1、吉林鋼鐵有限責任公司新區(qū)煉鋼廠,新區(qū)煉鋼廠培訓課件之一,副槍設備及HMI畫面功能介紹,1. 概述,副槍檢測技術已經成為一門較成熟的技術，正廣泛應用于百噸以上的轉爐煉鋼廠,為轉爐生產提供了一個有效的工具，使其能在不間斷吹煉的情況下在轉爐的垂直位置進行熔池溫度的測量及取樣。 操作工在HMI畫面上選定探頭，點選連接周期,探頭即自動連接到副槍的頂端,激活測量周期副槍可自動移到轉爐上方。檢測條件合格后煙罩上方的副槍密封帽自動打開，裝有探頭的副槍槍體通過鋼絲繩的牽引下降至熔池中。根據所選探頭的類型，熱電偶和測氧單元發(fā)出信號，約6秒種之后鋼絲繩牽引提升探頭并在拔探頭裝置上自動將探頭取下，探頭順溜管送至轉爐操

2、作平臺上,取出試樣送化驗室分析。所發(fā)出的信號經處理，傳至HMI畫面上為操作工提供有價值的數(shù)據。,TSC探頭（用于溫度，取樣，定碳）, TSC探頭用于吹煉中測量 TSO探頭（用于測溫，取樣，定氧,測量熔池液位），TSO探頭用于終點吹煉測量； T探頭（用于測溫）,T探頭僅用于當操作工只需要知道熔池溫度的情況下測量，如：當鋼水不能直接出鋼需在轉爐中等待較長的時間時。,副槍常使用三種探頭:,引進副槍的優(yōu)勢：,縮短了轉爐煉鋼周期; （無需倒爐、可實現(xiàn)快速出鋼） 更好的調整了鐵水、廢鋼比和氧氣耗量; （借助SDM模型精確計算） 降低了熔劑、脫氧劑及合金消耗； （終點氧得到有效控制） 節(jié)省能源（金屬的物理熱

3、）； （無需倒爐、等待時間縮短） 減少耐材損耗； （可監(jiān)測到熔池液位、防止鋼水過氧化） 人機控制改善了工作條件. （環(huán)境、勞動強度）,2. 副槍系統(tǒng)的核心DIRC-5的主要優(yōu)勢,速度: 在副槍進入熔池約4秒鐘后，熔池溫度等結果將顯示在轉爐控制操作臺上。 精度: 顯示結果同時給出一個“質量編碼”告訴操作工其測量精度，例如：1. 1525 就表示凝固溫度為1525 ，前面的1為質量代碼，表示精確到1.25 ，這樣便于精確的測量碳含量。 再現(xiàn)性: 測量結果的再現(xiàn)性主要使用改進的測量和結果分析系統(tǒng)與最新設計探頭及良好的操作實績。,熔池液位測量： 熔池的液位是通過測量和分析鋼水和渣中氧氣含量和溫度差來確

4、定的。它的測量所使用的探頭即終點吹煉所用的TSO-探頭，因此每一爐都可測量熔池液位而不需要單獨的探頭。精確可靠的熔池液位測量可用于： (1)副槍在同一浸入深度的測量耐材消耗監(jiān)測 (2)對主氧槍的吹煉高度進行有效控制 (3)正確控制吹煉高度可減少鐵損失和耐材消耗。,3. 副槍系統(tǒng)主要功能,在測量前自動選擇探頭并連接到副槍探頭夾持器上； 旋轉和升降裝有探頭的副槍槍體至設定的轉爐熔池位置； 吹煉過程中用TSC探頭測量鋼水溫度和鋼水凝固溫度，計算碳含量并取樣； 吹煉終點用TSO探頭測量鋼水溫度、終點氧含量、計算碳含量及熔池液位并取樣； 將傳感器信號傳給信號處理器，再經PLC傳給過程計算機； 在轉爐控制

5、室工作站上顯示結果和質量代碼 ； 從副槍上取下探頭； 通?？梢詫⒏睒尳抵敛僮髌脚_（在現(xiàn)場方式下和在維護/測試位置）更換探頭把持器和接插件或做簡單的維護；,.控制功能, 現(xiàn)場控制 在現(xiàn)場手動控制方式下，每種功能和移動都可從現(xiàn)場操作控制控制盤來實現(xiàn)，通過操作控制控制盤來控制的功能應根據維護的需要和設備的可視范圍加以選擇。 半自動控制 在自動控制中，操作工可通過控制室中的CRT激活 自動化控制過程。操作工只需選定探頭類型，啟動探頭的連接和測量步驟即可。,在正常操作情況下，副槍由PLC來控制，有以下三種控制模式：,計算機控制 在計算機方式下，由計算機激活自動控制過程。包括探頭的選擇和計算熔池液位都由計

