CN102296155B

CN102296155B - 一种aod阀架配气系统

Info

Publication number: CN102296155B
Application number: CN 201110003551
Authority: CN
Inventors: 张鹏程; 李中朝; 刘新峰; 何永亮
Original assignee: Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Current assignee: Shenyang Foundry Research Institute Co Ltd Of China National Machinery Research Institute Group; Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2011-01-10
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2031-01-10
Also published as: CN102296155A

Abstract

一种AOD阀架系统，包括装设在氧气输送管路上的空气过滤器、压力变送器、温度变送器、流量变送器和调节阀等组成的氧气配气支系统；装设在氧气输送管路上的手动球阀、空气过滤器等和装设在氧气输送管路上的手动球阀、空气过滤器等及主要装设在惰性气体输送管路上的温度变送器、压力变送器、流量变送器、气动三通阀、三通和调节阀等组成的惰性配气支系统；装设在第一冷却支管路上的减压阀、第四通气动球阀等和装设在第二冷却支管路上的调节阀、单向阀等组成的小流量冷却支系统。氧气输送管路和惰性气体输送管路的右端分别与中心输气管相通。本发明结构简单，能保证钢液精炼质量。

Description

一种AOD阀架配气系统

技术领域

本发明涉及一种阀架配气系统，具体是涉及一种运行于13—22bar压力下的AOD阀架配气系统。

背景技术

AOD工艺是将氩（或氮）与氧混合，根据工艺按不同的比率吹入熔融的金属熔池内进行脱碳精炼工艺，阀架配气系统是AOD的执行核心，是配气的关键部分。目前国内外已使用的AOD阀架配气系统结构复杂，造价高，个别产品运行安全性能差，如美国的阀架设计集成度高，共用9个两通气动球阀，通过PLC编程自动实现各个阀门之间的开关状态转换，缺点是阀架控制元件多，从实现自动控制难度而言，逻辑控制点数相对较多，各个阀门之间的逻辑状态相对关系复杂，实现一个状态需要几个阀门同时动作，使PLC编程以及现场调试工作量相对较大。

发明内容

本发明的目的，是提供一种AOD阀架配气系统，结构简单，造价低，运行安全性能高，保证钢液精炼质量。

采用的技术方案是：

一种AOD阀架配气系统，包括氧气配气支系统、惰性气体配气支系统、小流量冷却支系统和阀架壳体，其特征在于：

所述氧气配气支系统，包括氧气输送管路和中心输气管，在氧气输送管路上依次装设有第一手动球阀、第一空气过滤器、第一单向阀、第一调节阀、第一气动球阀和第二单向阀；在位于第一手动球阀和第一空气过滤器之间的氧气输送管路上装设有第一压力表，在位于第一单向阀和第一调节阀之间的氧气输送管路上从左向右依次装设有第一压力变送器、第一温度变送器和第一流量变送器；氧气输送管路通过第一弯头与中心输气管的上端连接，在中心输气管上分别装设有第一三通和第二三通，第一三通位于第二三通的上方；第一三通的出气口端连接有第一出气管，在第一出气管上装设有第三单向阀；

所述惰性气体配气支系统，包括氩气输气管、氮气输气管路、惰性气体输送管路和第二气动三通球阀，在氩气输气管上从左向右依次装设有第二手动球阀、第二压力表、第二空气过滤器和第四单向阀，在氮气输气管路上从左向右依次装设有第三手动球阀、第三压力表、第三空气过滤器和第五单向阀，第二气动三通球阀的上端进气口经管路通过第二弯头与氩气输气管连接，第二气动三通球阀的下端进气口经管路并经过第三弯头与氮气输气管路连接，第二气动三通球阀的出气口与惰性气体输送管路的一端连接，惰性气体输送管路的另一端与第二三通的进气口连接；在惰性气体输送管路上从左向右依次装设有四通、第二流量变送器、第三气动三通球阀、第三三通、第二调节阀和第六单向阀，四通的上端口通过管路与手动球阀的进气口连接，手动球阀的出气口分别连接有第一减压阀和第二减压阀，在管路上装设有压力变送器，在四通的下端口装设有温度变送器；小流量冷却支系统，包括第一冷却支管路和第二冷却支管路，在第一冷却支管路上依次装设有第三减压阀、第四三通、气动球阀和第七单向阀；第二冷却支管路上依次装设有调节阀、第八单向阀、压力变送器，第一冷却支管路和第二冷却支管路连接后经第九单向阀与套管出口连接；第二冷却支管路上端与第三三通的下端口连接。

使用原理，如何使用

AOD工艺进行时，氧和氩是必要的工艺气体。是通过具有双层结构（中心管和套管）的气体喷枪将氧及惰性气体吹入炉体内。阀架内控制流量、压力的阀门和提供气体流量、压力和温度信号的流量计、压力传感器以及温度传感器用于检测、监测以及最终控制阀架通过的气体流量、压力和温度。三个气动球阀为：

