針對高碳鉻鐵冶煉生產開發的控制系統

馬亮

大連重工機電設備成套有限公司 遼寧大連 116000

高碳鉻鐵在冶金工業、耐火材料和化學工業中有廣泛的應用，主要應用有：①采用吹氧法冶煉不銹鋼時作原料；②采用電解法生產金屬鉻時作原料；③采用無渣法生產中、低、微碳鉻鐵以及硅鉻合金時作原料；④為了使鑄鐵具有良好的耐熱性，作添加劑；⑤在含碳較高的滾珠鋼和高速鋼上作合金劑，可增強鋼的硬度和耐磨性以及淬透性。

1 礦熱爐結構與工藝

高碳鉻鐵的生產方法有電爐法、豎爐法、等離子法和熔融還原法。采用礦熱爐法生產具有以下特點：①礦熱爐熱力學條件較好，能很好實現各種冶金反應要求的氧分壓、氮分壓。②電能源可以通過改變電參數來調整冶煉溫度，可控性較好。③礦熱爐用電冶煉生產，相比他能源如煤、焦炭、原油、天然氣等冶煉能源生產鉻鐵合金，可避免將伴生的雜質元素帶入冶金中，所以，采用礦熱爐法才能生產最清潔的鉻鐵合金。

1.1 結構

高碳鉻鐵礦熱爐由爐體、供電系統、電極系統、爐蓋、加料系統、控制系統、水冷卻系統等組成。結構如圖1所示。

圖1 高碳鉻鐵礦熱爐結構圖

1.2 工藝

冶煉高碳鉻鐵的原料包括：鉻礦、焦炭和硅石。其中焦炭和硅石用作還原劑，原料工藝要求見表1。礦熱爐法冶煉高碳鉻鐵的基本工藝原理是用碳還原鉻礦中鉻和鐵的氧化物。碳還原氧化鉻生成Cr3C2的開始溫度為1373K，生成Cr7C3的反應開始溫度1403K，因而在碳還原鉻礦時，鉻鐵中含碳量取決于反應溫度[1]。

2 控制方案

2.1 控制系統配置

生產過程采用計算機控制系統，包括原料的自動上料、電爐的自動控制，其中電爐自動控制系統又可分為自動配料及輸送、電極壓放和升降、電爐自動恒功率及恒電流調節等幾個部分。低壓電動機回路選用塑殼斷路器+交流接觸器+熱繼電器，做短路及過負荷保護。原料貯運等連鎖較多的設備，采用PLC可編程控制器進行邏輯控制，以滿足工藝生產要求[2]。

表1 原料工藝要求

2.2 生產曲線

在生產過程中，通過上位機軟件的歷史曲線歸檔功能獲得配料和電極電壓變化趨勢如圖2和圖3所示。

圖2 配料曲線

圖3 電極相電壓

從圖2可以看出上料系統連續而穩定；圖3顯示電極相電壓曲線順暢平滑，沒有二次電壓突變和三相電壓差過大的三相不平衡事件。兩條曲線證明了所采用的控制方案的有效性[3]。

3 結語

通過生產實踐證明，該控制系統方案在高碳鉻鐵冶煉生產上的應用是成功的，不僅能減少生產事故的發生，還能提高冶煉效率，使高碳鉻鐵冶煉實現高產低耗，生產穩定。