6、算機來完成。其結果將同時提交 給操作工和計算機。,在非正常情況下，可直接通過操作臺對副槍進行控制而不通過PLC。,事故控制,在事故方式下，可通過事故電源 將副槍從轉爐中提起，而無其它任何動作。,.副槍的四個動作周期,）探頭連接周期 從選定的探頭存儲倉中取出探頭； 將探頭送至探頭傾翻臂； 用探頭夾持器夾緊探頭； 探頭傾翻臂轉到垂直位置； 關閉導向錐； 低速降槍直至探測到探頭連接； 打開導向錐和探頭夾持器； 探頭傾翻臂轉到水平位置； 按設定高度提升副槍，直到有足夠空間移到測量位置為止。,）測量周期 裝有探頭的副槍槍體移至測量位置； 高速氮氣吹掃副槍入口； 打開密封帽； 等待來自過程計算機的連鎖信號

7、確定吹氧速度和底吹速度都已降低到設定范圍（僅對于吹煉中測量）； 按照速度圖表中的速度下降副槍； 將副槍停在設定點上（浸入深度約為70cm）； 進行測量； 開始復位過程。,）復位周期 按照速度圖表中的速度提槍； 發(fā)出信號給過程計算機，確定吹氧速度和底吹速度可提高到正常速度（僅對于吹煉中測量）； 在副槍預設定高度關閉并打開刮渣器； 關閉密封帽并停止氮氣高速吹掃； 副槍移至探頭連接位置； 降槍直至探頭拆卸位； 關閉探頭拆卸裝置； 提槍至預設定高度，即副槍把持器正好與導向錐對中（開始位置）； 打開探頭拆卸裝置將探頭送至探頭收集槽。,注意：復位過程開始后，不管在什么位置或在什么步驟中， 所有副槍設備將回

8、到初始位置。這就意味著副槍將移至探頭拆卸位置，卸下探頭；此項探頭拆卸功能不管探頭是否連接到副槍上都將執(zhí)行。副槍將被提升并等在探頭連接過程的起始位置，等待下一周期的開始。,）維護/測試周期 維護/測試過程的主要目的是將副槍自動送至維護位置，并降槍進行探頭夾持器或接插件的維護；之后副槍自動返回至新的連接或測量過程開始的位置。,.周期時間,說明：總周期時間包括探頭連接直到下一個探頭連接過程開始。,7.副槍的定位,副槍使用兩個脈沖發(fā)生器進行數(shù)字垂直定位，一個在卷揚卷筒上，一個在提升馬達的軸上。脈沖發(fā)生器的脈沖信號將被送至PLC的記數(shù)模件中。 測量之前，通過計算出的熔池液位得出理想測量位置的設定值，由工

9、程師工作站或過程計算機發(fā)給PLC。 當副槍在最高位置時，PLC的記數(shù)模件中將設置一預設定值，開始降槍時，脈沖從這個設定值開始記數(shù)。PLC控制副槍的速度圖形以便使最終位置設定值達到+ / - 1 cm的精度。 密封帽/刮渣器及探頭拆卸裝置的開關點都是根據記數(shù)脈沖確定的。另一個脈沖發(fā)生器與PLC內的另一記數(shù)模件相連接，用來檢測第一個脈沖發(fā)生器。,8.副槍設備主要部件組成,卷揚平臺 旋轉框架 副槍本體 副槍小車 副槍導向 副槍小車導軌 自動裝頭機構 拆頭器 刮渣器和密封帽 探頭收集溜槽 、操作盤,卷筒滑輪 副槍小車 副槍體 卷揚平臺 卷揚平臺-對位和導向 卷揚平臺-旋轉裝置 卷揚平臺-緩沖位置 卷揚

10、框架上的冷卻水和氮氣 下支點 小車軌道的加強筋和旋轉筐架 副槍導向 自動裝頭器 拆頭器,氣動系統(tǒng)設施,探頭收集溜槽,拔頭器 密封帽,小車導軌,儀表空氣供應 補償電纜 冷卻水供應 副槍小車,冷卻水供應,冷卻水排放,副槍小車,旋轉接頭,小車導軌,副槍體,連接套筒,探頭把持器,探頭尖連接塊,8.1副槍槍體和小車,副槍體和小車,副槍體主要包括： 補償電纜和氮氣吹掃的內部管道中間管道與內部管道形成了冷卻水供應通路 外部管道與中間管道形成了冷卻水排泄通路 帶有鋼連接套的副槍銅頭，在連接套中旋入帶有接觸塊的探頭把持器 為了補償彎曲，旋轉接頭能夠使副槍槍體的外部旋轉，由于副槍體容易向主氧槍側彎曲，所以，為了矯

