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1、内蒙古科技大学过程控制课程设计论文题目：转炉炼钢温度控制学生姓名：张 铖学号：0605112138专业：测控技术与仪器班级：测控06-1班指导教师：赵建敏2009年09月3日20 / 21转炉炼钢温度控制设计摘要通过对全连铸生产过程中监测，钢水浇铸温度是一个重要参数，温度制度主要是指过程温度控制和终点温度控制。吹炼任何钢种，对其出钢温度都有一定的要求。对钢水过热度的控制是影响铸坯产量和质量的重要因素。当钢水过热度控制合适时，将促使铸坯的等轴晶区增长，铸坯组织结构致密，这样有利于减少铸坯中心偏析和疏松，从而使铸坯质量和产量最佳化。钢水过热度过低，会造成铸坯表面裂纹，严重时可造成浇铸中断而停产；当
2、过热度高时，将迫使铸坯降低拉速来避免漏钢，使铸机产量下降，且会促使铸坯的柱状晶发展，这样会造成铸坯中心偏析和疏松,还会引起浇注前期模内不沸腾，后期大翻，造成坚壳带过薄等。由于铸坯生产工艺流程长，环节多，过程温度控制难度大，最终造成中包钢水温度波动大，目标温度实现率低。为制订一个合理的浇铸温度，确保合适的过热度，直接采用现场实际数据，借助计算机，分步骤对其进行回归分析，建立全过程温度控制数学模型, 因此，控制好终点温度也是顶吹转炉冶炼操作的重要环节之一。控制好过程温度是控制好终点温度的关键。本文叙述转炉钢水温度偏高对各项经济指标的影响，探讨了产生高温钢的各种原因和提出控制并稳定钢水温度的办法。关
3、键词:温度控制 转炉 影响目录摘要.1转炉.3第一章 影响钢液温度的因素.3第二章 转炉出钢温度过高时的影.6第三章 热量来源.6第四章 合适的出钢温度.6第五章 吹炼过程温度控制.7第六章 终点控制法.7第七章 碳的判断.8第八章 温度的判断.11第九章 吹炼过程自动控制.13第十章 吹炼过程温度的控制.14第十一章PLC控制的转炉温度控制系统.1411.1转炉温度控制系统基本构成.1511.2 PLC控制系统的硬件配置.1511.3 流程设计.1711.4 控制算法.1811.5 系统调试.19参考文献.23转炉炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼硫的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火
4、材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料为内衬）转炉；按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹转炉；按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢及少量的冷生铁块和矿石等。在转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化
5、碳和少量二氧化碳的混合气体，即转炉煤气。转炉煤气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡，且成分也有变化，通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气经降温、除尘，输入储气柜，混匀后再输送给用户。一 影响钢液温度的因素在生产条件下影响钢液温度的因素很多，必须经综合考虑，再确定冷却剂加入的数量。A 铁水成分 铁水中Si、P是强发热元素，若其含量过高时，可以增加热量，但也会给冶炼带来诸多问题，因此有条件应进行铁水预处理脱Si、P。据30t转炉测定，当增加W（si）01时，可升高炉温15。B 铁水温度 铁水温度的高低关系到物理热的多少，所以在其他条件不变的情况下，入炉铁水温度的高低影响终点温度的高低。当铁水温度每升高1
6、0，钢水终点温度可提高6C。C 铁水装入量 由于铁水装入量的增加或减少，均使其物理热和化学热有所变化，若其他条件一定的情况下，铁水比越高，终点温度也越高。30t转炉铁水量每增加lt，终点温度可提高8。D 炉龄 转炉新炉衬温度低、出钢口又小，因此炉役前期终点温度要比正常吹炼炉次高2030，才能获得相同的浇注温度。所以冷却剂用量要相应减少。炉役后期炉衬薄，炉口大，热损失多，所以除应适当减少冷却剂用量外，还应尽量缩短辅助时间。E 终点碳自量 碳是转炉炼钢重要发热元素。根据某厂的经验，终点碳在024以下时，每增减碳001，则出钢温度也要相应减增23，因此，吹炼低碳钢时应考虑这方面的影响。F 炉与炉的间
7、隔时间 间隔时间越长，炉衬散热越多。在一般情况下，炉与炉的间隔时间在410min。间隔时间在10min以内，可以不调整冷却剂用量：超过10min时，要相应减少冷却剂的用量。 另外，由于补炉而空炉时，根据补炉料的用量及空炉时间，来考虑减少冷却利用量。据30t转炉测定，空炉1h可降低终点温度30。G 枪位 如果采用低枪位操作，会使炉内化学反应速度加快，尤其是脱碳速度加快，供氧时间缩短，单位时间内放出的热量增加，热损失相应减少。H 喷溅 喷溅会增加热损失，因此对喷溅严重的炉次，要特别注意调整冷却剂的用量。I 石灰用量 石灰的冷却效应与废钢相近，石灰用量大则渣量大，造成吹炼时间长，影响终点温度。所以当
