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6.计算机自动控制系统根据AOD炉冶炼工艺的要求，分别按A0D炉气路、水冷系统、顶吹氧枪、上料系统、烟气净化系统五个部分考虑进行自动控制系统的功能说明和配置设计将A0D炉气路、顶吹氧枪、水冷系统、上料系统集中在炉前控制室，采用计算机实现集中显示、操作和控制在除尘风机值班室对烟气净化系统采用常规盘装仪表显示和控制1）控制功能a.气路控制----------次阀门站压力检测、低压报警Ar、
02.N23点——二次阀门站主气路、副气路Ar、
02.N2,压缩空气气体流量检测、定值控制、气量累积7点------主、副气路气体摇炉和各期冶炼的自动讯控切换、配比设定——气包压力、仪表气源压力、二次阀门站Ar、
02.N
2.压缩空气压力自动检测及低压报警7点——钢水测温1点、——安全事故状态的联锁控制及气包压力安全放散——气体开关阀位指示及摇炉位置指示b.顶吹氧枪系统实现功能氧枪位置指示、上下限报警联锁吹氧量开关及流量检测和定值控制及累积1占——氧枪冷却水进出口温度及温差检测、报警------阀位显示——氧气压力、冷却水压力检测及报警C.上料系统——料仓振动给料器开、停控制4台——计量料斗称重配料控制o-2t,系统精度
0.5%——上料小车装料、卸料控制和位置控制------加料斗和称重斗自动加料和放料控制d.烟气净化系统——水冷却压力、温度检测——烟气温度的混风调节——风机轴承温度、润滑油压检测——风机出口压力及布袋差压、布袋入口温度检测e.水冷控制系统——烟罩冷却水进、出水口温度、压力、流量检测------耳轴冷却水进、出水口温度、压力、流量检测——水冷烟道进出水温度、压力、流量检测——火花捕集冷却塔进水温度、压力、流量检测检测内容分别对烟罩、耳轴、水冷烟道的进出水的温度压力，流量进行检测，以便检控冷却效果2）设计选型a.计算机系统A0D炉生产要求多种形式的控制方式，是集过程量的连续反馈控制、顺序控制和位置控制为一体，同时又与电气控制回路之间有操作和联锁，是一个较为复杂的生产过程控制故在控制系统上选择目前使用较广、性价比较好的西门子S7—300PLC控制系统和上位研华工控机，满足上述仪电合一的控制要求S7—300PLC能够综合连续控制和顺序控制的功能要求，操作系统软件和组态软件属开放性软件，可灵活组合实现控制功能，并在WINDOWS环境下运行，极大地方便了使用者和操作者，通用性强b.现场检测仪表、控制阀门AOD炉的冶炼关键是气体准确地按一定配比定量吹入，故对气路的流量检测仪表和控制阀门均建议采用合资或国产名牌厂家产品流量检测为横河上海旋涡流量计，气动调节阀为美国FLASH公司或FOXBORO公司进行气量调节，其它压力、温度检测仪表和控制阀门等均选用国产名牌厂家产品c.硬件配套系统（见图）1#操作站和2#操作站由两台工控机和两台21〃显示器、键盘、鼠标组成，1#操作站显示气路控制主画面，2#操作站显示上料、加料及烟罩主画面，两台计算机互为备用另外气路切断阀设置手动—T自动选择开关，与摇炉主令开关共同可进行手动停送气及手动配比送气操作检测和控制参数显示在CRT上，由于气体流量的重要性，各气体流量检测、定量控制、气量累积、除了用工控机和PLC采用PZD和经验控制外，还采用常规仪表进行自动控制，增加了系统的可靠性，常规仪表安装在控制室内的操作台上不另增模拟仪表指示烟气净化系统采用一块仪表盘，用单台仪表对参数进行检测和控制1）
7.烟气净化系统烟气净化系统工艺流程由于AOD炉在吹炼时炉气中全程可燃气体CO含量较少，特别是间断冶炼，故回收CO价值不大，因此本系统采用了燃烧法工艺烟气捕集采用炉口水冷烟罩加可移式上吸罩的形式AOD炉在冶炼过程中，正常冶炼时高温烟气经炉口水冷烟罩捕集后经过1600mm长约25m的水冷烟道冷却后，进入火©花捕集冷却塔，再经除尘器净化后排入大气；兑钢水、出钢时高温烟气由可移式上吸罩捕集后进入抗结露低阻脉冲除尘器，净化后的气体再经引
一、前言
