張學(xué)軍1 趙德成2 王治彬 劉勇
（山東 日照市 嵐山區(qū) 日照鋼鐵有限公司 276806）
摘 要：鋼廠精煉爐和轉(zhuǎn)爐鋼包均未實(shí)現(xiàn)底吹自動控制且無計量，吹氬量僅憑借操作人員經(jīng)驗(yàn)判斷，有很大的不確定性，吹氬效果沒有一個定量分析，造成氬氣浪費(fèi)，吹氬效果也不好，對產(chǎn)品質(zhì)量提升產(chǎn)生制約，且全程需要人工插拔氬氣管，不僅費(fèi)事費(fèi)力，也直接威脅著作業(yè)人員的安全。
關(guān)鍵字：鋼包車；吹氬；自動；連接；設(shè)備
0 引言
目前現(xiàn)場有5臺精煉爐和4臺轉(zhuǎn)爐均未實(shí)現(xiàn)底吹自動控制，鋼包底吹氬管道還是人工拔接，費(fèi)事費(fèi)力還直接威脅著作業(yè)人員的安全，并且全程無計量，吹氬量僅僅是憑借操作人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，有很大的不確定性，對吹氬效果沒有一個定量的分析，造成氬氣的浪費(fèi)且吹氬效果不好，對提升產(chǎn)品質(zhì)量造成制約。為了降低勞動成本，提高人員作業(yè)安全系數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動化水平，準(zhǔn)備對轉(zhuǎn)爐、精煉鋼包車吹氬連接方式進(jìn)行改造。
1 原設(shè)備結(jié)構(gòu)
精煉爐底吹系統(tǒng)能夠?yàn)閮蓚€工位的鋼包同時進(jìn)行吹氬控制，并且每座鋼包的兩塊透氣磚可分別獨(dú)立的進(jìn)行流量控制。流量控制儀可檢測每塊透氣磚的透氣性能，當(dāng)某塊透氣磚透氣性能變差時，可實(shí)現(xiàn)流量自動補(bǔ)償控制，確保兩塊透氣磚的性能均衡。兩個現(xiàn)場操作箱放置于鋼包爐操作平臺上，可分別控制并顯示吹入每塊透氣磚的氬氣流量，以方便現(xiàn)場操作人員的操作；鋼包爐操作平臺上設(shè)有手動吹氬管道以防控制系統(tǒng)故障時，操作工可手動操作吹氬，確保煉鋼過程正常進(jìn)行。
該系統(tǒng)具備以下功能：
1）智能氣體流量控制儀能夠?yàn)閮蓚€工位的鋼包同時吹氬，并可獨(dú)立控制吹入每個透氣磚的流量大小。
2）測量精度：±1﹪測量范圍。
3）具有氣源壓力低、漏氣報警、堵塞報警等報警功能。
4）監(jiān)控畫面能夠?qū)崟r顯示底吹氣體設(shè)定與實(shí)際流量。智能氣體流量控制儀能夠通過電腦畫面輸入設(shè)定流量，并能夠根據(jù)設(shè)定流量快速調(diào)節(jié)，使實(shí)際流量達(dá)到設(shè)定值，達(dá)到精確吹氬效果。爐前操作箱也可操作設(shè)定使用流量的大小，同時有實(shí)時流量顯示。
5） 系統(tǒng)具有吹氬時間、累積流量等顯示，并設(shè)有歷史曲線可供查詢、報警記錄等畫面。
2 鋼包吹氬裝置結(jié)構(gòu)及功能原理
鋼包預(yù)吹氬快速安裝裝置包括包車接頭裝配和鋼包接頭裝配（如:圖2），包車接頭裝配安裝在鋼包車上，鋼包接頭裝配安裝在鋼包側(cè)下方。包車接頭裝配連接進(jìn)氣管路，其通氣軸的球面配合鋼包接頭裝配內(nèi)的錐面，通過球面墊和彈簧壓緊和調(diào)整包車接頭裝配和鋼包接頭裝配配合的誤差，保證結(jié)合面密閉。鋼包接頭裝配內(nèi)有單向密封裝置，可密閉空氣和灰塵，防止不吹氬氣時空氣和灰塵進(jìn)入鋼包鋼水內(nèi)。
3 改造方案具體內(nèi)容
1）吹氬裝置系統(tǒng)的組成：鋼包導(dǎo)向裝置+鋼包車吹氬裝置+鋼包與鋼包車的定位裝置,（如：圖1）。
2）吹氬裝置系統(tǒng)示意圖如下：
圖1 圖2
3）改造方案：
a、吹氬裝置系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)是由焊接安裝在鋼包側(cè)面上的導(dǎo)向裝置（序號4），以及安裝在鋼包車上的吹氬裝置（序號1）和鋼包車定位裝置（序號8）三部分組成。
