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首钢国际工程公司在带式焙烧机系统中主要技术创新点
3.1带式焙烧机主要技术创新点
(1)机头布料技术
带式焙烧机的布料设备包括生球布料和铺边底料两个部分。生球布料由3个设备联合组成:往复布料器—宽皮带—双层辊筛布料器。宽皮带的速度可调,其宽度一般比焙烧机台车宽300mm左右。在宽皮带上装有电子秤,随时测出给到台车上的生球量。边底料从铺底料槽分别通过边底料溜槽给到台车上,并用阀门调节给料量。铺底料槽装有称量装置,控制料槽料位。
由首钢国际工程公司自主创新开发的往复式布料器可以实现单行程布料功能,布料速度根据宽皮带机速可调节,保证生球布料方向垂直于宽皮带,而且在宽皮带上生球料厚均匀。此种布料形式相对于链箅机-回转窑工艺中的摆头皮带可降低生球转运次数和落差,有效保护生球质量,提高生球粒度合格率,保证在带式焙烧机上生球层具有较好的透气性,并降低厂房高度和占地面积。生球经宽皮带到双层辊筛,将不合格的大球和小球进行筛除, 将9-16mm的合格生球均匀布置到台车上。除此之外,双层辊筛筛分过程还可以起到提高生球质量、粒度均匀、表面光滑、粉末少的效果。
设计延长了辊式布料器工作面的有效长度(增加辊子数量),有助于提高生球布料的均匀性。因为随着生球在辊子上滚动行程的增加,生球在辊子上分布的均匀性也必然提高。
(2)改进的柔性传动技术
带式焙烧机传动选用进口产品,根据京唐耐磨板生产工况,对供货商提出相应的改进要求,并自主对安装方式进行设计改进,主要体现在:
① 采用BFT柔性传动减速机,实现调整好后整体出厂整体吊装,确保一次安装到位,现场不需要对齿轮位置进行调整。提高设备性,杜绝外界污染影响。
② 采用多点测控,同时在机旁显示和远程监视控制,方便岗位工人根据机旁显示及时发现和处理问题。增加设备可靠性。
③ 对传动增加测速装置,实行有效力矩保护。
④ 在焙烧机传动上首次采用外涨套连接,以适应大型焙烧机传递大扭矩的要求,同时避免传统内涨套容易损坏主轴表面问题,有效保护传动主轴。
⑤ 首次自主设计新型力矩平衡装置的基础安装连接底座,方便安装调整和更换。
(3)台车跑偏调整技术
为防止带式焙烧机台车跑偏,在大星轮的自由轮(非传动)端设有调整装置。需要时可以通过调整此装置,使主轴(自由端)前后移动一定距离以达到纠正跑偏。
(4)台车自动复位技术
尾部星轮安装在活动性框架上(摆架)。由于焙烧机是在热状态下工作,而台车与台架的热胀程度往往是不同的(材质不同),为使焙烧机在工作状态能自由伸缩,机尾都采用摆架形式。摆架作用之一就使吸收台车水平方向的线膨胀;摆架的另一个作用就是避免台车在尾部(由水平轨道向弯道和由弯道向水平轨道过渡之处)拉缝,这样不但了台车之间的冲击,而且也避免了耐磨板及碎料粉料的散漏和减少漏风。卸料时漏下的散料由散料漏斗收集,经散料溜槽排除。
炼钢自动化要求
自动化炼钢是炼钢发展的趋势。迁钢转炉配有副枪、烟气分析、转炉下渣检测和复吹系统等先进装备。如果炼钢耐磨板原料加入没有分类,则影响炼钢终点控制水平,进而严重制约自动化炼钢发展和品种钢的冶炼。
2.2自产耐磨板要求
厂内自产耐磨板,主要是炼钢厂的连铸废坯、钢包、中间包内的残钢、铸坯的切头切尾;轧钢厂的切头切尾、耐磨板板的切边;机械加工废品、车屑;以及废旧设备等。这些耐磨板质量好,成分清楚,质量波动较小,对冶炼工艺的稳定性影响也较小。但由于体积大,无法正常加入转炉,必须经过切割,剪切到合格的耐磨板,使耐磨板单块重量≤800kg,耐磨板 边长≤1000mm的入炉要求。
