百吨炉区转炉能源控制系统优化改造

李慧勇

（河北钢铁宣钢公司一钢轧厂，河北 张家口 075100）

在转炉冶炼生产过程中，氧气和氮气是重要的能源介质，氧气流量和压力的完美控制和氧枪枪位的精确定位是提高能源利用率和吹炼品质的保证。在原1#转炉氧枪吹氧控制系统中，氧气快捷切断阀开到位限位是控制氧气流量的重要触发点，同时又做为吹炼信号为一次除尘风机自动升高速提供条件[1]。但由于现场环境，该限位损坏，影响吹炼时氧气流量的快速稳定和风机自动起高速。原1#转炉氧枪控制系统中，氧气快切阀打开后氧气流量瞬间增大将会造成钢水的喷溅，降低炉衬的寿命和增加氧气的用量。在氧枪吹炼系统中，氧枪编码器作为氧枪高度的检测设备，不但为吹炼过程提供准确的枪位，而且为开关氧气提供点位，是实现自动吹炼的关键[2]。由于编码器安装方式的不合理造成在转炉生产中，编码器损坏率高，氧枪枪位不准，吹炼过程不稳定，影响吹炼的氧耗量和产品品质。在冶炼生产中，氮气主要用做溅渣护炉和氮封，也作为一些气动阀的动力气源。而在实际生产中，由于程序控制的不合理和人为原因给氮气的使用造成了不必要浪费。原来溅渣护炉时间在程序上没有进行跟踪记录时，溅渣耗氮量无法计算，无法进行考核，造成了氮气的浪费。

针对以上系统存在的缺陷及转炉生产的实际需要，针对百吨炉区的控制系统进行改造，具体的改造措施如下。

1 转炉氧枪供氧制度的改进

供氧制度的主要内容包括确定合理的喷头结构、供氧强度、氧压和枪位控制。他是控制整个吹炼过程的中心环节，直接影响吹炼效果和金属的质量。

这次改进主要是针对氧气快捷切断阀开到位限位和氧枪流量及氧枪定位的改造。

氧气快捷切断阀开到位限位同氧气快捷切断阀为整体设备无备件可更换，一但损坏，要想恢复就必须更换氧气快捷切断阀，但是氧气快捷切断阀价格昂贵，这样就造成极大浪费。在吹炼开始的15秒内，为避免氧气流量突然增大，这期间调节阀不通过PID调节，而是分段给出几个阀位让调节阀逐步打开，之后再进行PID调节，这样能避免PID调节超调量造成的氧气流量突然增大。造成吹炼过程中流量不稳定，不但影响吹炼节奏和钢水的品质，而且对氧气也造成浪费。尤其在点吹时氧气流量不能快速达到设定值，严重影响转炉的正常生产。而且切断阀开到位作为风机高低速的关键连锁点，一但缺失或出现假信号就会对风机自动起高速也造成影响，进而影响环境和煤气回收量。改造时，根据快捷切断阀的快速开断的特点，将其快捷阀开到位信号用氧气快捷切断阀开输出信号代替，修改控制氧气流量和风机高低速控制的程序，使吹炼能够在氧气快捷切断阀开到位限位存在问题正常进行。

在工艺上，当炉前工点击氧气切断阀开阀后，氧气流量瞬间增大将会造成金属水的喷溅，降低炉衬的寿命和氧气的浪费。改进后氧气支管流量由氧气压力调节阀前压力进行调节，这个压力和两个值比较，当大于1.35时氧气支管流量调节阀开度50，当小于1.35大于1.15时开度为55，当小于1.15时开度为75，压力越大调节阀开度越小。当氧气快捷切断阀开到位信号有了以后调节阀先关小然后随着时间再逐渐打开这个过程经过7秒时间，延时8秒后开始PID调节，将氧气流量调整到25000立方米/小时。

