rh钢水环流控制技术

rh钢水环流控制技术（共2篇）

rh钢水环流控制技术 篇1

放射源钢水液面自动控制

安全技术操作规程

受控状态：受拟制部门：通才炼钢厂审 核：王如伦批 准：田利华

2015年5月1日发布

控

2015年5月1日实施

放射源钢水液面自动控制安全技术操作规程

1、目的适用范围

连铸结晶器使用的Cs-137放射源，是放射性有害物质，使用不当会对人体造成伤害，为保证职工和放射源的安全特制定本办法。

本规程适用于与放射源操作和使用有关的生产技术人员。

2、术语/定义 2.1术语： 2.2定义：

3、工作内容及要求

3.1炼钢厂放射源安全管理领导小组： 组 长： 厂长

副组长： 主管安全生产副厂长 安环科科长 成 员： 连铸车间主任 连铸浇钢三班机长 3.2安全管理细则

3.2.1广泛宣传辐射环境保护知识，宣传普及电磁辐射、电离辐射、辐射防护等方面的科学知识，提高职工的辐射环境保护意识，制定放射源安全规程，组织职工对放射源进行专项培训，经考试合格后方可上岗操作。

3.2.2连铸车间根据放射源包装大小制作放射源保管柜，尺寸规格、防盗措施按生产厂家提供的信息完成，安全环保科负有监管权。放射源保管柜做好后，安环科把放射源交给连铸车间，连铸车间登记接收时间及放射源状况，并做好放射源出入库管理台帐。

3.2.3连铸机电器设备安装调试基本正常后，进入液面自动控制系统的 放射源钢水液面自动控制安全技术操作规程

管线电气安装，然后车间安排具体人员把放射源装入结晶器内，并做好放射源出入库管理台帐。其间在调试安装阶段的安装及取出存放指定专人负责，并做好记录，全程跟踪。

3.2.4放射源投入正常使用后，车间指定专人对放射源负责全面管理，甲、乙、丙三班机长分别负责当班放射源管理。放射源纳入交接班，机长专人交接，对放射源数量及状况进行交接（若是生产，可以以每流液面自动控制正常为准），出现数量不符，交班方不得离开现场，并立刻联系车间进行处理。

3.2.5放射源的库存柜钥匙由机长交接班，存取放射源由机长和车间负责人两人操作（实行双人双锁制），其他人员严禁掌管库房钥匙。放射源出入库必须填写《放射源出入库台账》，并由出入库人员和管库人共同签字。

3.3放射源操作

3.3.1Cs-137放射源的安全存放步骤：

3.3.1.1 拆卸、安装必须由由机长或机长安排专人负责操作。3.3.1.2放射源源柱必须存放在铅罐或结晶器中，任何时候都不能单独裸露在其它任何地方。

3.3.1.3长期不使用时，放射源必须由专人放入铅罐并存放入放射源存放库的存放铁箱内，锁好铁箱后把房间铁门锁上，不得随便乱放置，保管人应认真检查，防止放射源丢失。

3.3.1.4放射源存放库由保管人负责看管，并设有监控器，在公司总调进行实时监控，以防丢失。

3.3.2结晶器上安装Cs-137放射源的安全操作步骤：

放射源钢水液面自动控制安全技术操作规程

3.3.2.1打开存放房铁门后，打开存放铁箱门，取出铅罐。

3.3.2.2把铅罐搬运到浇钢平台结晶器附近，打开结晶器放射源水套的顶盖，从铅罐中取出源棒放入放射源水套中。

3.3.2.3拧紧顶盖，用石棉布等把顶盖上的孔做好保护，以免被冷钢封死影响拆卸。

3.3.3从结晶器中取出源棒的操作： 3.3.3.1 去掉结晶器上的保护石棉布。

3.3.3.2打开存放放射源的铅罐盖，打开放射源水套的顶盖，用工具把源棒取出来。取出操作时时间要短，迅速的把源棒放入铅罐中，盖好顶盖。

3.3.3.3将取出的源棒按3.3.1操作。3.3.4更换结晶器时，装卸放射源的操作步骤：

3.3.4.1去掉结晶器上保护石棉布。打开存放放射源的铅罐盖，打开放射源水套的顶盖，用工具把源棒取出来。取出操作时时间要短，迅速的把源棒放入新结晶器的放射源水套中。

