067 攀钢高炉铁渣样快速分析应用实践

攀钢高炉铁渣样快速分析应用实践

唐炜杜斯宏林千谷

(攀枝花新钢钒股份有限公司炼铁厂)

摘要利用西门子小型PLc控制器的风动送样系统，辅以分析仪器和计算机网络技术，将高炉铁渣样的传送、分析有机结合在一起，达到高炉铁渣样分析快速返回到高炉，具有速度快、成本低、节约时间、减轻劳动强度的显著优点，满足了高炉生产的需要。

关键词风动送样西门子S7系统ZWF分析仪器

l概述

攀钢炼铁厂为提高市场竞争力，指导高炉的正确冶炼，保证生铁质量，对高炉生产中铁渣样化学成分的快速准确分析，提出了较高的要求。

炉前铁渣样分析要经过取样、送样、制样、分析、报送等诸多环节。以往炉前铁、渣样分析试样传递一直沿用人工送样方式，即由采样人员待高炉一次出铁作业完成后将所取各罐试样通过汽车送到制样间，再制样、分析和电话报样，这只能一次铁送一次样，滞后30～60分钟，时间长，遇上送样时堵车等情况，时间还会更长，同时人工制样、手工湿法分析方法费时，且偏差大。该方式已不能满足快节奏强化冶炼生产的需要。

要达到炉前铁渣样分析快速返回到高炉，由于取样是由人工操作，挖潜有限，就要从铁渣样传送、自动分析和送出等方面着重考虑。从2002年开始，我们陆续采用了用风动送样进行快速送样、送样控制用西门子小型PLC S7−200或S7−300控制器进行、用光谱仪进行快速分析及送出等现代化设备，解决了几十年来送样不及时、化验结果反馈慢的难题。

2铁渣样送样、控制、分析、报送简介

2．1送样工作原理

风动送样系统是用于冶金行业各取样点与化验室之间快速传递式样和返回空样盒的一种装置，是利用压力0．3～0．6MPa的压缩空气为动力，经过储气罐并进行油水分离，再通过自动阀门组成的气路进行控制后，送入收发柜，在管道内的样盒(容器)前后产生压力差，从而推动样盒(容器)高速前进，沿输送管道达到试样送样、收样的目的．实现样盒从采样点到化验室之间的传送。目前我厂共有ZWF系列单管组合式正压气送试样装置四套。

2．2送样系统的设备构成和功能

本系统的主要设备包括：储气罐、收发柜、电控柜、气控系统、卸气阀装置、光电装置、输送管线及设备、电控线路、样盒(容器)等。其气控系统简图如图l示。

它们的功能是：

储气罐：它装有安全阀、压力表和截止阀，它主要用来储存压缩空气、稳定压，并进行油水分离。

收发柜：装有收发装置和推出气缸，可以安全、方便地发送和接受样盒(容器)，如图2示。

控制系统：目前，西门子小型PLC在工业应用三十分普及，以可编程序控器S7−200(距离在1500米以上使用$7-300)为核心，由各种检测元件和其它电元件组成，由它对系统的发送和接受全过程进行程序控制。

气控系统：由管路和各种控制阀组成，它装在收发柜内，控制系统气流的大小和方向。

卸气阀装置：它是靠一个自动控制的排气阀按程序要求，及时、顺畅地排出空气。

光电装置：安装在系统的关键部位，检测样盒(容器)的位置和运行状态。

输送管线及设备：它包括主管道、联接法兰和联接套管等，保证样盒(容器)在管道内通行无阻。

电控线路：包括控制电缆和分线盒，它把控制柜和系统各部门传感元器件及控制元器件联接在一起。

样盒(容器)：装载需要传送的试样。[1]

2．3送样简单操作

试样工将取好的试样装入样盒，按下“发射”按钮时，发送气源打开，样盒在压缩空气流的作用下，经过管道到达技术质量部炼铁分析中心。当西门子小型PLc系统检测到样盒到达信号时，停止送气，打开排气阀，经过一定时间延时后，收发柜门打开，推样阀开，系统将样盒推入接收池中，同时，声光信号同时显示，提示制样人员接样。之后，收发柜门自动关闭，经延时后，关闭样盒到达信号，至此，一个送样过程结束。

2．4送样主要技术指标的性能参数[2]

