转炉炼钢温度控制系统

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

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 (14)

11.1 转炉温度控制系统基本构成 (15)

11.2 PLC控制系统的硬件配置 (15)

11.3 流程设计 (17)

11.4 控制算法 (18)

11.5 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）＝0．1％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10℃，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20~30℃，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0．24％以下时，每增减碳0．01％，则出钢温度也要相应减增2~3℃，因此，吹炼低碳钢时应考虑这方面的影响。

F 炉与炉的间隔时间

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4~10min。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5．7℃。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，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=∑M·C·T

Q ——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