百噸爐區轉爐能源控制系統優化改造

李慧勇

（河北鋼鐵宣鋼公司一鋼軋廠，河北 張家口 075100）

在轉爐冶煉生產過程中，氧氣和氮氣是重要的能源介質，氧氣流量和壓力的完美控制和氧槍槍位的精確定位是提高能源利用率和吹煉品質的保證。在原1#轉爐氧槍吹氧控制系統中，氧氣快捷切斷閥開到位限位是控制氧氣流量的重要觸發點，同時又做為吹煉信號為一次除塵風機自動升高速提供條件[1]。但由于現場環境，該限位損壞，影響吹煉時氧氣流量的快速穩定和風機自動起高速。原1#轉爐氧槍控制系統中，氧氣快切閥打開后氧氣流量瞬間增大將會造成鋼水的噴濺，降低爐襯的壽命和增加氧氣的用量。在氧槍吹煉系統中，氧槍編碼器作為氧槍高度的檢測設備，不但為吹煉過程提供準確的槍位，而且為開關氧氣提供點位，是實現自動吹煉的關鍵[2]。由于編碼器安裝方式的不合理造成在轉爐生產中，編碼器損壞率高，氧槍槍位不準，吹煉過程不穩定，影響吹煉的氧耗量和產品品質。在冶煉生產中，氮氣主要用做濺渣護爐和氮封，也作為一些氣動閥的動力氣源。而在實際生產中，由于程序控制的不合理和人為原因給氮氣的使用造成了不必要浪費。原來濺渣護爐時間在程序上沒有進行跟蹤記錄時，濺渣耗氮量無法計算，無法進行考核，造成了氮氣的浪費。

針對以上系統存在的缺陷及轉爐生產的實際需要，針對百噸爐區的控制系統進行改造，具體的改造措施如下。

1 轉爐氧槍供氧制度的改進

供氧制度的主要內容包括確定合理的噴頭結構、供氧強度、氧壓和槍位控制。他是控制整個吹煉過程的中心環節，直接影響吹煉效果和金屬的質量。

這次改進主要是針對氧氣快捷切斷閥開到位限位和氧槍流量及氧槍定位的改造。

氧氣快捷切斷閥開到位限位同氧氣快捷切斷閥為整體設備無備件可更換，一但損壞，要想恢復就必須更換氧氣快捷切斷閥，但是氧氣快捷切斷閥價格昂貴，這樣就造成極大浪費。在吹煉開始的15秒內，為避免氧氣流量突然增大，這期間調節閥不通過PID調節，而是分段給出幾個閥位讓調節閥逐步打開，之后再進行PID調節，這樣能避免PID調節超調量造成的氧氣流量突然增大。造成吹煉過程中流量不穩定，不但影響吹煉節奏和鋼水的品質，而且對氧氣也造成浪費。尤其在點吹時氧氣流量不能快速達到設定值，嚴重影響轉爐的正常生產。而且切斷閥開到位作為風機高低速的關鍵連鎖點，一但缺失或出現假信號就會對風機自動起高速也造成影響，進而影響環境和煤氣回收量。改造時，根據快捷切斷閥的快速開斷的特點，將其快捷閥開到位信號用氧氣快捷切斷閥開輸出信號代替，修改控制氧氣流量和風機高低速控制的程序，使吹煉能夠在氧氣快捷切斷閥開到位限位存在問題正常進行。

在工藝上，當爐前工點擊氧氣切斷閥開閥后，氧氣流量瞬間增大將會造成金屬水的噴濺，降低爐襯的壽命和氧氣的浪費。改進后氧氣支管流量由氧氣壓力調節閥前壓力進行調節，這個壓力和兩個值比較，當大于1.35時氧氣支管流量調節閥開度50，當小于1.35大于1.15時開度為55，當小于1.15時開度為75，壓力越大調節閥開度越小。當氧氣快捷切斷閥開到位信號有了以后調節閥先關小然后隨著時間再逐漸打開這個過程經過7秒時間，延時8秒后開始PID調節，將氧氣流量調整到25000立方米/小時。

