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    1. 电渣炉(25t底抽锭式)冶炼控制

       

         吴子君                                              

       

      摘 要  近年来国内特钢企业新上电渣炉项目较多,电渣钢由于有较高的纯净度和良好的组织致密性,广泛用于风电、核电、航空、铁道车辆和其他有特殊要求的工业产品上,属特钢之中的特钢。因此对电渣钢的冶炼控制要求也相对较高。

      25t电渣炉由于使用了TDHP2200/10有载无极磁性调压和底抽锭技术,与过去有载有级固定式电渣炉相比有很大的优越性、冶炼控制上也有很大差异,加之没有同类型设备冶炼经验参考,冶炼控制难度较大,所出现的不少问题也是以往电渣炉厂家所没有的。

      电渣炉在调试及生产冶炼中,先后解决了对电渣锭弯曲变形的控制;结晶器校正、防跑渣便捷处理法;结晶器防偏心自由度控制;V/I参数分期调整控制法;中后期换渣补渣的操作控制;填充工艺优化实践;跳电超时恢复冶炼的控制方法;漏钢漏渣事故生产补救控制实践;电渣重熔节能实践;9Cr2MoΦ700电渣钢表面质量成因分析与处理;大功率冶炼下液面晃动的控制等。总结和探索淮钢25t电渣炉生产冶炼中出现的问题对以后的生产冶炼质量控制具有一定的意义。

      关键词 :工艺流程 电渣炉  冶炼控制。

      125tESR生产工艺流程

      自产连铸坯、外购模铸坯→质量检验表面清理→与假电极焊接成自耗电极→结晶器校正对中、烘烤渣料到位→启动循环水、除尘设施→石墨电极造渣→交换自耗电极→通电冶炼→抽锭→自耗电极熔尽交换电极→(中后期)换渣补渣→正常冶炼→填充补缩→冶炼完毕→液渣凝固→平台下降→底车开出→吊出钢锭→保温坑缓冷→取样化验→切头切尾精整修磨→检验入库。

      225tESR主要技术参数

      2.1设计额定参数  

      二次电压:50V~90V;二次电流:25000A;交背时间:<45秒;结晶器尺寸:φ500、φ600、φ700、φ800;抽锭速度:0~10mm/min;电气传动:二级自动化计算机控制系统、S120变频器。抽锭行程:7750mm;电极行程:4200mm

      2.2实际冶炼工况参数 

      起弧电压55V;造渣电压65V;冶炼电压:炉口电压+5V;填充电压:炉口电压-5V;造渣电流4000~6000A;φ500 I=9000~10000A;φ600 I=10000~12000A;φ700 I=12000~14000A;φ800 I=14000~16000AI波动范围:±1500A;抽锭速度6~10mm/min。交背时间:4055秒;冶炼水温小于55;冷却水流量:1825m3/h.。抽锭实长:6400mm

      3、冶炼控制

      3.1冶炼控制条件

      控制方式:PLC二级自动化。

          冶炼状态:常温常压水冷、无气体保护。

          重熔渣系:NF37渣。金属电极:连铸圆坯、模铸圆坯。

      脱 氧 剂:AI粉、炭化钙。

       

      3.2常见设备故障及控制

       

      常见故障

      运行现象

      故障点

      处理措施

       

      变压器高压跳电

       

      冶炼时电压电流突然中断

       

      过载保护

      连锁保护

      停止抽锭,抬升电极,降低冷却水流量;故障检查、保护复位、恢复冶炼。

       

       

      冶炼时电极升降异常

      电流持续增加、电极无回升、电机不反转。

      抬电极时快慢速无法实现。

       

      电极升降传感器、编码器、变频器。

      切断高压、抬起电极、必要时用行车吊出电极。降低冷却水流量、关闭炉口除尘风机。检测故障点复位确认后送电冶炼。

       

       

      冶炼时V/I波动异常

      V/I曲线上下波动异常。

      电极升降不稳。

      电机回转延时,

       

       电磁抱闸。

       V/I信号反馈、延时调节。

       

       

      调整抱闸

      PID参数调整。

       

       

       

      抽锭系统异常

      引锭板、底水箱放电。

      紧固件松动

       

      停止抽锭,重新紧固。

       

      抽锭过载

       

      结晶器脱锭阻力大。

      抽锭选手动、点动回顶再抽锭。

      过抽锭

      抱闸松动失灵

      停止抽锭,检查更换线圈、调整抱闸行程。

       

       

       

       

       

      结晶器故障

      进出水压差异常。

      进出水软管

      结晶器水垢

      疏导进出水软管,适当调整冷却水流量。作业前清理水垢

      抽锭阻力大、电渣锭表面有划痕。

      结晶器内壁变形、划痕损伤。

      使用前加强检查,有损伤必须修磨完好。必要时更换新结晶器。

       

      抽锭后结晶器偏中。

       

      结晶器限位

       

      增加结晶器自由度限位。

       

      系统报警

       

      报警显示

       

      报警记录

      据报警记录故障修复。如系统正常、属误报警,可消除报警、复位冶炼。

       

