CN103173593A - 基于机械泵组的钢液真空精炼系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机械泵组的钢液真空精炼系统，包括真空罐、除尘器、罗茨泵组和前级螺杆泵；所述罗茨泵组包括主罗茨泵、第一中间罗茨泵和第二中间罗茨泵；所述除尘器还通过管道与所述前级螺杆泵直接连接；所述真空罐底部连接有氩气系统；该系统还包括控制器，所述第一中间罗茨泵、第二中间罗茨泵和前级螺杆泵均电连接所述控制器；所述主罗茨泵通过变频器电连接所述控制器；所述真空罐的精炼炉内壁上部设有液位传感器，所述液位传感器与所述控制器电连接；所述除尘器与主罗茨泵之间的管道上安装有真空度测量装置，所述真空度测量装置与所述控制器连接。本发明可自动控制使真空罐精炼炉内的钢液液面平稳从而防止溢钢，避免生产安全事故发生。

Description

基于机械泵组的钢液真空精炼系统

技术领域

本发明涉及钢液真空精炼领域，特别涉及一种基于机械泵组的钢液真空精炼系统。

背景技术

在冶金炼钢领域，对钢液真空精炼都需要抽真空，目前抽真空采用的是蒸汽流真空泵的罗茨泵组。它是由锅炉燃烧产生水蒸汽，水蒸汽在管道喷射形成射流气体，射流气体经过真空罐体上口带出气体，完成抽真空。该系统通过出气口的气体是一种混合气体，这种混合气体包括水蒸气、一氧化碳、二氧化碳以及含有钢杂质的废气，对环境存在污染，且采用蒸汽流真空泵，所需水能及把水加热所需的热能巨大，水蒸气的能量利用率低，能量消耗大。为了解决能量消耗大，污染环境的问题，中国发明专利（申请号200710017438.0）公开了一种钢液真空精炼系统及方法，其解决了现有罗茨泵组能量消耗大、污染环境的问题，但是对于炼钢过程中炉内钢液波动过大发生溢渣溢钢或炉内真空度过大导致生产安全事故的问题，现有技术中并未给出解决方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种可自动控制，避免钢液精炼过程中安全事故发生的基于机械泵组的钢液真空精炼系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于机械泵组的钢液真空精炼系统，包括依次通过出气管道连接的真空罐、除尘器、罗茨泵组和前级螺杆泵；所述除尘器还通过管道与所述前级螺杆泵直接连接；所述真空罐底部连接有氩气系统；所述罗茨泵组包括主罗茨泵、第一中间罗茨泵和第二中间罗茨泵，该钢液真空精炼系统还包括控制器，所述第一中间罗茨泵、第二中间罗茨泵和前级螺杆泵均电连接所述控制器；所述主罗茨泵通过变频器电连接所述控制器；所述真空罐的精炼炉内壁上部设有液位传感器，所述液位传感器与所述控制器电连接；所述除尘器与主罗茨泵之间的管道上安装有真空度测量装置，所述真空度测量装置与所述控制器连接。

该系统工作时，精炼炉内加入钢液进行冶炼，冶炼过程中，氩气系统吹入氩气到真空罐精炼炉内起到搅拌钢液的作用，控制器首先控制前级螺杆泵进行预抽，此时罗茨泵组关闭，除尘器除尘处理后的气体通过前级螺杆泵抽出排掉，除尘器通过管道与所述前级螺杆泵直接连接，通过这一管路将包含有粉尘杂质在内的大量空气抽出排除，然后关闭除尘器与前级螺杆泵之间的管道，在发生溢钢或真空度上升速率太大时，也就是控制器在接收到所述液位传感器检测送来的该真空罐精炼炉内的钢液液面位置信息时或控制器在在接收到所述真空度测量装置检测送来的真空值相比系统设定值过大时，控制器控制开启罗茨泵组内的主罗茨泵，通过变频器调节述主罗茨泵的抽气量，再依次开启第一中间罗茨泵和第二中间罗茨泵，进一步细调第一中间罗茨泵和第二中间罗茨泵的抽气量，使真空罐精炼炉内的钢液液面平稳从而防止溢钢现象发生，避免生产安全事故发生。当真空度达到该系统设定值时，控制器控制保持该系统当前真空度状态。

所述氩气系统包括一氩气罐，所述氩气罐通过管道连接在所述真空罐的精炼炉底部，所述管道上设有流量变送器，所述流量变送器与所述控制器连接。控制器通过流量变送器控制输入真空罐精炼炉内的氩气流量使精炼炉内钢液搅拌充分。