第二气动三通球阀（L型）：

实现气体选择功能，即氩气或氮气选择。

对于某一工艺操作点，只能选择氩或氮气中的一种，两者不许混合吹炼；

且在阀架工作时，氩或氮必须供应其中一种，做为气动阀门工作的驱动气体。

因此采用第三气动三通球阀实现氩气和氮气的选择。

第三气动三通球阀（T型）：

实现工艺状态选择，即冶炼或冷却两种状态。

在冶炼时（炉内有钢液），须以大流量的惰性气体或氧和惰性气体的混合物吹入炉内，而且这个流量是可以调节的；

在冷却时（炉内没有钢液，或炉内钢液没有接触到喷枪），阀架系统的任务是保持一定低流量的惰性气体通过喷枪，以保护及不被炉内的高温所熔化。

在通过第三气动三通球阀实现，当冶炼回路导通时，冷却回路关闭，各气体的流量通过后端的调节阀进行调节；当冷却回路导通时，冶炼回路关闭，仅惰性气体通过减压阀减压后（由入口的13－22bar减压至4bar左右），按固

定的压力吹入中心管和套管对喷枪进行冷却。

第一气动球阀：

第一气动球阀仅控制氧气的开启与关闭，根据AOD工艺需要，需吹氧时该阀打开，不需要时该阀关闭。

在冷却与冶炼，及氧气回路末端分别设有单向阀门，确保冷却和冶炼回路相互独立，不相干扰。

阀架的工作原理

氩氧脱碳(AOD)是一个精炼钢的工艺。在这个过程中，钢中〔C〕被脱到所要求的水平，而不需要的元素如〔S〕、〔O〕、〔N〕和〔H〕则被脱除，并且最终温度和成份是可以调节的。

通过阀架控制吹氧速度及适宜的氧/惰性气体比例，以优先氧化高合金钢中的碳而使其脱至目标值。

首先规定压力气体分别由阀架入口的三根不锈钢管路进入阀架，由第二气动三通球阀实现氩气和氮气的选择。对于某一工艺操作点，只能选择氩或氮气中的一种，两者不许混合吹炼；且在阀架工作时，氩或氮必须供应其中一种，做为气动阀门工作的驱动气体。然后由第三气动三通球阀（T型）实现工艺状态选择，即冶炼或冷却两种状态。在冶炼时（炉内有钢液），须以大流量的惰性气体或氧和惰性气体的混合物吹入炉内，而且这个流量是可以调节的；在冷却时（炉内没有钢液，或炉内钢液没有接触到喷枪），阀架系统的任务是保持一定低流量的惰性气体通过喷枪，以保护喷枪不被炉内的高温所熔化。这通过第三气动三通球阀实现，当冶炼回路导通时，冷却回路关闭，各气体的流量通过后端的调节阀进行调节；当冷却回路导通时，冶炼回路关闭，仅惰性气体通过减压阀减压后（由入口的13－22bar减压至4bar左右），按固定的压力吹入中心管和套管对喷枪进行冷却。

最后第一气动球阀仅控制氧气的开启与关闭，根据AOD工艺需要，需吹氧时该阀打开，不需要时该阀关闭。

本发明的优点在于：

1、仅采用三个具有开关状态的气动阀门，实现先进AOD阀架需要的所有开

关阀功能，减少逻辑控制点个数，极大降低了自动化控制的实现难度。

2、气动三通阀门只有一通一断两个状态，应用于AOD逻辑控制“或”的位置上，依靠三通阀门自身通断机械状态，实现PLC编程上的互锁功能。

3、一个阀门实现冷却，冶炼气流的切换。

4、减少实现AOD工艺的阀架元件数量，降低设备故障概率，同时节约设备制造成本。

5、减少了整个阀架的装配难度。

国内其他厂家的阀架设计相对更庞大，首先，占地面积很大，相对更复杂；其次，很难实现自动控制，一般设计都是通过多个按钮人为的去实现各个阀门的开关动作。

附图说明

图1是本发明的一种实施例结构示意图。

具体实施方式

一种AOD阀架配气系统，包括氧气配气支系统、惰性气体配气支系统、小流量冷却支系统和阀架壳体1，其特征在于：

所述氧气配气支系统，包括氧气输送管路2和中心输气管3，在氧气输送管路2上依次装设有第一手动球阀4、第一空气过滤器5、第一单向阀6、第一调节阀7、第一气动球阀8和第二单向阀9；在位于第一手动球阀4和第一空气过滤器5之间的氧气输送管路2上装设有第一压力表10，在位于第一单向阀6和第一调节阀7之间的氧气输送管路2上从左向右依次装设有第一压力变送器11、第一温度变送器12和第一流量变送器13；氧气输送管2通过第一弯头14与中心输气管3的上端连接，在中心输气管3上分别装设有第一三通15和第二三通16，第一三通15位于第二三通16的上方；第一三通15的出气口端连接有第一出气管17，在第一出气管17上装设有第三单向阀18；

