頂槍系統在首鋼遷鋼RH爐精煉過程中的應用與研究

遷安首信自動化信息技術有限公司 劉進寶

頂槍系統在首鋼遷鋼RH爐精煉過程中的應用與研究

遷安首信自動化信息技術有限公司 劉進寶

本文介紹了RH爐頂槍系統的設備構成以及主要功能，對頂槍系統在遷鋼公司RH爐精煉過程中的應用進行了研究與分析，對設備改進具有深遠意義。

RH爐 頂槍 改進

河北省首鋼遷安鋼鐵有限責任公司（簡稱首鋼遷鋼公司）成立于2002年12月，主要產品定位有：優質碳素結構鋼、高強度低合金鋼、深中鋼、汽車用鋼、鍋爐和壓力容器用鋼、船板、管線鋼、雙相鋼、多相鋼和IF鋼。RH精煉爐是遷鋼公司冶煉這些特種鋼的重要環節，而頂槍系統又是真空冶煉過程中的重要設備。

一、頂槍系統設備構成

1.槍體。頂槍槍體設計為多層同心管，并用法蘭連接，分別通入冷卻水、氧氣、煤氣以及吹掃氮氣。其中，中心管道輸送氧氣，外側管道為煤氣，第三層管道為冷卻水管，氧氣、煤氣、氮氣和冷卻水等介質通過金屬軟管進入槍體內的相應通道。頂槍尾部安裝有紫外線火焰檢測器，用來檢測頂槍燃燒后的火焰強度。頂槍內裝有一個高壓點火電極，高壓點火器產生高壓通過點火電極頂端的金屬針與管壁之間發出火花，從而點燃煤氣。另外，還有一個攝像頭管道，通過此攝像頭觀察真空室內部。

2.點火控制柜。點火控制柜安裝在頂槍現場，主要控制頂槍的點小火操作。柜上裝有點火控制器、小火檢測裝置、火焰強度顯示、智能控制器以及其他電氣元件。其中，點火控制器通過輸入的煤氣、氧氣的流量、壓力和溫度進行比例釋放控制和安全聯鎖狀態控制。

3.頂槍閥組。頂槍閥組有一路煤氣管道，兩路氧氣管道，每路管道上安裝有壓力、流量、溫度檢測儀表以及調節閥、切斷閥、減壓閥等調節裝置。檢測儀表將測量介質管道的差壓值、壓力值和溫度值送到PLC中，在PLC程序中經過溫壓補正計算出管道介質的實際流量。在每路管道的流量檢測儀表后面都有一臺氣動薄膜調節閥，用來調節相應的介質流量。

二、頂槍系統主要功能

1.吹氧脫碳功能。真空吹氧脫碳法（VOD)位列世界第二位的不銹鋼冶煉手段。RH精煉過程采用頂槍吹氧技術，可以提高脫碳速度，縮短RH真空脫碳時間。遷鋼RH爐在真空冶煉過程中，操作工在上位畫面上設定氧氣流量、吹氧總量和頂槍位置，當條件都滿足后點擊開始按鈕，頂槍將自動下降到設定位置。同時，氧氣閥門打開，調節氧氣流量到設定值，PLC程序中計算吹入氧氣的總量，當其等于設定值時自動結束吹氧。

2.加鋁升溫功能。轉爐出鋼后，鋼包經天車吊到RH精煉爐，再經過鋼包車才能到達處理位，運輸時間長，過程溫度損失大。因此，真空處理時，通過鋼水表面投加鋁粒并吹氧的方法進行加熱鋼水，鋼水經過真空室多次循環，達到溫度均勻。啟動開始后，頂槍自動下降到設定位置，根據設定的氧氣流量和吹氧總量計算出吹氧時間，根據吹氧所需時間將鋁粒均勻加入到鋼水中，達到設定吹氧量時鋁粒也加入完畢，關閉氧氣閥門，頂槍提升到停泊位。

3.真空室加熱和去冷鋼功能。新真空室上線前先在預熱位加熱到800℃，安裝到處理位后通過頂槍噴吹焦爐煤氣和氧氣進行升溫。操作工在畫面上設定煤氣流量和頂槍位置，然后點擊開始按鈕，頂槍自動下降到設定位置進行吹掃。當吹掃完畢后，點火控制器開始點火將煤氣引燃，火焰檢測器檢測到火焰強度并且穩定后，煤氣調節閥和氧氣調節閥按照煤氧比1:1.1的比例調節到設定流量后開始烘烤計時。此外，真空冶煉結束后浸漬管上會殘留部分鋼水，多次冶煉后冷鋼沉積較多，影響了真空室使用，降低了浸漬管壽命。通過頂槍加熱功能可以將冷鋼快速熔化，延長真空室使用壽命。

4.4 CO/CO2二次燃燒功能。二次燃燒控制與強制脫碳啟動條件基本相同，不同之處在于強制脫碳控制的中心對象是氧氣流量和吹氧總量，而二次燃燒控制的中心對象是氧氣流量和吹氧時間。

三、頂槍系統在首鋼遷鋼公司的應用

首鋼遷鋼公司自2006年第一套頂槍系統上線使用，直到目前共有七套頂槍系統，其中1#RH爐有1套頂槍系統，槍體中無點火電極，煤氣和氧氣吹入真空室后依靠真空室自身溫度將煤氣引燃，此種頂槍需要將真空室在預熱位烘烤到800℃以上才能點火。2#、3#、4#RH爐各有2套頂槍系統，槍體中帶有點火電極。點火控制柜帶有一套點小火閥組，當點火電極將小火點燃后，小火火焰信號返回后開始執行點大火程序，然后火焰控測器在一定的時間內返回大火信號后，小火熄滅，比例釋放信號返回到本體PLC，畫面上煤氣和氧氣閥由手動模式切換到自動模式，開始按照程序中的氧氣和煤氣的流量設定值來調節煤氣、氧氣流量進行烘烤。點大火時氧氣流量設定值與煤氣流量設定值的比例是1.1∶1，氧氣實際流量與煤氣實際流量配比在0.8～1.3之間。

四、結束語

頂槍系統自2006年在遷鋼公司投產使用以來運行穩定，控制效果良好，在RH爐精煉過程中起到了不可或缺的作用。根據轉爐出鋼后測得的鋼水中C含量，計算出相應的吹氧量，通過強制脫碳功能可以將鋼水中的C含量控制在10ppm以下，烘烤真空室時真空室溫度最高可達1400℃，升溫速度可達40℃/ h，滿足了冶煉超低碳鋼的要求。通過對頂槍系統在遷鋼公司的應用情況進行研究和分析，完善故障處理過程，既保障了設備的穩定運行，又為提高控制精度提供了可靠的數據。

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ISSN2095-6711/Z01-2015-07-0234