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技术装备研发和设计背景
耐磨板是转炉炼钢的主要原料之一，通常占装入量的10%-20%。为保证转炉冶炼高附加值产品，对耐磨板的质量和品种要求极为严格。当转炉冶炼不同钢种时，对加入耐磨板的成分和规格都有严格要求，耐磨板质量好坏和加入量都将直接影响转炉炼钢工艺操作、产品质量、产量等技术经济指标。为确保炼钢有准确的耐磨板加入量，更便于炼钢生产组织，操作稳定、实现过程自动控制，增加高附加值产品，提高炼钢生产率，就必须保证炼钢有合适的铁水耐磨板比和准确的耐磨板加入量。
耐磨板的主要来源是厂内自产耐磨板和外购耐磨板。随着工业发展，目前社会上的工业耐磨板越来越多。从节约冶炼成本和遵循循环经济的理念出发，为充分利用各种耐磨板资源，提高转炉技术经济指标，就必须做好耐磨板的加工管理工作。自建耐磨板加工间，通过分选、切割、剪切、打包等方法将不合格耐磨板加工成合格耐磨板，供转炉使用。节约成本，提高钢厂经济效益。
首钢国际工程公司根据迁钢现有场地条件，设计分期分批建3个耐磨板加工间，完成耐磨板的切割、打包、分类、储存、配送等功能，可实现每年约150万t合格耐磨板供应炼钢。
外购耐磨板一般为重型、中型、轻薄料和统料。目前华北地区耐磨板需求量较大，外购耐磨板以统料为主，只有少量中型耐磨板，堆比重小，且混杂存放，不能分类配送。主要存在以下问题：
? 外购耐磨板不干净，耐磨板表面如混入油污、泥沙、水泥、耐火材料、橡胶和炉渣等杂物，则会降低炉料的导电性，延长熔化时间，降低炉渣碱度以及钢和合金元素的收得率，油污还会增加钢中的氢含量；
? 耐磨板中如混有铅、锡、砷、锌、铜等有色金属，铅易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故；锡、砷和铜等杂质会使钢材产生“热脆”，恶化铸坯及钢材表面质量，增加“热脆”倾向；使低合金钢发生回火脆性；降低连铸坯的热塑性，在含氢气氛中引起应力腐蚀；严重降低耐热钢持久寿命及引起热应力腐蚀；严重恶化IF钢深冲性能等；
? 耐磨板中如有两端封闭管状物、封闭容器、易燃、易爆物、废旧武器等，在熔化过程中会发生爆炸；
? 耐磨板中的化学成分应明确，硫、磷含量应小于0.08%；耐磨板不准含有放射性物质等。
另外，外购耐磨板其尺寸、形状乃至密度也都很不规则，给运输、装料、熔化等都带来许多困难。为解决这些问题，必须采用不同的加工方法进行预先处理。重型耐磨板、中型耐磨板、小型耐磨板、统料型耐磨板，都需进行剪切才能成为合格耐磨板，轻料型耐磨板、轻薄耐磨板需要打包才能加入转炉，因此迁钢建立耐磨板加工间，对耐磨板进行分选、打包、剪切，是必要的、合理的。
炼钢对耐磨板的基本要求是杂质尽可能少，耐磨板越干净，炼出的钢水品质就越高，而且成本低。因此做好耐磨板在入炉前的分类、加工、整理工作非常重要， 能从耐磨板回收源头做起，至少在配料前做到把含有不同元素的耐磨板进行分类，保证耐磨板干燥，减少锈蚀，各类非金属物等。
a、 与HMI通信。服务器与HMI所传输的数据量较大，数据的实时性要求高，但可允许偶尔丢失少量数据，基于此选用TCP/IP通讯方式。
b、 与一级通信。由于一级所用的系统配置是S7-400，基于此选用TCP/IP通讯方式。由于PLC的限制，采用多端口进行通信，对于不同意义的数据包在不同端口上进行传输。
c、 与轧线二级通信。实时性要求不高，为确保数据不丢失，采用DBTODB通信方式。
d、 与轧线三级通信。实时性要求不高，为确保数据不丢失，采用DBTODB通信方式。
③ 高度自动化
实现了“一键式、全自动”的运输功能。
钢卷从卷取机上进入运输系统后，在无故障情况下，不需要人工操作，可实现钢卷的自动跟踪、转台的方向控制、进检查线的控制、自动称重与记录、自动喷号、自动对夹、跨的选择、吊装位置的控制，终完成入库。
④ 高度信息化
作为整条运输线的指挥和管理系统，耐磨板运输L2系统又是工厂管理(L3)系统命令的执行者。耐磨板运输L2系统不断接收L3系统发送的数据与命令，分析判断后发送指令给L1系统；L1系统执行相关操作后将数据与执行结果返回给L2系统；L2系统将数据与执行结果上传给L3系统。整个运行过程中无需人为干预，可实现与工厂管理系统实时信息交互，从而实现自动喷号、称重、打捆、路由等自动控制。
5 双排式耐磨板运输自动控制系统技术应用前景
双排式耐磨板运输方式可以在热轧卷取区直接受卷，不需要天车辅助。承载耐磨板在运输辊道上，根据需要可自动直接被运送到检查站、热轧成品库等多个不同的目的地，无论是转向还是改变运输高度都可灵活实现。中间过程不需要人工干预。
