炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统，包括气源主管道、气体分流包和气体控制柜，气源主管道包括外接管道，所述外接管道其中一端与对接接头连接，另一端与气体分流包连接，所述外接管道上设置有手动球阀、过滤器、气动球阀和止回阀；所述气体分流包通过连接管路与气体控制柜连接，所述气体控制柜内安装有若干支路控制系统，气体控制柜通过若干底吹支管与电炉或转炉连接，还包括电气控制系统。本实用新型可以实现稳定的气体供气，解决因钢水温度梯度、合金成分、管道压力变化、气体膨胀因素导致的搅拌不稳定问题；实现气体控制的全程自动化运行；无论在任何状态，保证底吹工艺系统的安全、有效、容易、长寿命使用。
【专利说明】炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种炼钢炉辅助设备，尤其涉及一种炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统。
【背景技术】
[0002]现有转炉或电炉底吹气体控制系统没有通过良好方式进行气体流量的控制，大多采用气体压力和弹簧阻力对抗来进行气体通径开度进行调整，并根据通径开度在定位器以0-100%对应4-20mA进行信号输出，此类控制方式在10%以下和90%以上都属于调整盲区，在此范围内的调整是很难正常实现的；另外，在自动化运行过程中对气体流量检测系统的要求非常高，在信号反馈过程中信号误差较大，造成整体设备因程序设计缺陷和流体通径速度变化较大等因素的影响，在炉底渣在上涨过程不能保证稳定的通气，导致底吹系统在冶炼500-3000炉内逐渐失效，失效后如仍采用大流量气供气，20%几率会导致塌炉、穿炉等安全事故，影响生产的正常进行，同时导致大量的资金浪费。我国因转炉或电炉底吹无法正常通气而导致成本增加的企业占据90%以上，在冶炼后期成本至少增加5元/t。
实用新型内容
[0003]针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统，通过电气控制系统控制，可以实现稳定的气体供气，解决因钢水温度梯度、合金成分、管道压力变化、气体膨胀因素导致的搅拌不稳定问题；实现气体控制的全程自动化运行；实现快速的气体流量切换功能；实现自动查堵并自动吹通功能；实现万一堵塞后的含氧气体复活功能；无论在任何状态，保证底吹工艺系统的安全、有效、容易、长寿命使用。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统，包括气源主管道、气体分流包和气体控制柜，所述气源主管道包括外接管道，所述外接管道其中一端与对接接头连接，另一端与气体分流包连接，所述外接管道上设置有手动球阀、过滤器、气动球阀和止回阀；所述气体分流包通过连接管路与气体控制柜连接，所述气体控制柜内安装有若干支路控制系统，气体控制柜通过若干底吹支管与电炉或转炉连接，还包括电气控制系统。
[0005]作为优选，所述气体控制柜内每个支路包括手动球阀、氮气或氩气过滤器、氮气或氩气减压器、氮气或氩气旁路阀、空气过滤器、空气启动阀、氮气氩气切断阀、空气旁路阀、定径孔板流量控制调节器、气体流量传感器和气体压力传感器。
[0006]作为优选，所述电气控制系统包括控制电脑、PLC中央处理器、DI输入模块、DO输出模块、Al模拟量输入模块、CP以太网通讯模块和ET200MPI网通讯模块。
[0007]作为优选，所述气源主管道分为空气主管道和氮气或氩气主管道，所述气体分流包分为空气气体分流包和氮气或氩气气体分流包。
[0008]作为优选，所述气体控制柜为两个以上。
[0009]作为优选，所述过滤器为Y型过滤器，外接管道上还设置有手动排气阀。[0010]本实用新型的有益效果是:本实用新型通过电气控制系统控制，可以实现稳定的气体供气，解决因钢水温度梯度、合金成分、管道压力变化、气体膨胀因素导致的搅拌不稳定问题；实现气体控制的全程自动化运行；实现快速的气体流量切换功能；实现自动查堵并自动吹通功能；实现万一堵塞后的含氧气体复活功能；无论在任何状态，保证底吹工艺系统的安全、有效、容易、长寿命使用，具有以下特点:
[0011]I)由于底吹堕性气体的搅拌，极大地改善了熔池内的成份、温度的均匀性；