11、直槍體，需要定期旋轉180。,小車導軌,儀表空氣供應,補償電纜,冷卻水供應,冷卻水排放,副槍小車,旋轉接頭,小車導軌,副槍體,連接套筒,探頭把持器,接插件,副槍小車 在卷筒平臺上的卷揚設備的牽引下，裝有副槍體的副槍小車能夠沿著導軌上升和下降。副槍小車裝有安全制動器，如果卷揚的2根鋼絲繩都斷了，在副槍小車和小車導軌之間的楔型塊就會自動到位，并防止小車墜落，在新繩子安裝后，通過提升副槍，楔型塊將自動釋放，回到正常位置。,8.2副槍導向和小車導軌,副槍導向和小車導軌是副槍設備的組成部分，在測溫和連接過程中，它們能引導副槍小車和副槍體沿著各自路徑上升和下降。 副槍導向 副槍導向，見下圖，實際上是第2臺

12、小車，能夠沿著小車導軌運行，它位于副槍導軌的下部分，用于引導副槍槍體的下部，副槍導向同副槍小車用一根繩子連接，這根繩子不是永久的固定在副槍小車上，而是用一根桿“懸掛”在小車上，如果副槍在下降時，在一個指定的高度（大約下降2.8米以后），副槍導向就不在下降，此時，副槍小車經過副槍導軌上的2個鉤子，這兩個鉤子把托桿掛起，防止副槍導向進一步下降。,小車導軌,繩子,到導軌繩子的管路,副槍導向,導向輥,副槍導向,小車導向和加強筋 副槍小車導軌包括2個上下蓋板的I-型梁，以前曾提到，它的目的是為副槍小車導向，在副槍小車導軌的上部，裝有鋼絲繩滑輪，用于引導卷揚鋼絲繩纏繞到卷筒上，小車軌道由加強筋支撐，再加強

13、筋的上部裝了以下多個開關： a）用于監(jiān)測副槍小車位置及預設定副槍高度的計數(shù)感應接近開關 b）一個過行程桿型限位開關（第二個過行程桿型限位開關裝在導軌的下端） c）卷揚在備用電源下操作的情況下，用于停止副槍的感應接近開關 注：開關a是從24VDC電源處獲得電源，用于PLC I/O， 而b和c是從卷揚驅動盤的24VDC處獲得電源。,鋼絲繩滑輪和壓頭 鋼絲繩滑輪，見右圖，安裝于小車導軌的上端，用于引導鋼絲繩，其中一個滑輪可繞樞軸轉動，這就使它能夠用一個壓頭來測量副槍的重量，由此來監(jiān)視輕載或過載，（如果撞在某中設備上，例如爐口，或由于某種原因卡住） 如果副槍輕載或過載，副槍提升或下降將自動停止。,限位

14、開關,鋼絲繩滑輪,向上過行程,向上過程,向上緩沖,副槍小車,加強筋,小車導軌,壓頭,8.3卷揚平臺,卷揚設備 在下圖中，顯示了卷揚平臺的側視圖，這個平臺的卷揚設備包括一個55KW的3相鼠籠電機、一個摩擦片制動器、一個減速機、一個卷筒、一個用于高度測量的脈沖發(fā)生器、以及裝在電機軸處的一個復合脈沖發(fā)生器，其中一個發(fā)生器用于速度控制（1024脈沖/轉），另一個發(fā)生器基于安全原因，檢查發(fā)生器的高度測量，在脈沖發(fā)生器高出偏差時，下降停止，并且只允許低速上升，卷揚驅動由一個速度控制變頻驅動系統(tǒng)執(zhí)行，過行程開關控制硬性停止和自鎖。,操作盤c,卷筒,卷揚制動器,卷揚電機,脈沖發(fā)生器,旋轉驅動機構,卷揚平臺,旋

15、轉設備 旋轉設備包括一個3.45KW三相鼠籠直流電機，作為一個整體的減速機/驅動機構，一個用于對位的脈沖發(fā)生器，在+50.3米標高安裝22個接近開關，每對接近開關指示一個旋轉終端位置，以及加速/減速點，同時，也安裝了機械過行程開關，用于控制硬線停車。 旋轉驅動是由速度控制變頻驅動系統(tǒng)執(zhí)行，對位是通過PLC由脈沖發(fā)生器執(zhí)行。 最終的位置是通過接近開關來確定。,8.4自動裝頭器,探頭裝頭器主要包括以下部分： 探頭儲存箱 探頭進給部件 探頭傳送部件 探頭傾翻臂（連接部件） 支撐結構 拆頭器,自動裝頭器的目的就是從探頭儲存箱內得到一個選擇的探頭，并與副槍成一條直線的方向把探頭把持住，然后，為了能把探頭