(1)样盒速度正常运行15—30m／s，垂直爬高30m，样盒下落速度：3一7m／s可调；收发设备及送样管使用寿命长达15年以上。

(2)输送压力：0．5～0．6MPa，能耗小、性价比高；

(3)采用逆压缓冲气垫技术，使送样盒下落速度可任意调节，且安全无冲击。

(4)采用逆压二次排气装置的逻辑组合使系统运行平稳、节能。

(5)采用08lx3mm精轧冷拔无缝钢管为送样管道，无论是直管或弯管都能确保精确一致的椭圆度，并可根据管路走向设计要求任意敷设。

(6)Ф73．2mm×200mm耐高温(≤800℃)送样盒可载送质量≤lkg、尺寸为Ф30mm、Ф40mm×70mm冷、热试样。

(7)采用西门子s7-300或200系列PLc系统，对所有电磁阀及光电检测器等执行元器件进行程序化控制，具有总站和分站收发过程互为连锁、运行故障报警和运行过程中的声光显示功能。

(8)控制系统自动失灵时也可进行于动操作。[1]

2．5送样控制系统框图

送样系统的核心是采用西门子小型PLC系统S7．300或200系列，对所有电磁阀及光电检测器等执行元器件进行程序化控制，具有总站和分站收发过程互为连锁、运行故障报警和运行过程中的声光显示功能。其控制系统框图如图3示。

2．6使用X荧光光谱仪进行仪器化分析

传统的“人工取样，肩挑步送”的实物流分析过程，生产现场“瓶瓶罐罐，手忙脚乱”的手工湿法分析方法，主要进行试样粉碎、酸溶加热分解、化学反应、比色分析、人工读数等繁杂流程，随意性大、周期长，远远满足不了现代化生产工艺和管理的要求，攀钢采用x 荧光光谱仪，实现仪器化分析改进，是利用物理电能激发，使试样中不同化学元素原子发生

能级跃迁而产生不同光谱，并使其转换为电信号进行定量检测的大型精密仪器。仪器化分析方法在钢铁分析检测中的应用，简化了试样备制过程(铡铁试样的备制只需简单的表面抛光加工)，可大大降低操作者劳动强度，减少人为差错，缩短分析检测周期，实现了“快且准确”的变革。

分析数据通过仪器联网数据输出一计算机网络线传输一网络服务器数据库接收一现场网络工作站高炉CRT显示。同时在具备局域网和公司级L3网的条件下，可实现分析检测数据的全面联网，达到信息资源的有效共享。按公司管理划分，该部分由公司技术质量部负责，在炼铁厂建有化验室，统一负责炼铁系统的化检任务。

3攀钢高炉铁渣样快速分析实践

3．1应用背景

攀钢炼铁厂于1970年7月建成投产，冶炼高钛型钒钛磁铁矿，生产含钒生铁。现有1200m3高炉三座，1350m3高炉一座，2000m3高炉一座。技术质量部炼铁化验室布局并不在中心位置，而是在高炉的一侧，距离三号高炉有100米，一高炉有800米，四高炉有1450米，新三高炉为2900米。

炉前铁渣样分析试样传递靠人工送样，式样到达时问10～40分钟，式样运行慢，且只能一次铁送一7久样，对生产无指导性，为适应快节奏生产的需要，从2002年开始，陆续采用了风动送样、光谱仪进行快速分析及送出等现代化设备，解决了几十年米送样不及时、化验结果反馈慢的难题。

3．2炼铁厂现有的几套风动送样系统

目前，炼铁厂有4套风动送样系统，其中l号、2号高炉共用一套系统，均为重庆三意电子设备有限公自ZWF系列单管组合式正压气送试样装置，每一套系统包含一个总站及一个分站(即所谓的一对一系统)系统，如表1所示：

3．3使用效米

虽然送样管线最长的有近3000m，落差也达近30m，但安装调试全部一次性成功，送样时间最短15s，最。长70s。

通过风动送样、西门子小型PLC、光谱仪的成功使用，不仅加快了高炉铁、渣式样化学成分的快捷分析，并且做到了按每一罐的铁渣样作出分析，大大提高了数据的准确性、适时性。在分析史上是一个历史飞跃，不仅及时指导高炉生产冶炼，还大大降低了员工劳动强度。3．4使用中应注意的问题

X荧光光谱仪具有选择性好、灵敏度高、准确性高的特点，实现了其分析检测的核心功能，按产品说明要求一般问题较少，但一旦出现问题就是用户无法解决的问题，在日常使用中主要是送样中的问题较多。

对输送式样的压缩空气．一要保证风动送样的压力在适中范围内，工厂内压缩空气有时变化较大，需加装减压阀门，压力太大要损坏阀门等设备，压力太小又送不走样(样盒在中途就不动了)，另外就是对在压缩空气罐前要有除油、除水的空气净化设施。

定期更换磨损严重的送样盒，防止卡弹。

用防护等级更高的电磁阀替代原有的放气阀，减少系统的故障高发点，提高运行稳定性。