冶金行业工艺及变频器应用介绍

冶金行业工艺及变频器应用介绍

摘要：本文介绍了我国冶金行业的一系列工艺、设备、各工艺设备变频器使用基本要求以及变频器应用的基本状况和发展趋势。变频器在冶金行业应用十分广泛，市场空间巨大。通过收集多个钢铁公司的资料和一些钢铁设计院的资料，对冶金行业变频器的应用进行了分析和总结。

关键词：冶金变频器应用要求应用情况

1.引言

冶金行业分为两部分，一是黑色金属，即钢铁行业。二是有色金属，主要是铝业，还有铜业，其次是其它有色金属企业。

钢铁行业，据中国冶金工业规划研究院最新报告《2010年中国钢铁形势分析与预测》中预计，2010年国内钢铁产能将继续增加。2009年，中国钢铁产能约为7亿吨，为历史新高，世界第一。虽然国家在限制钢铁产能的增加，但钢铁产业作为国民生产的支柱产业，在未来二三十年内，它的地位是不可动摇的。

钢铁行业通过兼并、重组，形成多家大型钢铁集团，如河北钢铁集团、山东钢铁集团、宝钢、首钢、鞍钢、武钢、攀钢等。各大钢铁集团，通过大规模建设和技术改造，新增高产能项目，将逐步淘汰落后产能。而在钢铁企业调整过程中，这些新增项目和技改项目对变频器的需求非常大。产品种类涉及到高压、中压、低压。高压主要用于风机、水泵节能改造；中压主要是轧机及处理线调速工艺；低压应用比较广泛，如辊道等。

有色金属行业主要是风机、水泵、压缩机的节能改造。铝业的炭素厂风机、氧化铝厂风机、动力厂水泵以及空压机等，铜业的中频电源等。

2.冶金行业的生产流程的划分和产业布局

钢铁工业是联合企业型式，包括采矿、选矿、然后把选得的精矿烧结或制成球团，造成适合于高炉所需块度的原料，经高炉炼成生铁，再由转炉或电炉炼成钢，铸成锭以后，经各式轧机轧成板材、管材、型材和线材等，生产过程十分复杂，设备极其不同。

钢铁行业由矿石到钢材的生产有多种流程，但主要是两种流程：

一、烧结球团和焦化-高炉-转炉一轧制流程。

二、直接还原或熔融还原-电炉-轧制流程。

成品钢材

第一种流程被称为长流程（是目前钢铁行业的主流程，图中黑色部分），第二种流程被称为短流程（图中红色部分）。两者都是由一系列分厂或车间组成的钢铁总厂。

第一种流程一般分为原料场，烧结、球团、焦化（或炼焦、化工）、炼铁、炼钢（含铁水预处理、转炉、炉外精炼、连续铸钢）和各类轧钢（钢管、热轧带钢、冷轧板带、线棒材、型钢、轨梁、中厚板等）等分厂。

第二种流程没有烧结、球团、焦化分厂。此外还有一些辅助分厂，如动力部（包括发电、供电、煤气、氧气、给水等分厂）。选矿厂一般在矿山附近（一般与采矿合为矿山公司），只有矿山较近时才设在钢铁厂内。

我国钢铁行业分布很广，除了西藏之外，各省都有较大的钢铁公司。中部和东部地区的钢铁公司分布较多。

关于有色金属行业，我国是世界主要的精炼铜生产国之一，目前铜生产地集中在华东地区，该地区铜生产量占全国总产量的51%，其中安徽、江西两省产量约占35％。目前我国铝行业的局面是中国铝业公司一家独大，成员单位37家，而其中的中国铝业股份有限公司，更是拥有31家主要分公司和子公司，分布在国内17个省、市、自治区。中铝旗下有多家铝业、铜业、其它有色金属企业、设计研究院等。

3.冶金行业各生产流程的主要设备及对变频器的要求

3.1炼铁生产工艺、主要设备和变频器的应用

高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业最主要的环节。炼铁的原理是用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁，即铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO等）+还原剂（C、CO、H2等）还原生成铁（Fe）。

目前炼铁的方法主要有两种：（1）直接还原法或熔融还原法（非高炉炼铁法），（2）高炉炼铁法（主要方法）。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。高炉生产是连续式的。高炉炼铁流程图如下图：

高炉炼铁流程

1）圆盘给料机

圆盘给料机是高炉炼铁工艺原料区第一道工序，整个高炉所需的各种原料，通过不同的圆盘给料机经传送带，送至一混、二混，经充分搅拌均匀送至烧结机。圆盘给料机是一个形状类似漏斗状的设备，漏斗的底部是一个由电机驱动的原盘，通过原盘转动将漏斗内的原料源源不断地送至传送带。根据炼铁工艺的要求，各种原料需要不同的配比，通过圆盘转速快慢的调节将各个漏斗内不同的原料按所需的配比送到传送带上。圆盘给料机为7.5kW变频调速电机。变频器控制采用机旁、集中两地控制，机旁用电位器调速。参数设置如下表1圆盘给料机的部分参数设置。

表1 圆盘给料机部分参数设置

2）圆辊布料器

圆辊布料器顾名思义是两个大圆辊，来自二混的原料经圆辊布料器送至烧结机的台车上。圆辊布料器通过变频器控制的电机调速，根据工艺要求控制烧结机台车布料的快慢。因为圆辊布料器有时需要长时间低速运转，所以电机选用7.5kW变频电机，变频器控制采用机旁、集中两地控制，机旁用电位器调速。变频器主要参数设定同圆盘给料机（参见表1）。

3）烧结机

烧结机是将原料在台车上充分燃烧形成烧结矿。烧结矿质量的好坏全靠原料在台车燃烧是否充分，台车需要根据圆辊布料器布料的厚薄，烧结机内燃烧情况等，调节速度，速度控制精度要求较高。台车由变频器控制的电机调速，电机选用11kW三相鼠笼式异步电动机，变频器控制采用机旁控制，电位器机旁调速，变频器为正反转控制。

4）带冷机

烧结机出来的烧结矿经单辊破碎机破碎，进入到带冷机。带冷机是一个长长的链条轨道俗称蓖子，高温烧结矿在蓖子上缓慢移动，经6台风机风冷，冷却后的烧结矿进入地仓供高炉上料使用。蓖子由变频器控制的电机调速，电机选用11kW变频调速电动机，。

5）上料卷扬系统

高炉上料卷扬系统是炼铁生产中的关键环节，主要作用是将炼铁所需的各种原料源源不断地送到高炉内，保证高炉炼铁的正常需要，而整个高炉上料卷扬系统的核心就是料车的主提升设备。高炉上料卷扬系统有如下特征：

１）、系统能频繁起动、停止。

２）、系统能正、反双向控制。

３）、系统能做到无极调速，调速范围大、平滑性较高，做到平稳起动－加速－稳定运行－减速－平稳停车。