所述真空罐上部设有自动开罐装置，该自动开罐装置为罐盖行走车，所述罐盖行走车与所述控制器电连接。

进一步的，所述真空罐上还设有破空阀门，所述破空阀门与所述控制器连接。

优选的，所述控制器为PLC控制器。

所述PLC控制器还连接有计算机控制台，用于对PLC控制器采集到的该钢液真空精炼系统运行过程中各设备运行数据进行显示，便于直观显示观察系统运行中各个设备运行状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果：  

本发明的钢液真空精炼系统运行时，控制器在接收到液位传感器检测送来的真空罐精炼炉内的钢液液面位置信息或接收到所述真空度测量装置检测送来的真空值相比系统设定值过大时后，控制调节罗茨泵组的抽气量使真空罐精炼炉内的钢液液面平稳，有效防止系统运行时真空罐精炼炉的溢钢现象，避免生产安全事故发生，降低生产成本。在本发明优选方案中通过流量变送器控制输入真空罐精炼炉内的氩气流量使精炼炉内钢液搅拌充分，可防止钢渣乳化；控制器控制罐盖行走车、破空阀门、流量变送器及罗茨泵组实现系统的自动化控制。

附图说明：

图1为本发明的基于机械泵组的钢液真空精炼系统示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

本发明的基于机械泵组的钢液真空精炼系统，参看图1，包括依次通过出气管道连接的真空罐、除尘器、罗茨泵组和前级螺杆泵；所述除尘器还通过管道与所述前级螺杆泵直接连接；所述真空罐底部连接有氩气系统；所述罗茨泵组包括主罗茨泵、第一中间罗茨泵和第二中间罗茨泵，该钢液真空精炼系统还包括控制器，所述第一中间罗茨泵、第二中间罗茨泵和前级螺杆泵均电连接所述控制器；所述主罗茨泵通过变频器电连接所述控制器；所述真空罐的精炼炉内壁上部设有液位传感器1，所述液位传感器1与所述控制器电连接；所述除尘器与主罗茨泵之间的管道上安装有真空度测量装置3，所述真空度测量装置3与所述控制器连接。

该系统工作时，精炼炉内加入钢液进行冶炼，冶炼过程中，氩气系统吹入氩气到真空罐精炼炉内起到搅拌钢液的作用，控制器首先控制前级螺杆泵进行预抽，此时罗茨泵组关闭，除尘器除尘处理后的气体通过前级螺杆泵抽出排掉，除尘器通过管道与所述前级螺杆泵直接连接，通过这一管路将包含有粉尘杂质在内的大量空气抽出排除，然后通过手动或自动关闭阀门（图未示）关闭除尘器与前级螺杆泵之间的管道，在发生溢钢或真空度上升速率太大时，也就是控制器在接收到所述液位传感器1检测送来的该真空罐精炼炉内的钢液液面位置信息时（钢液液面波动较大上升触发液位传感器）或控制器在接收到所述真空度测量装置检测送来的真空值相比系统设定值过大时，控制器控制开启罗茨泵组内的主罗茨泵，通过变频器调节述主罗茨泵的抽气量，再依次开启第一中间罗茨泵和第二中间罗茨泵，进一步细调第一中间罗茨泵和第二中间罗茨泵的抽气量，使真空罐精炼炉内的钢液液面平稳从而防止溢钢现象发生，避免生产安全事故发生。当真空度达到该系统设定值时，控制器控制保持该系统当前真空度状态。需要说明的是，通过前级螺杆泵进行预抽是因为罗茨泵组中的主罗茨泵、第一中间罗茨泵和第二中间罗茨泵功率小，本身抽气量小，调节真空罐真空度不及时，用抽气量大的前级螺杆泵进行预抽既可以将包含有粉尘杂质在内的大量空气抽出排除又可以为罗茨泵组下一步准确控制真空罐真空度做好准备。其中，所述主罗茨泵、第一中间罗茨泵和第二中间罗茨泵本身包括有粉尘收集腔，可以对预抽后的含有少量粉尘等杂质的气体起到清洁作用，使最终通过前级螺杆泵排出的气体无污染。

所述液位传感器1可沿精炼炉内壁由上而下设置多个，因为每次加入的钢液的量不一样，钢液液面位置也就一样，液面波动达到的高度也就不一样，设置多个液位传感器就可以保证检测的有效性。 所述真空度测量装置3为安装在管道上的高精度绝压变送器，可以是低真空绝压变送器和/或高真空绝压变送器。

所述氩气系统包括一氩气罐，所述氩气罐通过管道连接在所述真空罐的精炼炉底部，所述管道上设有流量变送器，所述流量变送器与所述控制器连接。控制器通过流量变送器控制输入真空罐精炼炉内的氩气流量使精炼炉内钢液搅拌充分。