提高氧槍的定位精度。工藝上，氧槍開氧點在距液面2.5米處開氧，在距液面1.5米處吹煉。由于氧槍編碼器與減速機軸安裝的不合適導致氧槍槍位不準，使開氧點和吹煉點定位不準確，開氧點高氧氣浪費，吹煉點高氧氣沒有充分和鐵水發生反應造成吹煉時間延長和氧氣的損耗，吹煉點低會造成噴濺的嚴重和氧流對爐底的沖擊。原減速機軸為圓柱型，和編碼器連接時，頂絲松動，易造成編碼器旋轉與減速機軸不同步，編碼器丟轉，使其給出的氧槍高度失真，轉爐吹煉不能正常進行。同時原連軸器為鋁合金連軸器，減速機軸與編碼器同心性不好時，在減速機高速旋轉時容易斷裂，造成故障，對編碼器的損壞也較大。

固定編碼器的三條螺絲與減速機相對，安裝不便，在振動下容易松動造成編碼器不能固定，編碼器置空，在使用時損壞編碼器。固定支架對對編碼器無保護作用。

改造時，首先對固定支架進行改造，在原有支架上增加一個圓型金屬筒，其內徑剛好能放入編碼器，長度比編碼器稍長。在圓筒一端橫斷面上開一條切線，到其二分之一處，從中鋸開并向外掰直，在上加裝一條大螺絲將編碼器固定，這種方式編碼器更加固定，對編碼器能起到保護，同時安裝方便，安裝時只需松動螺絲，把編碼器插入圓筒，緊固螺絲即可。在安裝前對原有減速機軸上開平面，更換連軸器為金屬材料的彈簧型，保證連軸器不易松動斷裂。安裝時盡量做到與減速機軸同心，提高編碼器的使用效率和壽命，降低故障率。提高氧槍的定位精度。

2 轉爐氮氣使用的優化

氮氣主要用于對爐口的氮封和金屬冶煉后的濺渣護爐。2#,3#爐原程序中在濺渣時也要進行爐口氮封，吹煉時有大量煙氣外溢需要氮封，濺渣時沒有大量煙氣產生，在濺渣前期氮封可以不開，在濺渣后期起為了防止大量高溫的金屬渣對出鋼口的損耗，再對爐口進行氮封，經程序改進后由氧氣流量連鎖控制氮封切斷閥開關，同時增加時間延時，根據吹煉實際在濺渣開始的120秒不開氮封，節約用氮。原三座轉爐濺渣護爐時間由崗位工自行掌握，濺渣時用的是高壓氮氣，時間超長就會導致氮氣的大量浪費。經過實測后明確了我廠濺渣護爐合理時間大約為300秒，在程序上對濺渣時間進行了跟蹤，在畫面上作出了濺渣時間顯示為崗位工提供濺渣時間依據，并且做出濺渣時間趨勢圖，對濺渣時間進行了指導和提供考核依據。

百噸爐區氧槍新系統自改造完成并投入現場實際使用。項目實施后，對氧槍控制系統優化的實施效果進行了跟蹤檢查。改造后，新系統均達到預期目標，改造后不但降低了氧氣和氮氣的使用量，保證了氧槍定位精度，減少備品備件費用的支出。減少了因故障發生而影響生產等情況的發生，大大提高了設備的作業率。

這次技改主要針對的是現有設備控制方式的優化改造，在編碼器的改造中用到了自制的鋼筒，其他改造都是在程序和畫面的改動上完成的。

對吹氮吹氧的從新優化控制，減少了設備日常維護量和對備品備件的損耗，同時提高氧氮介質利用率，降低噸鋼氧氮成本。經濟效益年節約成本105.67萬元。氧槍控制程序的修改使得吹煉氧氣流量盡量走PID控制，為吹煉提供了穩定的氧氣流量，保證了吹煉的品質，方便了崗位人員的操作。氧氣切斷閥的開閥氧氣流量控制防止了鋼水的噴濺，延長了爐襯的壽命。氮氣濺渣時間的減少延長了氧槍的壽命。

3 結語

通過優化改造轉爐，經過氣體回收后，充分利用資源，應用電除塵技術對轉爐進行凈化。并用于高爐熱風爐，達到高風溫、降低資源浪費，為后續工作提供可靠依據。