬氣旁路閥、空氣過濾器、空氣啟動閥、氮氣氬氣切斷閥、空氣旁路閥、定徑孔板流量控制調節器、氣體流量傳感器和氣體壓力傳感器。
3.根據權利要求1所述的煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統，其特征在于:所述電氣控制系統包括控制電腦、PLC中央處理器、DI輸入模塊、DO輸出模塊、Al模擬量輸入模塊、CP以太網通訊模塊和ET200MPI網通訊模塊。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統，其特征在于:所述氣源主管道分為空氣主管道和氮氣或氬氣主管道，所述氣體分流包分為空氣氣體分流包和氮氣或氬氣氣體分流包。
5.根據權利要求4所述的煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統，其特征在于:所述氣體控制柜為兩個以上。
6.根據權利要求5所述的煉鋼廠轉爐或電爐底吹氣體控制系統，其特征在于:所述過濾器為Y型過濾器，外接管道上還設置有手動排氣閥。
【文檔編號】C21C7/072GK203668451SQ201320717547
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年11月13日 優先權日:2013年11月13日
【發明者】雷俊虎 申請人:成都華瑞德冶金設備有限公司