为了便于在钢液精炼完后打开真空罐，真空罐包括罐体和位于罐体内的精炼炉，罐体上方设有真空罐盖，所述真空罐上部设有自动开罐装置，该自动开罐装置为罐盖行走车，罐盖行走车与真空罐盖固定，所述罐盖行走车与所述控制器电连接，在控制器控制下移动真空罐盖从而打开真空罐。进一步的，为了在真空罐盖由于真空罐内外气压差较大而不容易打开时方便打开真空罐，所述真空罐上还设有破空阀门2，所述破空阀门2与所述控制器连接，控制器控制打开该破空阀门2，空气进入使真空罐内外气压差平衡，这样就很容易打开真空罐。

优选的，上述控制器为PLC控制器，PLC控制器采用西门子公司的S7-300系列可编程控制器产品，当然也可以采用其他可编程控制器产品。 PLC控制器按照程序和外部条件（钢液液面位置信息或真空度信息）逐级启动运行相应的各级罗茨泵，并达到所需的真空度和要求真空处理时间。在发生溢钢或真空度上升速率太大的情况下，通过变频器调节罗茨真空泵的抽气量从而达到调节真空度的目的，降低钢液液面波动，并使其平稳。

所述PLC控制器还连接有计算机控制台，用于对PLC控制器采集到的该钢液真空精炼系统运行过程中各设备运行数据进行显示，便于直观显示观察系统运行中各个设备运行状态。具体的，所述计算机控制台采用研华IPC610工控机，其配置如下：CPU Pentium Ⅳ 2.8G、内存2G、硬盘 320G、光驱 40X、LCD19″液晶显示器、带防尘薄膜的工业防水键盘和鼠标。通计算机控制台可以将系统运行时的真空度、泵开启状态、各阀门开启状态、温度、流量、报警等信号通过PLC控制器采集运算处理后传给计算机控制台并通过组态软件以画面形式显示出来。通过操作选择开关的按钮，可以对VD炉的工作过程进行自动或手动控制，可自动进行预检关键阀门等。PLC控制器与计算机控制台之间可以自由地进行数据传递和交换，满足了数据传输的实时性、准确性和可靠性，确保系统可靠运行。本发明中用到的各个仪器设备均为现有技术，市场上均可以买到。

本发明控制器在接收到液位传感器检测送来的真空罐精炼炉内的钢液液面位置信息或接收到所述真空度测量装置检测送来的真空值相比系统设定值过大时后，控制调节罗茨泵组的抽气量使真空罐精炼炉内的钢液液面平稳，有效防止系统运行时真空罐精炼炉的溢钢现象，避免生产安全事故发生，降低生产成本。在本发明优选方案中通过流量变送器控制输入真空罐精炼炉内的氩气流量使精炼炉内钢液搅拌充分，可防止钢渣乳化；控制器控制罐盖行走车、破空阀门、流量变送器及罗茨泵组实现系统的自动化控制。当真空度达到该系统设定值时，控制器控制保持该系统当前真空度状态。

Claims (6)

1.一种基于机械泵组的钢液真空精炼系统，包括依次通过出气管道连接的真空罐、除尘器、罗茨泵组和前级螺杆泵；所述除尘器还通过管道与所述前级螺杆泵直接连接；所述真空罐底部连接有氩气系统；所述罗茨泵组包括主罗茨泵、第一中间罗茨泵和第二中间罗茨泵，其特征在于，该钢液真空精炼系统还包括控制器，所述第一中间罗茨泵、第二中间罗茨泵和前级螺杆泵均电连接所述控制器；所述主罗茨泵通过变频器电连接所述控制器；所述真空罐的精炼炉内壁上部设有液位传感器，所述液位传感器与所述控制器电连接；所述除尘器与主罗茨泵之间的管道上安装有真空度测量装置，所述真空度测量装置与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的基于机械泵组的钢液真空精炼系统，其特征在于，所述氩气系统包括一氩气罐，所述氩气罐通过管道连接在所述真空罐的精炼炉底部，所述管道上设有流量变送器，所述流量变送器与所述控制器连接。

3.根据权利要求1所述的基于机械泵组的钢液真空精炼系统，其特征在于，所述真空罐上部设有自动开罐装置，该自动开罐装置为罐盖行走车，所述罐盖行走车与所述控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的基于机械泵组的钢液真空精炼系统，其特征在于，所述真空罐上还设有破空阀门，所述破空阀门与所述控制器连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的基于机械泵组的钢液真空精炼系统，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。

6.根据权利要求5所述的基于机械泵组的钢液真空精炼系统，其特征在于，所述PLC控制器还连接有计算机控制台，用于对PLC控制器采集到的该钢液真空精炼系统运行过程中各设备运行数据进行显示。

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