所述惰性气体配气支系统，包括氩气输气管19、氮气输气管路20、惰性气体输送管路34和第二气动三通球阀21，在氩气输气管19上从左向右依次装设有第二手动球阀22、第二压力表23、第二空气过滤器24和第四单向阀25，在氮气输气管路20上从左向右依次装设有第三手动球阀26、第三压力表27、第三空气过滤器28和第五单向阀29，第二气动三通球阀21的上端进气口经管路57通过第二弯头30与氩气输气管19连接，第二气动三通球阀21的下端进气口经管路32并经过第三弯头33与氮气输气管路20连接，第二气动三通球阀21的出气口与惰性气体输送管路34的一端连接，惰性气体输送管路34的另一端与第二三通16的进气口连接；在惰性气体输送管路34上从左向右依次装设有四通35、第二流量变送器36、第三气动三通球阀37、第三三通38、第二调节阀39和第六单向阀40，四通35的上端口通过管路41与手动球阀42的进气口连接，手动球阀42的出气口分别连接有第一减压阀43和第二减压阀44，在

管路41上装设有压力变送器45，在四通35的下端口装设有温度变送器46；小流量冷却支系统，包括第一冷却支管路47和第二冷却支管路31，在第一冷却支管路47上依次装设有第三减压阀48、第四三通49、气动球阀50和第七单向阀51；第二冷却支管路31上依次装设有调节阀52、第八单向阀53、压力变送器54，第一冷却支管路47和第二冷却支管路31连接后经第九单向阀56与套管出口55连接；第二冷却支管路31上端与第三三通38的下端口连接。

Claims

1.一种AOD阀架配气系统，包括氧气配气支系统、惰性气体配气支系统、小流量冷却支系统和阀架壳体（1），其特征在于：

所述氧气配气支系统，包括氧气输送管路（2）和中心输气管（3），在氧气输送管路（2）上依次装设有第一手动球阀（4）、第一空气过滤器（5）、第一单向阀（6）、第一调节阀（7）、第一气动球阀（8）和第二单向阀（9）；在位于第一手动球阀（4）和第一空气过滤器（5）之间的氧气输送管路（2）上装设有第一压力表（10），在位于第一单向阀（6）和第一调节阀（7）之间的氧气输送管路（2）上从左向右依次装设有第一压力变送器（11）、第一温度变送器（12）和第一流量变送器（13）；氧气输送管路（2）通过第一弯头（14）与中心输气管（3）的上端连接，在中心输气管（3）上分别装设有第一三通（15）和第二三通（16），第一三通（15）位于第二三通（16）的上方；第一三通（15）的出气口端连接有第一出气管（17），在第一出气管（17）上装设有第三单向阀（18）；

所述惰性气体配气支系统，包括氩气输气管（19）、氮气输气管路（20）、惰性气体输送管路（34）和第二气动三通球阀（21），在氩气输气管（19）上从左向右依次装设有第二手动球阀（22）、第二压力表（23）、第二空气过滤器（24）和第四单向阀（25），在氮气输气管路（20）上从左向右依次装设有第三手动球阀（26）、第三压力表（27）、第三空气过滤器（28）和第五单向阀（29），第二气动三通球阀（21）的上端进气口经管路（57）通过第二弯头（30）与氩气输气管（19）连接，第二气动三通球阀（21）的下端进气口经管路（32）并经过第三弯头（33）与氮气输气管路（20）连接，第二气动三通球阀（21）的出气口与惰性气体输送管路（34）的一端连接，惰性气体输送管路（34）的另一端与第二三通（16）的进气口连接；在惰性气体输送管路（34）上从左向右依次装设有四通（35）、第二流量变送器（36）、第三气动三通阀（37）、第三三通（38）、第二调节阀（39）和第六单向阀（40），四通（35）的上端口通过管路（41）与手动球阀（42）的进气口连接，手动球阀（42）的出气口分别连接有第一减压阀（43）和第二减压阀（44），在管路（41）上装设有压力变送器（45），在四通（35）的下端口装设有温度变送器（46）；小流量冷却支系统，包括第一冷却支管路（47）、第二冷却支管路（31），在第一冷却支管路（47）上依次装设有第三减压阀（48）、第四三通（49）、气动球阀（50）和第七单向阀（51）；第二冷却支管路（31）上依次装设有调节阀（52）、第八单向阀（53）、压力变送器（54），第一冷却支管路（47）和第二冷却支管路（31）连接后经第九单向阀（56）与套管出口（55）连接；第二冷却支管路（31）上端与第三三通（38）的下端口连接。