      3.2常见生产事故控制与防范

       

      生产事故

      主要原因

      控制措施

       

       

       

      底水箱铜板击穿或打弧受损。

       

       

       

      起弧电压、电流设定不合理;操作不当。

         手动控制、保持合理弧距;下限电压起弧、起弧后再适当调高电压保持长弧及电弧稳定;引锭板与底水箱铜板接触面应打磨平整,保证其充分接触和稳定;用干燥石墨粉补充调节引锭板与底水箱接触面间的平整度。

         如底水箱击穿漏水停止冶炼。

       

       

      造渣时跑渣

       

      结晶器与引锭板之间有缝隙没有填实压紧。

       

      用石棉布密封需在接缝内侧围加渣料;用石绵绳密封必须排紧并压实。

       

       

       

      造渣时喷溅或爆炸。

      渣料没有烘干;

       

      造渣时渣料加的太快气体不能及时排出;

       

      塌料。

      保证渣料烘干时间并达到规定温度;

      造渣时渣料应均匀加少量入,让气体充分发散;

      渣池形成后及时用木棒清理结附在结晶器壁上的渣壳;

      加渣时操作人员需穿戴专用安全防护用品。

       

       

       

       

      漏钢(根据漏钢程度采取相应措施,轻微漏钢可暂停抽锭、继续冶炼;严重漏钢须停止抽锭停止冶炼视其渣况和钢液量决定是否采取补救措施)                                  

      渣温过高

      降低熔池功率或适当增加冷却水流量。

       

      抽锭速度过快

      降低抽锭速度、少抽、勤抽,与熔速相匹配。

       

       

      V/I不匹配熔池晃动

      停止抽锭、根据V/I分期操作原则,及时调整V/I参数、保持V/I趋势稳定。

       

      渣系性能与所炼钢种不相适应;

      依据渣、金相图及实践合理配置相应渣系。

      中后期熔渣变性、冶金性能降低

       

      换渣、补新渣。

       

      渣皮被击穿。

       

      加强熔池脱氧、防止外来元素侵入;使用氩气保护。

       

       

      质量问题

      成因分析

      预防及控制措施

       

      底部麻、夹渣  (图一、二)

       

      渣温低、温降大。

      冶炼初期须进一步提升渣温,保证渣化透、渣温均匀;控制冷却水流量,降低热损。

      尾部凹陷、缩孔

      (图五、十一)

      填充时间不足。

      优化填充工艺,保证填充时间。

      电渣锭表面缩孔

      (图六)

      抽锭速度过快、金属溶液不能及时补充。

      合理控制抽锭速度与熔速匹配。

      裂 纹

      应力、冷却不均。

      及时做好电渣锭保温缓冷工作。

       

      冷隔夹渣

      (图十三)

      多发生在换电极处、漏钢部位及填充后。多因中途停止冶炼,操作不当熔池温度降低。

       

      缩短交换电极时间;重新冶炼时须提升渣温并估测金属熔池高度。

       

      渣 沟

      (图三)

      冶炼操作不当造成一定时间内渣温降低又回升的波动所形成。

       

      精心操作、稳定V/I趋势,保证熔池功率的稳定。

       

       

      表面夹渣

      (图四)

       

      V/I不匹配;液面波动、渣金界面不稳定,靠近结晶器壁周围即将凝固的钢液捕获那些卷入未能及时上浮的熔渣。

       

      合理调整V/I参数。

      添加一些能降低渣熔点流动性好的渣组元。

      按照处理熔池晃动的控制方法尽快稳定熔池。

       

      尾部氧含量高

      冶炼时间长、渣中聚集较多夹杂物、渣氧化重。

      加强脱氧、使用氩气保护;

      条件容许可补少量新渣。

       

      CSiMnAlTi等易氧化元素烧损或出格。

      易氧化元素烧损多因渣温较高、渣中氧含量偏高。

      成分出格多由于坯料成分不均或冶炼时补料过量所致。

      稳定熔池输入功率;

      加强脱氧、使用氩气保护;

       

      使用成分符合要求的坯料;

      严格控制过小料、确保精确过料。

       

       

      成分偏析

       

      熔池温度不稳定;

      冷却水流量变动;

      坯料本身成分偏析。

       

      保证坯料合格;

      维持稳定的熔池温度;

      对成分容易偏析的钢种要稳定冷却水流量。

       

      所炼钢种:45钢、35CrMo40Cr42CrMoTU48C9Cr2Mo等。

      有载无极磁性调压变压器在25t电渣炉上的应用使冶炼参数的设定更加方便。但由于V/I反馈系统、电极调节系统与此变压器的使用响应特性之间在控制精度上还有待提高,如响应时长的问题。由此造成冶炼时电流、电压波动大,增加了冶炼控制的难度。

      电渣钢品种合金比较高,对渣系的特性有特殊的要求。因电渣炉冶炼使用渣系较为单一、也较少添加其他组元成分;其实没有万能渣,每种渣系只适合某类钢种的冶炼。设计合理的电渣重熔渣系有利于生产冶炼控制的顺行和提高电渣钢的质量。 

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