1.钢铁背景钢铁工业作为基础原材料工业，在国民经济建设与发展中具有举足轻重的地位改革开放以来，中国钢铁工业取得了长足的发展，到1996年钢产量突破1亿吨大关，跃居世界第一，截止到2002年我国已连续7年荣登钢产量世界第一的宝座2002年全国钢产量突破2亿吨我国虽是钢铁大国，但不是钢铁强国特别是在特殊钢的品种质量上与先进国家差距较大以不锈钢为例，我国与发达国家比较则差距更大，2001年全球不锈钢粗钢产量为1900万吨，2002年仅西方国家不锈钢产量可达1865万吨我国也号称不锈钢大国，除了南沪北太属国有较大的不锈钢生产厂外，其余大都分布在江浙、广东、福建一带，总生产能力不足国外一个厂的四分之一，并且产品质量低劣，无市场竞争能力，远远满足不了国民经济日益增长和发展的需要党的十六大提出继往开来、与时俱进，全面建设小康社会，为开创中国特色社会主义事业新局面而奋斗明确提出到2020年实现国民生产总值翻一翻的目标因此，不锈钢的生产与发展也将全面进入快车道，应加大发展力度，满足国民经济发展需要目前，不锈钢除了用于化工、石油、湿法冶金、航天、航空、核工业、交通运输、轻工业、纺织、电子等工业领域外，还在家电、五金制品、建筑装饰、百姓日常生活等领域被广泛推广使用，需求量大，具有广阔的市场前景目前，国家在严格控制进口的情况下,去年进口总量达240万吨
2.市场预测从2003年3月2426日，全国民营不锈钢企业战略发展研讨会上获悉，当前，我国不锈钢的生〜产数量、质量、品种还远远不能满足市场的需要2002年我国进口不锈钢240万吨，不锈钢表观消费量320万吨，继续保持世界不锈钢消费大国的地位世界人均不锈钢消费平均为4公斤，发达国家人均不锈钢消费9公斤，而我国2002年人均不锈钢消费仅为
2.5公斤如果随着国民经济的发展，人均不锈钢消费达到世界平均水平时，全年消费可达560万吨；如达到世界发达国家水平时，则全年消费可达1260万吨而从另一个侧面也可以看出不锈钢发展的美好前景世界平均不锈钢产量占钢的总产量的
1.6%,发达国家不锈钢产量占钢总产量的3%以上，而我国仅占
0.5%,如达到发达国家水平则不锈钢产量应为750万吨，缺口达80%,据国内不锈钢权威人士透露，我国今后十年是不锈钢高速发展的黄金时期，十年内仍然是供不仍求因此，不锈钢前景及发展潜力巨大从目前国内不锈钢产业分布看，95%分布于江浙、闽南、广东佛山、东莞一带，其规模大都在几百吨至上千吨，其生产装备落后、产品质量低劣、集中度较差、抗风险能力不强，无法满足我国国民经济高速发展对不锈钢的强烈需求另据市场调查，山东等北方地区不锈钢生产企业很少，区域布局极不合理，严重制约当地经济及相关产业的发展
3.有利条件怡成钢铁股份有限公司是一个新建的钢铁企业，公司位于淄博经济技术开发区内，工业基础条件好，交通十分便利贵公司在正在建设的电炉炼钢、连铸以及辅助配套设施的基础上，拟增上40吨AOD炉，冶炼生产高级不锈钢及不锈钢制品，使企业成为山东钢铁行业新崛起的一颗新星该项目的开工建设，除了增加本企业的综合经济效益外，还可带动本地区相关产业的发展，具有潜在的社会效益因此，建设40吨A0D炉，冶炼生产不锈钢及其它高级钢种，具有非常好的有利条件，可使淄博成为山东省生产冶炼不锈钢的基地本文针对怡成钢铁股份有限公司的情况，根据国外A0D炉的技术资料及国内部分A0D炉的有关参数，初步确定40吨A0D炉的基本参数现叙述如下，供参考
二、概况怡成钢铁股份有限公司建设40吨A0D炉是在车间厂房、电炉连铸、辅助配套设施均为新建的情况下而配套建设的，可按规范的工艺流程、合理的车间布局进行设计，具有非常好的有利条件对此，我们组织相关专业的工程技术人员编写了项目报告书本项目报告书包括炉子本体设备、上料系统、供气系统、供水系统、烟气净化系统、电气及自动化仪表系统等倾动机构采用了先进的全悬挂倾动装置，供气系统在制氧车间增设三个储气罐及二次减压装置，为尽可能缩短A0D炉的精炼时间、提高生产效率，在常规侧底部供气吹炼的基础上，增加了顶枪，便于强化脱碳即采用顶底复合吹炼新技术，本报告还对40吨A0D炉和辅助设施的平、立面布置及各系统的装备情况以及工艺参数进行了阐述
三、吨炉本体及辅助设施的平面和立面布置40A0D高架式布置
1.如厂房轨面标高N+21m,完全可满足顶枪的行程、安装及拆卸，也可满足炉顶上吸罩
2.的布置，确定40吨A0D炉为地上高架式布置，平台高度暂定为+7m