2.3耐磨板精细化管理
采用耐磨板管理模式,建立专门的耐磨板配送间,有利于耐磨板质量检验和准确配送;同时增加相应的计量设备,有利于入炉耐磨板的精准配加,提高转炉自动化炼钢水平和品种钢的冶炼。
2.4耐磨板使用要求
1) 满足质量要求,提高金属收得率;
2) 经济合理利用,满足品种要求,降低制造成本;
3) 合理搭配,计量准确,满足自动化炼钢要求;
4) 提高堆比重,提高转炉生产率,实现多吃耐磨板目标。
2.5炼钢厂现场耐磨板间的传统管理不利于低成本生产
炼钢厂常规设计需要内部存放耐磨板;但受场地小的限制,现场耐磨板不分级,统一堆放;同时存放分散,影响转炉生产率和优质品种的冶炼,耐磨板得不到经济合理使用,增加了生产成本。
3. 冶炼用耐磨板的标准要求
炼钢冶炼用耐磨板无论在耐磨板质量和耐磨板规格方面均有严格要求。
3.1转炉炼钢对耐磨板的质量要求
1)耐磨板应清洁干燥,耐磨板表面尽量不混入油污、泥沙、水泥、耐火材料、橡胶和炉渣等杂物,杂质含量见表1;
表1 杂 质 含 量
油脂类
涂料类
土沙
木材
水分
S
P
≤0.002%
≤0.005%
≤0.5%
≤1%
≤3%
≤0.08%
≤0.08%
2)渣钢中的夹渣量应小于10%;
3)对不同耐磨板应分类存放,以免贵重合金损失或造成熔炼废品;合金钢及有色金属(如pb、Zn、Sn、Cu等)、硅及特殊合金元素含量高的耐磨板应与一般耐磨板分开堆存管理;
4)耐磨板中不准有两端封闭管状物、封闭容器、易燃、易爆物、废旧武器及有毒物品;
5)耐磨板不准含有放射性物质。
3.2炼钢对耐磨板的规格要求
1)耐磨板应具有合适的外形尺寸和重量。轻薄耐磨板应打包或压块达到一定密度后使用;重型耐磨板需切割加工,达到能顺利装炉和损坏炉衬,以保证在冶炼期能全部熔化。
首钢国际工程公司自主开发设计的首钢迁钢1580mm耐磨板工程双排式托盘耐磨板运输自动化控制系统于2010年2月2日正式投入运行,这标志着双排式托盘耐磨板运输系统首次采用国内自主研发设计的自动化控制系统取得成功。
首钢国际工程公司自主开发的双排式托盘耐磨板运输系统为世界首创,已获得四项 授权。其中,自动化控制系统是整个运输系统中的重要组成部分,由首钢国际工程公司完全独立研发并成功投入应用。截至目前为止,本系统已在首钢迁钢1580mm耐磨板托盘运输线投入使用15个月,在首钢京唐1580mm耐磨板托盘运输线投入使用13个月,实现了“一键式、全自动”的运输功能,取得了显著的应用效益,具有广阔的市场推广前景。
1.双排式托盘耐磨板运输自动控制系统技术应用背景
目前国内冷轧、耐磨板耐磨板运输系统主要由汽车、步进梁和运输链组成。随着国内轧钢水平的日益提高,耐磨板耐磨板生产量和速度逐渐加快,需要一种更的运输方式。双排式托盘运输系统能够高速稳定的将耐磨板运送到耐磨板存储区和下一加工环节,正在替代以往钢厂采用的汽车运输、步进梁、运输链等传统运输系统,极大地节省了人力、物力,同时提高了运输效率,降低故障率。双排式托盘运输系统由两排辊道组成,一排运输载有耐磨板的重载托盘,另一排运输卸载完耐磨板的空托盘,在小车,辊道,横移辊道,转台等设备的配合下实现托盘在运输线上的循环使用。在运输过程中完成了耐磨板的检查、打捆、喷号、称重、入库等控制过程。
