PLC在太钢RH真空处理装置中的应用

　　1  引言
 　   炉外精炼是在一次熔炼炉(转炉、电炉等)外进行的冶炼过程，进行温度调整、脱气、去除夹杂物及有害杂质、调整成分等。RH真空处理是炉外精炼中的一种重要流程和设备，它是由德国鲁尔(Ruhrstahl)公司和海罗尔斯(Heraeus)公司共同设计的，故名RH法。如图1所示，下部设有两根环流管的脱气室，脱气处理时，将环流管插入钢水，靠脱气室抽真空的压差使钢水由管子进入脱气室。同时从两根管子之一(上升管)吹入驱动气体(通常为氩气)，利用气泡泵原理抽引钢水通过脱气室和下降管产生循环运动，并在脱气室内脱除气体。由于RH法的特点及优越性，其技术不断扩展，伸展而为RH-KTB(KTB意为川崎钢铁公司顶吹氧)、RH-OB(带升温的循环真空脱气处理)、RH-PB(循环真空脱气-喷粉处理)等。
 

　　　　　　　　　　　　　　　　图1    RH-OB设备示意图

   　 太原钢铁公司是国内以生产不锈钢、硅钢为主的特殊钢企业，它从德国曼内斯曼德马克-麦索公司引进8Ot-RH

真空处理装置，投产后，巳精炼出[C]<30x10-6的钢种，使用效果良好。

   　 太钢RH真空处理装置的特点是:
   　 (1) 真空室采用双室平移交替式，钢包采用钢包车运送和液压顶升方式;
   　 (2) 设有贮料能力大、数量足够的高位料仓，以满足多钢种的要求和今后发展。铁合金称量和加料系统设有精调与细调，以确保合金化的精度和速度;
   　 (3) 采用大抽气能力的蒸汽喷射真空泵，装备有真空度自动控制系统和高压水清洗装置;
   　 (4) 采用地下皮带运输机和垂直皮带运输机相结合的方式把铁合金由地面运送到高位贮料仓，占地面积少;
   　 (5) 预留RH顶吹氧枪位置，在未装氧枪前，装备真空室煤气加热系统和石墨棒直流电加热系统，以提高内衬温度并防止内衬结瘤;
   　 (6) 装备包括全自动喷补机、真空室部件更换和维修设备，以缩短辅助作业时间;
   　 (7) 设有铁合金上料及称量时的收尘装置。

   　 2  自动化系统配置及其功能
   　 2.1  系统配置
   　 太钢80tRH真空处理装置自动化系统配置如图2所示，仪表、电气一体化。系统中采用而西门子公司的S5-155U型PLC执行测量、控制与监控等功能，其控制范围包括钢包顶升系统、真空泵系统、铁合金上料与加料及称量系统、测温与取样及定氧系统、真空室煤气加热系统、真空室插入管吹氩及吹氮系统、设备冷却水系统、真空室底部及插入管烘烤系统、能源及水处理系统等。
 

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　　　　　　　　　　　图2    太钢80t－RH真空处理装置自动化系统配置

    　系统配备的主要检测仪表有引进仪表和国内配套仪表。引进仪表包括钢水测温、定碳、定氧装置，真空烧嘴自动点火器，ABB公司的麦氏真空计，荷兰飞利浦公司的PR62系列电子秤和P01581型配料控制器等，国内配套仪表包括ST-100系列智能式压力变送器和差压变送器，K300系列电磁流量计，LDK系列电磁流量开关，超声波料位计(测量料仓料位)和电容式料位计(测量水位)。

   　 2.2  主要控制功能
   　 (1) 数据采集。采集的数据包括钢包顶升系统的钢包钢水重量称量;真空室系统的耐火材料内衬温度;真空泵系统的冷凝器冷却水流量、压力和温度，蒸汽总管流量、压力和温度，蒸汽喷射泵的蒸汽压力，废气流量、压力和温度，真空室真空度等;铁合金系统的各料仓料位，0.5m3和2.7m3真空料罐真空度;真空室煤气加热系统的主烧嘴煤气、氧气、空气的流量和压力，点火烧嘴煤气及压缩空气压力，真空室加热温度，排气烟罩内压力;钢水测温定氧系统的钢水温度和氧含量;真空室插入管吹氩吹氮系统的氩/氮支管流量和压力;设备冷却水系统的各冷却点的冷却水流量、压力和温度;真空室底和插入管煤气烘烤系统的煤气和空气的流量、压力;真空处理水系统的净循环水水位、温度、压力和流量;能源介质系统的压缩空气、氧气、氩气、氮气、焦炉煤气、水等总管流量、压力等。

   　 (2)

数据处理。对所采集的数据进行处理和存储，以供控制、显示和打印之用。主要处理包括差压流量的开方、温度和压力补正等运算，消耗量按小时、班，日及年的累计计算等。
   　 (3) 自动控制。包括主真空阀后真空度控制，真空室加热温度及空燃比控制，排废气烟罩内压力控制，插入管氩气流量控制，铁合金称重控制，氧、氩、氮气以及焦炉煤气等总管压力控制，真空室底部烘烤加热温度控制以及各系统的电力传动顺序控制和设备的起停等。
   　 (4) 画面显示。在CRT上显示工艺流程画面、操作画面、参数趋势曲线等。
   　 (5) 数据记录。包括班报、日报、月报、报警记录以及合金投人量等报表。

   　 3  系统应用软件
   　 本系统应用软件的特点是单元化和集成化，即将RH设备分成多个系统，每个系统又分成多个单元环节，使用时将它们集成就可组成一个完整的系统，类似于DCS的单元功能模块，通过组态而成系统。这样一来，使电力传动系统设计简化，便于找错，同时也便于移植。

   　 太钢RH设备共有18个子系统，其中与RH真空处理关系较大的有10个子系统，如运包车控制，钢包回转传动装置控制，钢包小车提升系统的控制，真空系统控制，加料系统控制，称重系统控制，合金系统控制，顶枪系统控制等，每个子系统又有许多分环节(即动作)，每个动作又有连锁条件，并做成逻辑图，使用时联接即可。

  　  现以顶枪系统控制作为例子，从表1可以看出顶枪系统有许多分环节(即动作)，如果我们要组成“事故时要求升顶枪”和“顶枪快速提升”，可查相应连锁条件(表2)及其逻辑图，由此得出图3和图4的事故时要求提升顶枪的逻辑图和顶枪快速提升逻辑图，用以实现RH装置的分小区“连动”、“局部自动”和连锁以及安全自动控制。

图3    事故时要求提升顶枪的逻辑图 
 

图4    顶枪快速提升逻辑图
    

   　 4  现场使用结果
  　  本系统投产后，经多年多的运行和不断改进，效果良好，系统可靠，方便维护，满足生产要求。