3.半地坑式布置如厂房轨面标高为V21m,考虑顶枪的行程、安装及拆卸，再考虑炉顶上吸罩的布置空间，确定为半地坑式布置，地坑深度为+21m-实际轨面标高，具体布置形式视怡成钢铁股份有限公司的车间设计而定主控室布置在炉子斜对面的右侧，便于观察炉况，高位料仓上料系统布置在炉子左侧,工作平台上还可设喂丝机、合金料格、合金称量等设施40吨AOD炉车间平面布置、纵断面及横断面布置示意图（见附图）
四、吨炉及其辅助设施的组成、参数、性能40A0D
1.40吨A0D炉主体设备及性能40t A0D炉主体设备包括炉体装配、托圈耳轴装配、倾动机构、稀油润滑站、移动侧轴承装配、传动侧轴承装配、移动侧水冷装置、传动侧水冷装置、轴承底座、炉口水冷烟罩固定及旋转装置、氧枪升降及旋转装置、活动平台车、炉坑渣车、顶枪与底枪等根据国外AOD炉的设计资料及国内AOD炉的有关参数，确定40t AOD炉的主要技术参数炉容比
0.6m3/t如下12熔池深度1250mm3熔池面积
5.03m24熔池直径2530mm5有效工作容积
24.0m36炉膛直径2680mm7炉口内径1200mm8炉子有效高度4812mm9炉子总高6108mm10炉壳外径3774mm11炉帽倾角63°12炉帽壳重
8.80t13炉体壳重
25.7t14炉壳总重
36.8t15新炉帽衬重
26.4t16新炉体衬重
39.8t17新炉总重
103.0t
18.倾动角度前倾0~160,后倾070〜19倾动速度
0.
20.8转/分〜40t AOD炉体由带球形底的园筒形炉身和截锥形的炉帽组成，两者之间采用法兰及销楔联结，联结件具有较好的强度和防热变形能力，便于安装和拆卸AOD炉的支承装置是在炉身上焊接了一个断面为［形的梁，梁的上法兰与炉帽相联结，梁的下法兰支承在托圈上，用螺栓与托圈固定，在托圈的耳轴中心线上设有上下制动器，此种支承装置具有联结可靠、加工简单、能适应炉体热胀冷缩要求并且安装拆卸工作量最小的特点炉子的炉底是倒锥型，这种倾角的炉底侧壁对防止气流对炉衬的冲刷有利，吹入氤、氧、氮气体的喷枪就埋设在炉底侧壁，三支喷枪水平夹角约为60，埋入炉底侧壁的喷枪为套管结构，内管材质是紫铜，外管材质是不锈钢炉子的倾动机构采用了全悬挂扭力杆机构减速机为四点啮合柔性传动机构，由四台交流变频电机驱动，分减速箱与齿轴用齿式联轴器连接这种结构占空间小，布局紧凑,起动和制动平稳，所需基础小，经久耐用尤其在吹炼过程中，三支喷枪往熔池中吹入
1.4Mpa、3200m3/h的气体，使炉内钢液激烈翻腾，给炉子很大的侧向冲击力矩，因此本设计采用了扭力杆平衡装置该装置具有平衡AOD炉倾动时引起悬挂减速机（二次减速机）壳体旋转的旋转力矩的作用，它是通过扭力杆扭转来吸收扭矩，并将扭矩转化为垂直的拉力和压力使此力通过扭力杆耳轴的固定轴承座和浮动轴承座传递到基础上，由于拉力和压力使扭力杆形成相反的扭矩，从而导致产生了吸收倾动力矩的效果，这种效果对AOD炉倾动操作期间出现的冲击是特别有利的一次减速机的齿轮和轴承的润滑都采用油池飞溅润滑二次减速机的齿轮和轴承都采用强制稀油集中润滑系统，使齿轮啮合和各种轴承能得到良好的润滑，而且用集中稀油润滑降低了功率消耗该装置润滑点有耳轴轴承、悬挂减速箱和分减速机的齿轮啮合和轴承40t AOD炉将润滑站布置在传动装置附近，保持了二米左右的高差，所以使润滑系统能顺利回油，在各润滑点前设有给油指示器，随时可以观察润滑部位给油情况和调节其流量烟罩固定及旋转装置由电机通过蜗轮减速机通过大、小齿轮带动筒体转动，筒体和烟罩平台一起转动，从而完成烟罩放置的动作平台车电机功率8kw,采用蜗轮减速器，运行速度为
9.6m/min渣车型号为KP-207A,载重量20t,轨距4580mm,走行速度17m/mino
2.供水系统40t A0D炉供水部位包括炉口水冷烟罩、氧气顶枪、托圈耳轴、水冷烟道、火花捕集冷动塔、风机轴承等40t A0D炉所用冷却水参数如下水量460m3/ho其中1）氧枪8（W/h2）水冷烟罩80m3/h3）耳轴20m3/h4）除尘水冷烟道260m3/h5）除尘火花捕集冷却塔56m3/h（本部分水完全汽化）〜6）除尘风机轴承
1.52m3/h〜7）其它10m3/h本供水系统为闭路有压回水，冷却水消耗量约为1015nl3/h,分高低压两路供水其中，氧枪水〜压为
0.8~
1.2Mpa,其它部分水压为
0.4~
0.6Mpao水质要求40t A0D炉冷却水水质应符合《GB
10067.1-88》国家标准中第
5.