[0012](2)由于底吹堕性气体的搅拌，均匀了炉内碳氧反应，从而减缓、以至消除了转炉大型喷溅。由于减少了喷溅，有效地减少了炉内热量、金属料的损失，提高了转炉炼钢的安全性，降低了清渣强度。
[0013](3)底吹搅拌促进了炉渣的熔化，提高石灰的利用效率，提高了转炉的脱磷、脱硫效率，从而减少了石灰等渣料的消耗。
[0014](4)底吹搅拌促进钢水碳氧反应更加平衡，提高了钢水的纯净度，在相同碳含量情况下，钢水全氧含量可降低50-100PPm。
[0015]本实用新型的经济效益:
[0016](I)降低了渣中的全铁含量2.0-3.0% ；
[0017](2)由于降低了渣中的全铁、减少了金属的喷溅，金属收得率可提高0.1-0.5%;
[0018](3)提高了石灰的利用率，石灰消耗可减少3_5kg/吨钢；
[0019](4)底吹终点残锰提高约0.02、.06%，可降低锰铁的加入量；
[0020](5)提闻脱憐率,提闻猛的收得率。
[0021](6)降低氧气消耗>5%，并减少吹炼时间f 2分钟。
[0022]综合效益可实现>5元/t的经济效益，具有很好的实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型的整体结构示意图。
[0024]图2是本实用新型气源主管道的结构示意图。
[0025]图3是本实用新型气体控制柜的内部管路图。
[0026]图4是本实用新型的整体设备组件流程图。
【具体实施方式】
[0027]作为本实用新型的一种实施方式，如图1至图4所示，一种炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统，包括气源主管道1、气体分流包和气体控制柜5，气源主管道I是连接工厂气源到气体控制柜中间的重要控制单元。所述气源主管道I包括外接管道，所述外接管道其中一端与对接接头连接，另一端与气体分流包连接，对接接头是连接工厂气源预留的焊接头。气体进入气体控制柜5需要4-16根支管进行分流，所以安装了气体分流包，根据需要进行分流处理。
[0028]所述外接管道上设置有手动球阀13、过滤器14、气动球阀15和止回阀16 ;作为优选，所述过滤器14为Y型过滤器。外接管道上还设置有手动排气阀12。手动球阀13是作为紧急/意外情况下对气源进行关闭/开启的手动装置；过滤器14对气源杂质、焊渣、管壁剥脱物等较大物体进行过滤的功能，以实现后续气体相对洁净。气动球阀15通过自动化电磁阀控制，通电则气动球阀15气缸进气，打开阀门，断电则气动球阀15气缸气体通过排气口排出，同时通过弹簧反作用力，关闭阀门。在正常的气源主管道I有三组气动球阀15，根据冶炼工艺需求，进行自动/手动气源选择，气源种类包含氮气/氩气/压缩空气；因氮气和氩气同时进入一个氮气或氩气气体分流包3，在冶炼的每个阶段只能使用一种气体，为了防止打开一种气体后反流到另一种气体管道，安装了止回阀16 ;气体进入气体控制柜5需要4-16根支管进行分流，所以安装了气体分流包，根据需要进行分流处理。
[0029]所述气体分流包通过连接管路4与气体控制柜5连接，作为优选，气体控制柜5为两个以上。在本实施例中，所述气体控制柜5为两个。所述气体控制柜5内根据需要安装有不同数量的成套支路控制系统，气体控制柜5通过若干底吹支管6与电炉或转炉连接。为了减少安装占地面积，方便维护等因素选择将相关配件安装在气体控制柜5内，一个气体柜内可安装4套控制系统，根据各客户现场工艺条件进行设计和安装。在本实施例中，作为优选，所述气体控制柜5内每个支路包括手动球阀、氮气或氩气过滤器、氮气或氩气减压器、氮气或氩气旁路阀、空气过滤器、空气启动阀、氮气氩气切断阀、空气旁路阀、定径孔板流量控制调节器、气体流量传感器和气体压力传感器。所述手动球阀是在冷调试、检修、故障维修等情况下使用的手动气体切断、卸压、手动控制阀门，此阀门在投产后使用几率极低；过滤器是保证进入气体控制柜管道的气源洁净度能〈5 μ m,使通过阀门和传感器的气体处于相对洁净状态，减少阀门故障几率，也保障了因气体有污物而导致的的底吹砖堵塞问题。
[0030]气体控制柜5的工作过程如下:
[0031 ] a)气体进入气体控制柜5后，经过精细过滤(精度<5Mffl)，进入压力设定段，调整压力为 0.8Mpa ；
[0032]b)关闭手动阀门、手动空气阀门、手动排气阀门，打开总管入口阀门，出口阀门，此时可进入正常的调试和使用阶段；