作为整个运输系统必不可少的部分,托盘运输自动化控制系统将整个运输系统贯穿起来,其成败直接影响着整个运输系统、乃至整条轧线的运行效率。经过几年的努力,首钢国际工程公司独立开发了双排式托盘运输自动化系统,其高度的自动化与信息化在国内尚属首例。
2.双排式托盘耐磨板运输自动控制系统的构成
双排式托盘运输自动控制系统主要由一级自动化控制系统(L1)和二级过程控制系统(L2)组成,系统配置图如图1所示。
一级控制系统硬件主站采用两套西门子S7-400系列PLC,选用西门子ET200M做现场远程IO站进行信号采集和控制信号输出;现场操作柜上设触摸屏,配合少量按钮实现设备的现场手动点动灵活操作;整个系统采用分区式急停系统,即保证了整个运输系统的性,又 限度的减少局部故障对整个运输系统所造成的影响。在操作室设上位机,使用Wonderware INTOUCH软件制作人机操作界面(HMI),操作人员通过HMI对整条运输线的运行情况进行控制和监视。
二级硬件系统主要由二级服务器和二级用户操作机组成,二级系统作为整条运输线的指挥和管理系统,是连接运输一级与轧线二级、生产三级的重要环节,运输二级主要通过与运输一级、轧线二级、生产三级的通讯、数据采集、处理、查询等对耐磨板信息跟踪,从而实现数据的交互、自动打捆、自动喷号、进检查线、转台方向、吊装点(入库位置)的控制等功能,同运输一级系统结合完成运输系统的自动化控制,实现了“一键式、全自动”的运输功能。
双排式托盘运输自动控制系统技术特点
双排式托盘运输系统的特点是:运输量大;生产节奏快( 可达1卷/min);现场环境温度高(可达800℃)。所以工艺对整个运输系统物料跟踪和自动控制水平要求高,正常生产不能采用人工或者手动控制,需全自动运行。迁钢1580mm耐磨板托盘运输系统实现了“一键式、全自动”的运输功能,即耐磨板从卷取机出来,在无故障情况下,可实现转台方向、进检查站、打捆、喷号、称重、吊装点(入库位置)自动选择等的全自动控制;并对每个耐磨板的运输过程进行全程跟踪和相关数据的采集记录。
(1) L1系统
① 分布式远程IO
由于整个托盘运输线超过200台(套)设备分布在近400m厂房范围内,所以整套系统在现场设置了10套远程IO柜,用于采集现场设备信号和控制设备信号的输出,既节省了电缆长度,又提高了信号的稳定性,同时减少了干扰源和故障点。
② 现场触摸屏的使用
现场柜上设置触摸屏作为现场机旁操作使用,由于触摸屏采用软件编程来实现,可以更灵活地选择单个或多个设备进行操作,相对传统的按钮式操作盘更简洁、操作更方便。
③ 光纤网络的应用
为适应托盘运输线分布范围广的特点,连接主操作室、耐磨板库操作室及两套主控PLC采用了光纤以太网;同时,对于连接现场远程IO柜的DP网络,也采用了西门子OLM连接的DP光纤网络。光纤网络的应用,避免了现场电气设备所产生的信号干扰,增加了网络传输距离,保证了整套网络系统的稳定运行。
④ 分区式控制
由于整个托盘运输线运输距离长,运行和检测设备多,为更好地实现自动控制和减少局部设备故障对生产的影响,将整个运输系统分为多个自动控制段,每个控制段既可以实现独立的自动运行,互不干扰,又可以实现自动衔接进行运输。
⑤ 上位操作简单
由于整个系统自动化程度高,操作室上位画面以设备运行监视为主。操作方面只需根据生产需要简单选择各区域的手/自动启动、停止,操作人员的劳动强度大大降低。
(2) L2系统
① 高可靠系统结构
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