b、其自動吹氬氣接通過程時：通過鋼水包坐在某個需吹氬的工位上，經(jīng)導(dǎo)向裝置糾正偏差后，并依靠下部吹氬裝置所特有的360°可調(diào)整位移頂桿系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對位，同時下部吹氬裝置的頂桿將導(dǎo)向裝置的單向閥頂開，從而完成了整個吹氬管路的自動接通。若鋼水包起吊離開，則由單向閥自動關(guān)閉氬氣，以完成自動吹氣和斷氣的功能。
c、老式吹氬裝置中的鋼包通過“目測”找正，可靠性非常低，吹氬裝置經(jīng)常被撞壞，導(dǎo)致漏氣；自動吹氬裝置的彈簧保護(hù)罩是石棉布織成，鋼水飛濺經(jīng)常導(dǎo)致石棉布保護(hù)罩被燒毀，從而導(dǎo)致彈簧被進(jìn)入鋼渣或者異物，使彈簧失去彈性無法自動吹氬，給煉鋼帶來極大安全隱患，同時也極大影響煉鋼質(zhì)量。通過增加鋼包車定位裝置、改進(jìn)吹氬裝置的結(jié)構(gòu)形式和改進(jìn)吹氬裝置零部件的原材料性能，使得吹氬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，吹氬效果更好。
d、自動吹氬裝置的技術(shù)參數(shù)為：
①、氬氣管網(wǎng)壓力：P=0.6～1.6 MPa
②、氬氣流量：80 Nm3/h
③、氬氣流量調(diào)解范圍：80 Nm3/h～150 Nm3/h
④、所有方向運(yùn)動公差：±50 mm
⑤、試驗(yàn)壓力：P=2.5 MPa
⑥、泄漏率：＜0.05%
⑦、水平位移：±50 mm
垂直位移：±50 mm
e、導(dǎo)向裝置安裝在鋼水包的加強(qiáng)圈下方，大約與鋼包耳軸成45度角位置，在其上面設(shè)置一個保護(hù)罩，以防鋼水噴濺在其裝置上。吹氬裝置焊接在鋼包車上，其位置在鋼包坐在車上后對應(yīng)于導(dǎo)向裝置中心處。
f、目前現(xiàn)場有煉鋼工位、LF爐工位和RH爐工位。吹氬裝置系統(tǒng)的改造就在這些設(shè)備上展開。鋼包上安裝對應(yīng)的導(dǎo)向裝置。鋼包車上安裝對應(yīng)的吹氬裝置和鋼包定位裝置，需要安裝定位好，并且在和導(dǎo)向裝置配合時要求鋼包的水平和垂直誤差不超過15mm。
4 優(yōu)點(diǎn)
1）安全高效：它取代了原人工快速接頭連接，避免了操作工在高溫危險區(qū)插拔軟管造成的意外傷害和鋼包翻渣燒壞吹氬管道，自動吹氬接頭要求鋼包在鋼包車上坐包時，接頭自動完成連接。
2）節(jié)能環(huán)保：原結(jié)構(gòu)容易被鋼包翻渣燒壞吹氬管道而造成泄漏等缺陷，造成氬氣大量浪費(fèi)，現(xiàn)有自動接頭連接可靠，密封性好，具有保護(hù)裝置，氬氣不會泄漏。
3）操作人員不必登上布滿鋼水渣的鋼水包車即可輕易的將氬氣管連接到氬氣管接頭上，操作容易，有效避免了操作人員因上下鋼水包車而帶來的安全隱患。
4）母體裝置內(nèi)部具備單向截止功能。當(dāng)吹氬結(jié)束時，透氣磚到母體裝置和管線內(nèi)壓力與鋼水及外界大氣壓成正比，防止透氣磚堵塞。
5 結(jié)論
通過本次系統(tǒng)升級改造后，全流程精準(zhǔn)溫控和低熱損控制技術(shù)實(shí)施，各工序溫度控制實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化、科學(xué)化和減少過程熱損失，實(shí)現(xiàn)全流程低能耗生產(chǎn)。在爐前調(diào)節(jié)好氬氣后，隨著冶煉過程的進(jìn)行，精煉爐可以通過工控機(jī)在主控室控制，可以根據(jù)脫硫、合金化、升溫、軟吹等過程需要，選擇強(qiáng)吹、中吹、軟吹等吹氬模式，也可以在爐旁通過電位器調(diào)節(jié)，方便快捷，對透氣性不好的可以選擇旁通吹氬，吹氬量通過PLC進(jìn)行計量，實(shí)現(xiàn)高效低能耗冶煉且有利于品種鋼的開發(fā)。
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