某鋼公司120噸 LF鋼包精煉爐短網及電氣控制簡介

李濤+馬勝武

摘 要：LF（Ladle Furnace）爐是70年代初期在日本發展起來的精煉設備。由于它設備簡單，投資費用低，操作靈活和精煉效果好而成為冶金行業的后起之秀，在日本得到了廣泛的應用與發展。LF爐所處理的鋼種幾乎涉及從特鋼到普鋼的所有鋼種，生產中可視質量控制的需要，采用不同的工藝操作制度。在各種二次精煉設備中，LF爐的綜合性價比高。精煉爐作為一個復雜的冶煉系統，爐內溫度受各種因素的影響。從初煉爐（如EAF、BOF）出鋼開始，出鋼過程中的能量損失，受到鋼包物理參數影響。運輸時間的長短，吹氬量的多少也影響鋼水溫度。合金料，循環冷卻水，煙氣煙塵，電極，變壓器等構成了整個精煉爐溫度模型的基礎。

關鍵詞：短網；變壓器；PLC；精煉爐

一、LF鋼包精煉爐主要功能

1、電弧加熱升溫

2、鋼水成分微調

3、脫硫、脫氧、去氣、去除夾雜

4、均勻鋼水成分和溫度

5、改變夾雜物的形態

6、作為轉爐、連鑄的緩沖設備，保證轉爐、連鑄匹配生產。

二、 某鋼精煉爐作業工序流程

鋼包吊至鋼包車上→連接吹氬管、試氣→鋼包車開至加熱工位→爐蓋和電極下落到位→測溫取樣確定加熱制度及成分微調→加渣料及合金料→送電加熱精煉→測溫取樣→爐蓋、電極升起→鋼包車開出加熱工位→喂絲→加保溫劑→軟吹氬及氣洗→斷開吹氬管及吊出鋼包

三、短網

從變壓器二次端頭到電極的二次母線設備總稱短網。短網的電參數對精煉爐的正常運行起作決定性的作用，精煉爐的生產率、爐襯壽命、功率損耗及功率因數等在很大程度上都取決于短網的電參數的選擇。 某鋼精煉爐短網主要由水冷補償器、水冷電纜、導電橫臂、電極、電極夾持器等部件組成。短網具有以下特點：

1）電流大.

2）長度短。

3）結構復雜。

4）工作環境惡劣。

四、電氣及自動化控制

1.高壓電控系統

用于精煉爐變壓器一次側電源合閘和分斷，充分考慮對高次諧波的抑制及各種過電壓對爐變絕緣及高壓元件的影響。主要由進線柜、爐變真空開關柜及保護裝置組成。

1）進線柜包括隔離開關，主要用來隔離電源，便于安全檢修；另外還包括電壓互感器完成電量計量及保護；氧化鋅避雷器裝置能防止真空斷路器斷電時形成操作過電壓對電壓互感器的沖擊。

2）真空開關柜一臺，包括斷路器（西門子）手車、電流互感器，斷路器采用彈簧操作機構，可以進行遠距離操作，完成變壓器電源的接通和分斷；真空斷路器合閘回路，采用防跳裝置，克服了真空觸頭反復合、分導致的電弧重燃，有效的延長了觸頭壽命。真空開關柜還包括微機綜合保護裝置，用于電量計量及電流速斷保護、反時限過流保護、監控和數據采集（其中有功、無功電度具有脈沖輸出）、低電壓保護及變壓器保護等。

3）保護裝置包括氧化鋅避雷器及阻容吸收裝置，能有效防止操作過電壓和浪涌過電壓對變壓器和電壓互感器絕緣可能造成的危害。

2.低壓電控系統

低壓電源來自于煉鋼新區中控樓配電室轉爐二段進線，斷路器額定電流1000A，MCC為液壓系統、鋼包回轉臺、加料系統、吹氬系統、、喂絲系統、測溫及輔助系統等精煉爐設備提供動力及控制電源，配合PLC能夠實現相關設備的精確控制以滿足工藝要求。系統控制回路采用隔離變壓器，由各分路自動開關饋送給各個系統以保障控制回路穩定可靠。

3.儀表控制系統

儀表控制系統主要完成鋼水溫度測量；冷卻水流量、溫度、壓力測量；氬氣流量及壓力測量、加料稱量。儀表控制系統采用電氣、儀表、計算機一體化設計，由儀表、PLC及上位機LCD組成；主要特點是采用上位機LCD顯示和儀表顯示相結合，方便操作人員觀察。能把工藝生產有關的數據進行傳送和采集，所有被檢測的工藝參數，一旦出現故障和報警，上位機LCD屏幕上就會報警顯示。

4.自動化控制系統

自動化系統由一套電極調節PLC控制系統和一套LF爐本體PLC控制系統、上料PLC控制系統及兩臺計算機操作站及工業以太網組成。具備和二級站通訊的功能，并預留出足夠的擴展空間。

最為關鍵的事電極升降PLC控制站，其配置了相應的AI/AO，DI/DO模塊及通訊模塊，用于現場弧流、弧壓及相應工藝信息，電極位置狀態的采集，進行系統控制、調節。PLC的輸入，輸出全部采用隔離。電極升降調節系統是一個相對獨立的PLC系統，若發生局域網故障，它仍能獨立完成電極自動升降的功能。同時又與一級局域網相連接，能很方便的與網絡上其它節點通訊。電極升降控制的目的是通過液壓站比例閥，調節電極末端距鋼液面的距離， 來保證冶煉過程中電量的狀態變量跟蹤優化后的輸入功率設定點。

五、主要設備及功能

1.電極升降裝置

電極升降立柱用鋼板及無縫鋼管焊接成的“菱型（V型）”構件，內腔裝設獨立的立柱升降油缸。

2.水冷系統

為設備各冷卻點提供相應的冷卻水以確保設備的安全可靠運行。將所檢測的溫度、水壓及流量信號送至PLC。當壓力過低、溫度過高時、流量過低，控制室將有聲光指示和報警。設備的所有的水管聯結采用螺紋聯接。

3.液壓系統

1）泵站的高壓柱塞泵選用原裝進口恒壓變量柱塞泵，其配置的驅動功率約為30KW；共三套，兩用一備。

2）閥站的三相電極升降調節采用三個進口電液比例閥；爐蓋升降系統采用DN10三位四通電液閥并備有雙單向節流閥（具有液壓鎖功能）；電極松開控制系統采用DN6二位四通電液閥控制。

3）油箱設有溫度控制器（高/低溫度）及液位計以對液位（高/低）發訊器，用于對系統進行報警和發訊。同時配有循環過濾冷卻/加熱系統及其他附件；液壓介質為阻燃水-乙二醇，油箱及管路采用不銹鋼材質。

4）蓄能器裝置主要功能為滿足事故狀態下， 將電極及爐蓋提升一定高度使鋼包回轉臺可以開出，同時也起到平衡液壓系統壓力作用；另外蓄能器配有壓力保護和切斷卸荷裝置。

4.精煉爐變壓器

變壓器為鋼包精煉爐的冶煉過程提供熱力學條件。主要設備包括變壓器本體和各種附件、儲油柜，MR有載調壓開關及儲油柜，板式油水冷卻器及其操作箱。

2011年3月29日， 某鋼公司精煉爐熱負荷試車一次性成功。3月30日，45#鋼坯順利過拉矯機，成份全部合格。4月20日，PC鋼棒用30MnSi新鋼種順利開發生產，標志著公司新產品開發邁出了堅實的一步。數年來一系列的生產過程中，精煉爐設備未出現較大影響安全、生產故障，運行基本平穩。