3.3.4.2拧紧顶盖，用石棉布等把顶盖上的孔做好保护，以免被冷钢封死影响拆卸。

3.4放射源出现损失、融化等现象时，要立即向上级部门报告，必要时可组织人员撤离，并封锁辐射区域。

4、相关/引用文件

本文件发布时，所引用文件均为有效版本，所有文件均会被修订，使用本文件的各单位应使用下列文件的最新有效版本。

rh钢水环流控制技术 篇2

RH钢水环流控制是RH真空脱气处理中的一项重要工艺过程,钢水的环流速度对钢水脱气处理质量有着重要影响。宝钢集团上海梅山钢铁股份有限公司炼钢厂1#RH炉环流系统改造前浸渍管环流气体管网分为4个支管,每个支管设1个流量调节阀,每个支管再分为3个支路,4个支管共12个支路均分流量为0～1 400 L/min的环流气体,支路上没有设置流量计和流量调节阀。总管也没有设置流量计,而是采用4个支管流量的总和作为总管流量,总管流量采用串级回路进行控制。系统改造前在钢水处理过程中发生过多次环流管被钢水堵住的现象,致使环流气体不能驱动钢水进行良好的循环,最终造成RH炉不能进行真空处理作业。由于支路上没有安装流量计,所以主控室内的HMI上也无法显示支路上环流气体流量的具体数值。另外,梅钢1#RH炉在环流气体总管前未设置保持气体压力稳定的储气装置,导致在真空处理过程中环流气体压力波动较大,控制系统改造前统计RH环流气体波动次数为平均每月10次。为了杜绝因为RH炉环流管被堵或环流气体波动而造成的RH炉不能正常进行真空处理的情况,2009年9月上海宝信软件股份有限公司梅山设计院对环流系统进行了技术改造,改造后的环流控制方式为对12个支路均可进行流量调节。

1 RH真空精炼炉钢水循环原理

RH炉钢水真空循环原理类似于“气泡泵”的作用[1]。RH环流气吹氩管采用的是在上升浸渍管的耐火材料周围埋进吹气管,从吹气管中吹入气体(Ar或N2)的一种方法。整个钢水冶炼反应是在砌有耐火衬的真空槽内进行。真空槽的下部有两个带耐火衬的浸渍管,上部装有热弯管,气体由热弯管经气体冷却器至真空泵系统。钢水处理前,先将浸渍管浸入待处理的钢包钢水中。当真空槽抽真空时,钢水表面的大气压与真空槽内的压差迫使钢水朝浸渍管里流动。与真空槽连通的两个浸渍管,一个为上升管,一个为下降管[2],由于上升管不断向钢液吹入Ar或N2,吹入的气体受热膨胀,从而驱动钢液不断上升,流经真空槽钢水中的Ar,N2和CO等气体在真空状态下被抽走。脱气的钢水由于密度增加再经下降管流入钢包,就此不断循环反复。

2 改造后的系统构成

2.1 硬件组成

改造后的RH真空精炼炉环流气体控制系统由Ar和N2流量测量及调节装置、PLC系统、供电系统及配套附件等组成,PLC系统的选型与主生产PLC系统保持一致,为罗克韦尔公司的PLC系统,系统框图如图1所示。

PT101,PI101—压力变送器和显示表;FT101～112—流量变送器;FV101～112—流量调节阀;FIC101～112—远程显示。

在Ar(或N2)接入真空槽的环流气体总管前增加相应储气罐,并安装自力式减压阀,保证进入环流总管前的气体压力基本保持不变。在环流总管道上设一个压力变送器(量程为0～1.6 MPa),把检测到的压力传送到主控室的HMI上。在接入环流气体总管前部,在Ar和 N2两气体管道上分别设置一个切断阀,用于控制Ar和N2的切换。12个支路上都设置1个质量流量计[3]和1个流量调节阀,流量测量设有压力补偿。总管流量统计方式未作改动。

2.2 软件组成

应用软件的开发采用罗克韦尔自动化公司的Logix5000软件;采用工业PC机作为操作站,完成现场实时数据的采集、设备的监视与控制;操作站与控制站之间采用Ethernet网络连接,操作站采用Microsoft Windows XP操作系统和罗克韦尔自动化公司的监控软件RSView 32作为开发和运行环境,实现画面操作、报警、趋势记录等功能。

2.3 网络结构

利用专用的Ethernet网实现系统的客服端/服务器结构。1～3#PLC通过ControlNet实时控制总线构成一个系统。改造后通过在原有的1#PLC机架上新增1756-DNB模块,使之能够下挂DeviceNet网络,如图2所示。现场的集成式阀站采用AB Flex I/O远程通信站进行控制。

3 控制原理

环流气体流量能够根据设定值自动进行调节,并且能够在某些支管堵塞的情况下实现流量的自动分配和动态补偿。环流气体的控制回路[4]如图3所示。

图中主PID控制器是一个虚拟的PID控制器,需要设定的值只有环流气体的设定流量,其中12个支管过程反馈的流量PV值之和作为主PID控制器的输入值,通过参数的设定,可调节输出值MV。主PID控制器的MV除以12后,平均分配给12个PID控制器,作为各支管PID控制器的SV。12个PID控制器PV采集于12个支管的流量变送器,而各支管PID控制器的MV控制各自支管上的流量调节阀。采用此控制方式后,当其中某个支管发生堵塞后,由于流量减小,此时PLC会自动调节其他调节阀的开度,以此来满足环流气体的流量。

4 程序设计及画面操作

(1)修改PLC原有程序,在RH炉HMI上增加手动和自动调节方式。在手动方式下可以根据需要调节流量调节阀的开度来调节每条支路的流量。在自动方式下,系统按照设定的总流量自动平均分配每条支路的流量;还编制了流量和压力的自适应控制程序,以此对某些支管发生堵塞等问题进行优化调整。