提高氧枪的定位精度。工艺上，氧枪开氧点在距液面2.5米处开氧，在距液面1.5米处吹炼。由于氧枪编码器与减速机轴安装的不合适导致氧枪枪位不准，使开氧点和吹炼点定位不准确，开氧点高氧气浪费，吹炼点高氧气没有充分和铁水发生反应造成吹炼时间延长和氧气的损耗，吹炼点低会造成喷溅的严重和氧流对炉底的冲击。原减速机轴为圆柱型，和编码器连接时，顶丝松动，易造成编码器旋转与减速机轴不同步，编码器丢转，使其给出的氧枪高度失真，转炉吹炼不能正常进行。同时原连轴器为铝合金连轴器，减速机轴与编码器同心性不好时，在减速机高速旋转时容易断裂，造成故障，对编码器的损坏也较大。

固定编码器的三条螺丝与减速机相对，安装不便，在振动下容易松动造成编码器不能固定，编码器置空，在使用时损坏编码器。固定支架对对编码器无保护作用。

改造时，首先对固定支架进行改造，在原有支架上增加一个圆型金属筒，其内径刚好能放入编码器，长度比编码器稍长。在圆筒一端横断面上开一条切线，到其二分之一处，从中锯开并向外掰直，在上加装一条大螺丝将编码器固定，这种方式编码器更加固定，对编码器能起到保护，同时安装方便，安装时只需松动螺丝，把编码器插入圆筒，紧固螺丝即可。在安装前对原有减速机轴上开平面，更换连轴器为金属材料的弹簧型，保证连轴器不易松动断裂。安装时尽量做到与减速机轴同心，提高编码器的使用效率和寿命，降低故障率。提高氧枪的定位精度。

2 转炉氮气使用的优化

氮气主要用于对炉口的氮封和金属冶炼后的溅渣护炉。2#,3#炉原程序中在溅渣时也要进行炉口氮封，吹炼时有大量烟气外溢需要氮封，溅渣时没有大量烟气产生，在溅渣前期氮封可以不开，在溅渣后期起为了防止大量高温的金属渣对出钢口的损耗，再对炉口进行氮封，经程序改进后由氧气流量连锁控制氮封切断阀开关，同时增加时间延时，根据吹炼实际在溅渣开始的120秒不开氮封，节约用氮。原三座转炉溅渣护炉时间由岗位工自行掌握，溅渣时用的是高压氮气，时间超长就会导致氮气的大量浪费。经过实测后明确了我厂溅渣护炉合理时间大约为300秒，在程序上对溅渣时间进行了跟踪，在画面上作出了溅渣时间显示为岗位工提供溅渣时间依据，并且做出溅渣时间趋势图，对溅渣时间进行了指导和提供考核依据。

百吨炉区氧枪新系统自改造完成并投入现场实际使用。项目实施后，对氧枪控制系统优化的实施效果进行了跟踪检查。改造后，新系统均达到预期目标，改造后不但降低了氧气和氮气的使用量，保证了氧枪定位精度，减少备品备件费用的支出。减少了因故障发生而影响生产等情况的发生，大大提高了设备的作业率。

这次技改主要针对的是现有设备控制方式的优化改造，在编码器的改造中用到了自制的钢筒，其他改造都是在程序和画面的改动上完成的。

对吹氮吹氧的从新优化控制，减少了设备日常维护量和对备品备件的损耗，同时提高氧氮介质利用率，降低吨钢氧氮成本。经济效益年节约成本105.67万元。氧枪控制程序的修改使得吹炼氧气流量尽量走PID控制，为吹炼提供了稳定的氧气流量，保证了吹炼的品质，方便了岗位人员的操作。氧气切断阀的开阀氧气流量控制防止了钢水的喷溅，延长了炉衬的寿命。氮气溅渣时间的减少延长了氧枪的寿命。

3 结语

通过优化改造转炉，经过气体回收后，充分利用资源，应用电除尘技术对转炉进行净化。并用于高炉热风炉，达到高风温、降低资源浪费，为后续工作提供可靠依据。