16、連接到探頭把持器上，副槍下降連接探頭，自動裝頭器位于接近煙罩的+24.93米平臺上。,除了3相傾翻電機外，所有自動裝頭器的功能都是氣動控制，為了實現(xiàn)這一目的，應用了電磁閥，這些電磁閥位于電磁閥箱，安裝在裝頭器框架上。 本地操作盤B位于自動裝頭器附近，此盤的主要目的是： 維護和測試自動裝頭器、拆頭器和收集溜槽 維護和測試刮渣器和密封帽,探頭儲存箱 探頭儲存箱有5個腔（1，2，3，4，和5，第5個腔接近傾翻臂），每個腔可容納20根探頭，即共有100根探頭，探頭從儲存器中取出后，經過儲存箱側門一支一支手動送進各個小腔內，每個小腔內只允許裝一種類型的探頭。在探頭傳送部件下方，裝有2個電加熱器，保證探頭

17、在進給部件及儲存箱中保持干燥。,探頭進給和傳送 探頭進給和傳送，見下圖，位于探頭儲存箱下方，在進給支架的旋轉動作下，從選擇的探頭腔內放下一根探頭，進給支架氣動缸進行調整，每個探頭腔儲存6根探頭，共計30根探頭。 每個氣缸裝有銜鐵開關，用于監(jiān)測進給支架的位置，每個腔裝有一個電容型接近開關，用于監(jiān)測“空腔”。 從進給部分選擇的探頭被帶有推進器的氣動傳送鏈傳送到探頭傾動臂上。,進給和傳送部件,銜鐵開關腔向上,銜鐵開關腔向下,腔1空接近開關,推進器,連接部件,連 接 部 件,傾翻臂（探頭連接部件） 傾翻臂用于從傳送部件上接受一個探頭，并把探頭傾動到垂直位置，傾翻臂包括一個電動曲柄機構，一個探頭夾持器，

18、和一個導向錐。 探頭由傳送部件傳送到傾翻臂上，并由2個電容型接近開關檢測探頭的正確位置，系統(tǒng)檢測到信號后，探頭被一個氣動夾持器夾緊（銜鐵開關監(jiān)測夾持器的開關位置），并在電動曲柄機構作用下，傾翻臂從水平位置傾動到垂直位置。 探頭傾翻臂的水平和垂直位置是由2個感應接近開關監(jiān)測，在垂直位置，導向錐在氣動缸的作用下閉合（導向錐的閉合動作是由銜鐵開關監(jiān)測），導向錐的目的是在副槍下降時，把副槍接插件引進探頭，當探頭傾翻臂在垂直位置時，為了探頭對中，導向錐和探頭把持器能向前向后及向左向右移動約50mm，副槍下降，并在把持器進入到探頭后，導向錐打開，副槍進一步下降，直到探頭完全連接上，當安裝在探頭把持器的感應

19、接近開關監(jiān)測到副槍已經以約1000N的力進入探頭時，副槍就會停止下降，最后，探頭把持器打開，傾翻臂（沒有探頭）傾動到水平位置。 為了防止外部物質進入，在連接操作過程中，儀表空氣通過探頭和導向錐之間的間隙吹入。,傾翻臂（探頭連接部件）,接近開關,接近開關,探頭,探頭夾持器（打開）,導向錐（打開）,傾動臂,氣動缸,傾動電機,拆頭器 拆頭器是自動裝頭器的一部分； 拆頭器拆下用過的探頭，內部容納一個鋼樣的探頭投到探頭收集溜槽，并傳送到+9.600米平臺，在這里，操作員取出鋼樣并送到化驗室分析。 拆頭器由氣動缸操作，并由一個銜鐵開關監(jiān)測它的開合。,拆頭器,保護罩,拆頭器（打開）/銜鐵開關,探 頭 收 集

20、 溜 槽 中 心,8.5其他煙罩設備,密封帽 密封帽，見右圖，位于副槍入口的上方，并在吹煉過程中防止煙氣泄露，為了進行測量，密封帽要打開并允許副槍進入轉爐。 密封帽滑板用鋼制成，并且是水冷的，滑板是用氣動缸操作，2個銜鐵開關檢測開合位置。,密封帽和刮渣器,刮渣器銜鐵開關,刮渣器,密封帽,密封氮氣入口,密封帽銜鐵開關,密封帽冷卻水入口/出口,刮渣器 刮渣器，見上圖，位于密封帽的上方，刮渣器用于刮落粘到副槍表面的渣殼，刮落的渣殼通過副槍入口落到轉爐內。 刮渣器通過氣動缸操作，并有一個銜鐵開關監(jiān)測打開位置。 電磁閥箱 內置電磁閥的電磁閥箱、操作密封帽、刮渣器安裝在活動煙罩附近，這個閥箱也裝有壓縮空氣