1.
3.3的要求PH值
78.5〜总硬度（CaO mg当量）V60碱度V60mg/1氯离子平均V60mg/l氯离子最多V220mg/l硫酸离子V10Omg/1悬浮物固体V10mg/1溶解性固体V300mg/l可溶性Si026mg/l全铁V2mg/I电导率V400[1s/cm进水温度W35℃回水温度W55°C
3.上料系统散状料（石灰、萤石）上料系统采用高位料仓、振动给料器、电子杆、闸板阀、提升机将渣料从烟罩侧部加入炉内渣料采用行车吊给定的料罐从顶部加入料仓这样既减轻了工人劳动强度，又改善了现场工作条件铁合金则需经平台上的磅秤计量后人工用小推车倒入提升机的料斗中，由提升机将铁合金从烟罩侧部加入炉内设备包括容积3布/个石灰料仓3个萤石料仓1个容积3m3振动装置4套称量装置1套气动推杆平板闸阀2套提升机1套
4.供气系统40t AOD炉所需气体压力及流量参数02工作压力
1.4Mpa,流量2800Nm3/h（最大3200Nm3/h）Ar:工作压力
1.4Mpa,流量1050Nm3/hN2工作压力
1.4Mpa,流量1600Nm3/h压缩空气工作压力
0.
40.6临a,流量400Nm3/h〜为确保A0D炉正常工作条件下供
02.Ar、N2量，应在制氧车间增设储气罐，本系统经过计算，应增设下列球罐1）氧气球罐400m31个，额定压力
3.0Mpa,工作压力
1.4Mpa2）灵气球罐200m31个，额定压力
3.0Mpa,工作压力
1.4Mpa3）氮气球罐400m31个，额定压力
3.0Mpa,工作压力
1.4Mpa另外，应敷设以上三种管线以及两次减压的阀站及控制仪表等
02、N2的供应应结合怡成钢铁的电炉、连铸及辅助配套设施的使用情况统筹考虑设置,因Ar用量较大，故按外购氤气设计，增设氤气贮槽及球罐经计算供氤系统应设50m3/
0.8Mpa低温液体贮槽一个，
1.5m3/h.
3.OMpa低温液体泵一台，1200Nm3/h.
3.OMpa汽化器一台，200m3/
3.OMpa球罐一个及配套设施从球罐出来的精炼气体经两次减压阀减压，保证其工作压力稳定在
1.4Mpa,然后经过流量计和电动调节阀，按照一定比例和流量进入混气包，再经过三支喷枪吹入炉内冷却气体有负气、氮气和压缩空气根据冶炼钢种和冶炼时期的不同，选用其中的一种通过配气包经喷枪外管吹入炉内供气压力最大流量二次阀门站气体介质入口参数介质名称Mpa Nm7hAr
1.6-
1.
8105001.6~
2.
0320021.6~
2.01600N2Ai r
0.5~
0.
74005.电气控制系统本系统总装机容量约为900KW,供电电源为380V,50Hzo各设备装机容量分别为:炉体倾动150KW.平台车8KW、渣车11KW、烟罩旋转8KW、氧枪升降
5.5KW、稀油站10KW、上料小车15KW、振动给料器8KW、加料斗和称量斗3KW、烟气净化550KW、空调25KW、检修开关100KWo1）AOD炉体、上料系统、稀油站、顶枪系统集中由电磁站进线柜供电，要求两路不在同一母线上的相互独立的380VAe电源互为备用，由甲方接入进线柜，设计低压供电柜2面2）烟气净化系统要求380VAe电源，负荷550KW设低压供电柜1面3）炉体电气控制包括对炉体倾动、平台车、渣车等电机的控制平台小车、渣车可在现场就地操作或控制室远程操作，倾动电机只能在操作室操作设计电控柜一面、电阻柜一面、控制室操作台一个4）顶吹氧枪电气控制对提升顶吹氧枪进行位置和起停控制设计电控柜一面，接受计算机氧枪PLC的远程控制信号，或在控制室操作台上控制5）上料系统对四台振动给料器和加料小车进行控制，设计电控柜一面，接受计算机上料PLC的远程控制信号6）稀油站电气控制对稀油站供油系统进行控制7）烟气净化系统电气控制除尘电机采用低压电控柜控制O。
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