(2)环流气体的种类选择。环流气体的种类选择和相应的切断阀控制分为自动方式和手动方式。自动方式时N2阀和Ar阀根据一定的条件自动开闭;手动方式时N2阀和Ar阀的开闭由操作人员在HMI上操作。

(3)环流气体的流量控制。根据钢种的不同,在不同的处理阶段采用不同的流量设定,一般设定在1 000～1 400 L/min范围内。在非脱气处理时则是简单地根据操作人员手工设定值进行控制。在非处理工位时,N2流量采用定值控制,设定值为600 L/min。

(4)当发现某个支路偏离正常流量时,可在画面减少“串级调节数”,并且将封堵支路选择自动或者手动方式设定流量功能,将封堵的支管流量分配到其他支管,以弥补总管流量的损失,最终满足工艺生产的要求。

(5)每个支管可以进行串级(CAS)、自动(AUT)、手动(MAN)控制方式选择[5]。

1)CAS方式。此方式下的设定值变动来自2张设定表(正常设定表、非常设定表),由操作人员根据具体情况选择。正常设定表内容由L2在钢包到达时下达给L1,给出模式号Pattern No.进行流量调整和环流气体种类的开闭,L1不可以修改。非常设定表由操作人员在画面上设定,即时设定即时有效,一般是在正常设定表不符合当前处理工况时选用,且仅在当前一个处理周期内有效。每炉次处理开始或结束时,系统默认切换到正常设定表。设定表中分7个阶段,即:脱气前,阶段1～阶段5和脱气完,每段各有一个设定值。非常设定表中的阶段2～阶段4的设定值可在HMI上修改。处理开始后,根据脱气处理所处的时间判断所处的阶段,再查表得到环流气体流量的设定值,进行控制。

2)AUT方式。根据当前钢种特殊的工艺要求,人工设定环流气体的种类,然后由操作人员手动进行设定,即时设定即时有效,实现定值控制,保证按照设定的总流量自动平均分配每个支路的流量。

3)MAN方式。操作人员根据需要手动调节流量调节阀的开度,以此调节每个支路的流量;人工进行切断阀门的开/关,进行气体种类的切换。正常情况下通常不采用该方式。

5 结束语

改造后的环流气体控制系统具备了以下功能:

(1)环流气体流量能够根据设定值自动进行调节,并且能够在某些支管堵塞的情况下实现流量的自动分配和动态补偿。

(2)通过精确的环流支路流量控制,减小了真空处理过程中环流气体压力波动,稳定了生产工艺。

(3)通过工艺实验和计算,摸索出环流气体流量和真空室内钢液反应界面的关系参数。

(4)通过环流氩气总流量和废气总流量数据的检测,由质谱仪进行分析后,使用一系列公式,计算出真空系统的泄漏量,用于分析真空系统的工作状态并指导检漏工作,确保超低碳钢的顺利生产。

经过现场使用验证,改造后的环流气体控制系统在总体设计和安装上能够满足现场的生产需求,同时极大地提高了设备的精度和稳定性。RH环流系统改造后,设备运行率大于99.5%,与原环流系统相比有很大改善。控制方式上的改进,使新系统很好地抑制了环流管堵塞的现象,没有发生过因严重的浸渍管堵塞而导致生产中断的情况。新系统还在控制精度上有很大的提高,单支管的精度能达到满量程的±2%,从而使气泡在上升过程中更均匀细化,避免出现气泡“短路”现象,同时也能够更好地提高钢水循环效果和钢水成分混合效果。由此可见,梅钢RH精炼炉环流系统的技术改造是成功的,值得其他钢铁企业借鉴和推广。

摘要：宝钢集团上海梅山钢铁股份有限公司炼钢厂1#RH真空环流控制系统改造前由于采用一阀控多管,因而导致浸渍管经常发生堵塞、环流气体异常波动等问题,改造后,控制系统改为每个支管的每路管道单独采用质量流量计和流量调节阀,对气体流量进行调节,在整个系统的优化控制下,实现了环流气体流量的精确控制。本项目的实际成功运行可为其他炼钢企业提供借鉴。

关键词：RH真空精炼炉,环流控制,串级回路,质量流量计,PID调节

参考文献

[1]赵沛.炉外精炼及铁水预处理实用技术手册[M].北京:冶金工业出版社,2004:357.

[2]唐爱文,型敏,刘锋.莱钢1#RH精炼炉设备控制功能概述[J].莱钢科技,2007(3):82-84.TANG Ai-wen,XING Min,LIU Feng.A brief account of the control functions of the equipment for the No.1RH re-fining furnace in Laigang[J].Laigang Science&Technol-ogy,2007(3):82-84.

[3]王树青,乐嘉谦.自动化与仪表工程师手册[M].北京:化学工业出版社,2010:236.

[4]王昌才.RH真空环流的过程控制[J].冶金自动化,2007,31(2):33-36.WANG Chang-cai.Process control of RH vacuum circula-tion[J].Metallurgical Industry Automation,2007,31(2):33-36.