自动化系统根据各工序的实际情况，可自动实现钢卷运输的局部存储，为下游故障处理提供缓冲时间，从而不影响上游工序的生产。整个运输过程中钢卷不落地，不需要倒运，不需要采用铁路和汽车运输。可采用全自动化操作，减少了作业人员。取消了天车上卷操作，提高了成材率，减少了工厂占地面积，是现有各种运输方式中运输能耗小、物流运输周期短的方式，完全满足冶金流程工程学对钢厂生产中运输问题的各项要求。
耐磨板运输自动化系统作为耐磨板运输系统不可缺少的部分，实现了钢卷运输的全自动运输、打捆、称重、喷号、吊装点控制等功能，降低了故障率，减少了作业人员，进一步提高了运输效率。经过2年的努力，双排式自动化运输系统成功应用到首钢迁钢1580mm与首钢京唐1580mm热轧运输线上。该技术具有广阔的市场推广前景。
合理的耐磨板切割间
迁钢耐磨板切割采用封闭耐磨板切割间取代原有露天耐磨板切割。目前还没有好的方法将铸坯切头和切尾分割成合格的耐磨板块，只能用氧气烧来分割，污染严重，因此在耐磨板切割区采用移动除尘罩，能源消耗低、环境污染少。
耐磨板来源由厂内返回耐磨板和外购耐磨板两部分组成。厂内返回耐磨板主要是板材的边条、铸坯切头、切尾和铸余等，由于铸坯切头、切尾和铸余体积大，无法加入转炉，需进行切割生成单块重量≤500kg、 边长≤700mm的耐磨板，新建耐磨板切割间。但由于耐磨板切割时烧氧，烟尘多，污染严重，环境恶劣，受场地限制，除尘罩无法使用，只能采用封闭切割厂房和厂房除尘来满足环保要求。
7. 迁钢耐磨板加工系统应用效果
1)迁钢耐磨板加工系统工艺流程短捷顺畅，总图布置紧凑合理，产品低成本、高质量，经济效益好、能源消耗低、环境污染少，实现低耗和清洁生产。
2)实现耐磨板分类精细化管理，耐磨板按钢种合理堆放，满足炼钢对耐磨板配料的生产要求，特别是迁钢实现副枪自动化炼钢作业，耐磨板的分类存放和成品管理，成为原料稳定的有力保障。
3)耐磨板配送间可以根据炼钢对耐磨板的要求，及时配送，采用边加料边称重方式，满足耐磨板加入重量和配比。保证了炼钢生产的顺利进行，同时又减轻炼钢加料跨天车负荷，节省了厂房作业面积，也为清洁生产提供了有力支持。
4)迁钢耐磨板加工流程采用完善的自动化检测和控制系统，生产过程采用计算机集中控制，生产自动化水平高，成为大型现代钢铁企业的重要标志。
5)经济效益好，一年节约资金达亿元。
? 转炉采用统一配置的合格耐磨板，可冶炼高附加值品种钢；
? 自建耐磨板分选、打包等工艺，可使外购轻薄料变为重废使用；
? 自产耐磨板通过切割，变成合格优质耐磨板使用，节约成本。
典型工程及应用效果
3.1 首钢四制粉
首钢国际工程公司用不到一年的时间完成了首钢四制粉整个工程的设计和施工服务工作，并于2000年11月投产。新的制粉喷耐磨板系统与此前首钢的间接喷吹不同，采用了直接喷耐磨板工艺，即制粉和喷耐磨板同在一所厂房内。制粉系统以两台中速磨作为主要设备，每台生产能力为40t/h（实际出力），制粉总能力为80t/h。两套总管—分配器喷吹系统分别对2号高炉（1780m3）、3号高炉（2536m3）进行直接喷吹，喷吹工艺为双系列串联罐组、总管加分配器，分别为2号和3号高炉的喷吹耐磨板粉。2号高炉喷耐磨板总管总长452m，3号高炉喷耐磨板总管总长358m。喷耐磨板能力按每个高炉耐磨板比200kg/t设计，喷吹耐磨板种为烟耐磨板。
本项工程采用长距离直接喷吹的新工艺，其主要技术特点如下：
1） 采用直接喷耐磨板工艺，简化喷耐磨板流程，在喷吹烟耐磨板时更为。厂房布置紧凑，占地面积小，大大节约了投资。2号高炉喷耐磨板总管总长达到452m，当时是国内长的；
2） 大胆采用大倾角胶带机，在现有场地条件下，使利用旧储耐磨板场的耐磨板成为可能，即节省投资，又减少设备；
3） 采用新型封闭式干燥炉，在满足烟气温度条件下，使整个耐磨板粉输送管道全部处于封闭状态，减少了系统漏风率，降低了氧含量，在喷吹烟耐磨板时更为。而且合理地利用了锅炉废气，节约了能源；
4） 采用中速磨耐磨板机制粉，降低制粉运行费用，从而减少耐磨板粉生产成本；
5） 采用低压脉冲耐磨板粉收集器一级收粉工艺，简化工艺流程，提高了耐磨板粉收集效率，而且使排尘浓度大大降低，减少了环境污染；
6） 设计中考虑两个系统之间耐磨板粉的互相补充和分配，其结构简单实用，给生产创造许多方便；
7） 贮耐磨板罐与喷耐磨板罐之间设置压力平衡式波纹补偿器，提高连续喷耐磨板过程中的计量精度；
8） 采用自动可调耐磨板粉给料机和高精度耐磨板粉分配器，以流化喷吹为前提，实现时间过程的均匀喷吹，了脉动耐磨板流；
9） 提高自动化控制水平，实现喷耐磨板倒罐自动控制和调节。
该工程经生产实践验证，证实是成功的，采用直接喷耐磨板工艺也是非常合理的，为首钢进一步扩大喷耐磨板量，提高耐磨板比，创造了必要的先决条件。该工程当时经专家鉴定达到国际先进水平。另外，设计整体构思非常巧妙，布局合理，尤其是占地面积非常小，对旧厂改造来说值得借鉴，而且该工程总投资也是国内类似同等项目中少的。
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