8、石灰用量过大时，要相应减少其他冷却剂用量。据30t转炉测算，每多加100kg石灰降低终点温度57。可根据上一炉钢出钢温度的高低来调节本炉的冷却剂用量。二 转炉出钢温度是影响转炉工序各项技术经济指标的关键环节，转炉出钢温度过高时会造成如下影响：1出钢温度过高大幅度增加钢中氧含量，降低合金收得率。随着转炉终点温度的提高，钢的氧含量会大幅度增加，带来转炉脱氧剂的用量增加，合金的收得率降低。2出钢温度高降低了转炉炉龄。过高出钢温度会腐蚀溅渣层，从而直接侵蚀转炉原转，增加了转炉耐材消耗，降低了转炉炉龄。3对转炉钢产品的实物质量不利，一方面增加了脱氧产物，使钢水中夹杂物增加，另一方面，由于对耐材的侵蚀加剧
9、，会流入钢中，形成夹杂。4成本增加。三 热量来源氧气顶吹转炉炼钢的热量来源是铁水的物理热和化学热。铁水的物理热是指铁水带入的热量，与铁水温度有直接关系；铁水的化学热就是铁水中各元素氧化后所放出的热量，它与铁水的化学成分有关。产生的热量可用下列公式计算：Q=MCTQ 1公斤元素氧化后放出的热量，千卡公斤M受热金属、炉渣、炉衬的重量，公斤；C比热，千卡公斤；T所产生的温度四 合适的出钢温度终点钢水温度主要根据以下原则确定：1)所炼钢种的凝固温度。而凝固温度是根据钢种的化学成分而定。2)合适的浇注温度。一般要求开浇温度应高出钢种凝固温度50100，小炉子偏上限，大炉子偏下限。3)出钢过程中、钢水在盛
10、钢桶内镇静直至浇注时钢水的降温数。这些数值主要是根据各厂的生产条件和经验确定的。一般讲与出钢时间、镇能时间、盛钢捅的大小和新旧程度及烘烤温度等因素有关。4)所浇钢锭锭型的大小。若浇小钢锭，出钢温度要偏高些。5)浇注方法。模注或连铸，上注或下注，出钢温度都有不同。五 吹炼过程温度控制温度对吹炼过程影响很大，例如，为了脱磷，吹炼初期和中期温度应控制得适当低些；为了脱硫，前中期的温度应控制高些；当熔渣成分进入2Cao.Si02区域时，炉温应与熔渣成分相适应，如果炉温低就会发生金属喷溅，因此必须控制好过程温度。总的原则是，首先根据终点温度的要求，确定冷却剂加入总量，然后在一定时间内分批加入。废钢是在开
11、吹前一次加入。铁矿石和氧化铁皮又能起到助熔剂的作用，可以与造渣材料同时加入。六 终点控制法 终点碳控制的方法有三种，即一次拉碳法、增碳法和高拉补吹法。1） 一次拉碳法 按出钢要求的终点碳和终点温度进行吹炼，当达到要求时提枪。这种方法要求终点碳和温度同时到达目标，否则需补吹或增碳。一次拉碳法要求操作技术水平高，其优点颇多，归纳如下：(1)终点渣丁Fe含量低，钢水收得率高，对炉衬侵蚀量小。(2)钢水中有害气体少，不加增碳剂，钢水洁净。(3)余锰高，合金消耗少。(4)氧耗量小，节约增碳剂。2） 增碳法除超低碳钢种外的所有钢种，均吹炼到M（C）005一006提枪，按钢种规范要求加入增碳剂。增碳法所用碳
12、粉要求纯度高，硫和灰分要很低，否则会沾污钢水。采用这种方法的优点如下：(1)操作简单，生产率高。(2)操作稳定，易于实现自动控制。(3)废钢比高。3） 高拉补吹法当冶炼中、高碳钢种时，终点按钢种规格稍高一些进行拉碳，待测温、取样后按分析结果与规格的差值决定补吹时间。七 碳的判断 A 看火焰 转炉开吹后，熔池中碳不断的被氧化，金属液中的碳含量不断降低。碳氧化时，生成大量的CO气体，高温的CO气体，从炉口排出时，与周围的空气相遇，立即氧化燃烧，形成了火焰。 炉口火焰的颜色、亮度、形状、长度是熔池温度及单位时间内CO排出量的标志，也是熔池中脱碳速度的量度。在一炉钢的吹炼过程中，脱碳速度的变化是有规律
13、的。所以能够从火焰的外观来判断炉内的碳含量。在吹炼前期熔池温度较低，碳氧化得少，所以炉口火焰短，颜色呈暗红色，吹炼中期碳开始激烈氧化，生成CO量大，火焰白亮，长度增加，也显得有力。这时对碳含量进行准确的估计是困难的。当碳进一步降低到020左右时，由于脱碳速度明显减慢，CO气体显著减少。这时火焰要收缩、发软、订晃，看起来火焰也稀薄些。炼钢工根据自己的具体体会就可以掌握住拉碳时机。生产中有许多因素影响我们观察火焰和做出正确的判断。主要有如下几方面。(1) 温度。温度高时，碳氧化速度较快，火焰明亮有力。看起来好像碳还很高，实际上已经不太高了，要防止拉碳偏低；温度低时，碳氧化速度缓慢，火焰收缩较早。另外由于温度低，钢水流动性不够好，熔池成分不易均匀，看上去碳好像不太高了，但实际上还较高，要防止拉碳偏高。(2) 炉龄。炉役前期炉膛小，氧气流股对熔池的搅拌力强，化学反应速度快，并且炉口小，火焰显得有力，要防止拉碳偏低。炉役后期炉膛大，搅拌力减弱了，同时炉口变大，火焰显得软，要防止拉碳偏高。(3) 枪位和氧压。枪位低或氧压高，碳的氧化速度快，炉口火焰有力，此时要防止拉碳偏低；反之，枪位高或氧压低，火焰相对软些，拉碳容易偏高。(4) 炉渣情况。炉渣化得好，能均匀覆