[0033]c)给电开启后气体进入定径孔板流量控制调节器进行设定调整到目标阀门开度，在阀后有流量传感器系统进行检测，如检测出的实际流量和阀门开度目标值之间误差大于14NL/min，此时为了实现阀门开度的设定值和实际值基本对应，则自动对定径孔板流量控制调节器进行调整，直到调整到设定值和实际值基本对应；
[0034]当检测阀后压力超出正常值，实际流量不能达到设定报警值，此时自动判断为即将堵塞，满足条件后自动打开旁路进行脉冲式吹堵，如吹堵成功则自动关闭，如吹堵不成功则5min后继续吹堵，直至吹堵成功。
[0035]还包括电气控制系统7，在本实施例中，作为优选，所述电气控制系统7包括控制电脑、PLC中央处理器、DI输入模块、DO输出模块、Al模拟量输入模块、CP以太网通讯模块和ET200MPI网通讯模块。相关模块的连接采用标准背板式连接，由供货厂家之间配套；相关DO模块接对应阀门，以实现送电/断电的开/关功能。通过模块输入转炉炉体相应冶炼信号进行输出的控制，输出24V控制不同阀门开度，和实际流量的检测实现流量的正常控制及实现相关功能。
[0036]PLC中央处理器是作为主程序运转的中央大脑，所有的输出/输入指令和自动化运行均在PLC中通过预先写好的程序进行运作，并将相关检测、设定数据输送到PC进行显示；
[0037]Al模拟量输入模块采集总管压力传感器，支管入口压力传感器、阀前压力传感器、支管出口压力传感器、支管流量传感器等的4-20mA对应信号，并读出相应数值；主要是通过4-20mA电流检测各位置流量、压力传感器所产生的相关电流，并将电流输送到CPU中央处理器进行转化为数字信号，并显示到PC画面里，以方便相关人员检查、分析、判断各种参数数据，并根据相关数据进行计算、编程，使DI/DO模块做出相应的反应，以满足生产工艺
需要;
[0038]DI输入模块是外部参数进入的24V数字量输入信号，包含主管道阀门的开/关到位信号和转炉相关冶炼信号；将转炉冶炼信号、阀门开启/关闭信号等通过24V开关量电信号输送到该模块，再根据不同的输入点和输入时间进行分析判断应该做出什么样的反应；
[0039]DO输出模块是数字量输出模块，该模块每个点接对应的阀门，所有点位根据PLC输出、计算等方式给定的24V电压的开/关控制相应的阀门开启/关闭动作，以实现相应的气源种类选择、流量调整功能；
[0040]ET200MPI网通讯模块是实现将两个控制柜PLC中央处理器联网功能，即2#柜式1#柜的扩展部分。PLC中央处理器主要是根据编写好的程序进行数据采集、运算和执行到相应模块的点位功能。是MPI子网联网模块，是实现将1#、2#、3#等很多的、安装在不同位置的如D1、D0、AI等模块进行通讯的必备配件。
[0041]控制电脑装有WinCC系统，是作为人为干预调整、各种参数设置及相关数据查询的窗口，其与CP模块通过以太网方式相连，读取的数据来源于PLC内部数据；
[0042]在本实施例中，作为优选，所述气源主管道I分为空气主管道和氮气或氩气主管道，所述气体分流包分为空气气体分流包2和氮气或氩气气体分流包3。因氮气和氩气同时进入一个氮气或氩气气体分流包3，在冶炼的每个阶段只能使用一种气体，为了防止打开一种气体后反流到另一种气体管道，安装了止回阀16。
[0043]电气系统的工作过程如下:
[0044]I)氮或氩气气体由主管道根据功能程序选择进入气体分流包，此过程只允许一种气体通过。
[0045]2)分流包气体进入气体控制柜5各支路，完成各支路的供气气源并进行检测，成为管道压力；
[0046]3)每个支路气体进入后进行精细过滤后进入定径孔板流量控制调节器，每个阀门预先设定为不同的流量通径，通过多个阀门的数字量开关控制气体流量，阀门的开关采用DC24V开关量控制，开关速度<4ms ；
[0047]4)正常情况通过定径孔板流量控制器进行流量调整，管道后流量传感器输送信号，当定径阀门开启量与流量传感器数据基本符合时，阀门不再动作；当实际流量〉设定流量时自动关闭部分阀门，以达到设定流量和实际流量的基本符合，<±10NL/min ;当实际流量〈设定流量时自动打开部分阀门，以达到设定流量和实际流量的基本符合，<±10NL/min ；
[0048]5)当阀后压力低于设定值0.18Mpa、实际流量 > 设定参数流量参数两个条件均满足要求，即检测到阀后管道压力低或可能漏气，此时自动开启更多阀门，以保证阀后压力的稳定;
[0049]6)当阀后压力高于报警设定值0.68Mpa、实际流量〈设定参数流量参数两个条件均满足要求，即检测到阀后管道压力高或可能堵塞，此时自动开启更多阀门，以保证设定流量和实际流量的一致性，如还不能达到流量一致则打开旁路进行脉冲式吹气，采用开10秒关2秒的方式进行；
[0050]当旁路关闭后达到设定的检测时间，检测实际流量 > 设定的流量数据，满足工艺要求，此时旁路彻底关闭，如检测实际流量〈设定的流量数据，则旁路继续再次打开。
[0051]本实用新型的工作原理为:
[0052]1、气体由气源主管道I进入，进行粗过滤处理后进入气体分流包，在此期间通过气动球阀进行各种气体的自动化切换；
[0053]2、气体分流包内的气体分别进入对应气体控制柜5内入口，经过精心过滤处理后进入调控管道，调控管道分两支，第一支路先进行减压，再进行流量的正常控制，第二支路仅作为强搅和自动复通时使用；
[0054]3、所有的气体流量均通过PLC实现自动化控制，操作人员在PC机进行操作；
[0055]4、在第一支路气体流量正常控制过程，稳定阀前压力，根据阀后压力的微量波动进行气体流量的微量调整，以实现无论炉内钢水温度梯度、合金成分、气体入炉膨胀量等因素导致反压力如何变化，钢水液面始终处于稳定搅拌状态；
[0056]5、系统与转炉冶炼信号联网，实现全程自动化控制功能，在冶炼的不同阶段，根据信号，自动供应相应气体种类，并根据设定好的模式在冶炼各个阶段自动调整流量；
[0057]6、在出钢完成后稳定小流量供气使炉渣形成“沙丘样”透气结构，为实现底吹全程有效打好良好基础。
[0058]以上对本实用新型所提供的一种炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的结构及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的结构及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。对本实用新型的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求可规定的构思和范围。
【权利要求】
1.一种炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统，其特征在于:包括气源主管道、气体分流包和气体控制柜，所述气源主管道包括外接管道，所述外接管道其中一端与对接接头连接，另一端与气体分流包连接，所述外接管道上设置有手动球阀、过滤器、气动球阀和止回阀；所述气体分流包通过连接管路与气体控制柜连接，所述气体控制柜内安装有若干支路控制系统，气体控制柜通过若干底吹支管与电炉或转炉连接，还包括电气控制系统。
2.根据权利要求1所述的炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统，其特征在于:所述气体控制柜内每个支路包括手动球阀、氮气或氩气过滤器、氮气或氩气减压器、氮气或氩气旁路阀、空气过滤器、空气启动阀、氮气氩气切断阀、空气旁路阀、定径孔板流量控制调节器、气体流量传感器和气体压力传感器。
3.根据权利要求1所述的炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统，其特征在于:所述电气控制系统包括控制电脑、PLC中央处理器、DI输入模块、DO输出模块、Al模拟量输入模块、CP以太网通讯模块和ET200MPI网通讯模块。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统，其特征在于:所述气源主管道分为空气主管道和氮气或氩气主管道，所述气体分流包分为空气气体分流包和氮气或氩气气体分流包。
5.根据权利要求4所述的炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统，其特征在于:所述气体控制柜为两个以上。
6.根据权利要求5所述的炼钢厂转炉或电炉底吹气体控制系统，其特征在于:所述过滤器为Y型过滤器，外接管道上还设置有手动排气阀。
【文档编号】C21C7/072GK203668451SQ201320717547
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】雷俊虎 申请人:成都华瑞德冶金设备有限公司