21、設備，用于壓力調整和潤滑，管路與煙罩設備的氣動缸相連接。 在固定煙罩上的副槍口 副槍入口是水冷的管型結構，用于支撐密封帽和刮渣器，并給連上探頭的副槍提供入口，副槍口應定期檢查，防止掛上渣殼。,8.6流體介質和儀表,副槍冷卻水系統(tǒng) 副槍體需要冷卻，冷卻水來自煙罩冷卻水系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)在結合處的壓力越為0.95-1.15MPa，系統(tǒng)有一個在+40.3米平臺上的閥站，閥站包括2個帶有電磁閥和閥位開關的氣動球閥和2個磁性流量變送器，以及一個溫度變送器。 在正常條件下，氣動球閥打開。 水調整 設計流速： 50Nm3/h 調節(jié)流速： 40Nm3/h 供應壓力： 0.95-1.15MPa在+40.3標高接點

22、處 壓 降 ： 在閥站、軟管和副槍體處0.7MPa壓降 溫 升 ： 在閥站、軟管和副槍體上溫升為25,副槍吹掃系統(tǒng) 使用氮氣，為了保證探頭把持器的接插件中的電氣連接不進入灰塵和保持清潔，氮氣吹掃系統(tǒng)包括，一個壓力調節(jié)器，一個壓力指示器和一個安裝在卷揚平臺+50.3米標高的氣動柜上的壓力開關。 儀表氮氣調節(jié) 流 速： 3.6 Nm3/h 供應壓力： 0.3MP 操作壓力： 0-0.3MPa 溫 度： 最大40,密封帽冷卻水 為了冷卻和清掃，在密封帽和副槍入口裝有冷卻水和氮氣設備，密封帽冷卻水來自煙罩冷卻水系統(tǒng)。 水調整 流 速： 3 Nm3/h 供應壓力： 在+24.930米標高接點處0.2-0

23、.6MPa 供應溫度： 最大40 密封帽氮氣清掃 氮氣清掃是連續(xù)進行的，在副槍浸入或密封帽打開時，流量增加，在氮氣供應管道上，裝有限位開關（用于打開和關閉位置）的氣動操作球閥，帶有報警開關的流量指示器，以及手動閥。 氮氣調整 在密封帽關閉時的流速： 90 Nm3/h 在密封帽打開時的流速： 900 Nm3/h 壓 力： 0.4-0.6MPa 溫 度 ： 最大40,8.7操作盤,操作盤的設置情況 本地操作盤“A”，位于主控樓操作臺上 現(xiàn)場操作盤“B”，位于+24.93米平臺上的自動裝頭器附近 現(xiàn)場操作盤“C”，位于+50.30米標高的卷揚平臺上 現(xiàn)場操作盤“D”，位于+9.600米平臺的維護位置

24、附近 現(xiàn)場操作盤“E”，位于+40.30米平臺上的冷卻水閥站附近,操作盤A 操作盤A有3種操作模式： 1)用事故卷揚提升副槍（操作盤見下圖） 2)自動（操作員在人機界面上控制）（詳見HMI介紹） 3)計算機（詳見HMI介紹）,操作盤“A”,正常模 式選擇,事故模 式選擇,事故提升,副槍緊急停止,模式選擇 正常/事故,開始事故模式,當斷電或副槍故障時，PLC或事故卷揚盤失去作用，副槍被卡在轉爐中，就要啟動事故卷揚。在這種情況下，應通過“功能選擇”開關選擇“事故狀態(tài)”，并按下“事故狀態(tài)”按鈕，見右圖，副槍將提升，直到觸到“事故狀態(tài)向上”限位開關。 在事故卷揚過程中，“事故提升”指示燈就會亮起，在事

25、故卷揚動作時，“事故模式選擇”指示燈將亮起。在事故卷揚完成后，副槍通過“功能選擇”開關設定回到“正常功能”。,操作盤B 這塊操作盤，見下圖，裝在+24.93米平臺的自動裝頭器的附近，用于維護和檢查自動裝頭器。,可以通過操作 5-12和20-37分別進行每個動作。 可以開始維護和檢查的3個自動化周期：連接周期49、測量周期52、復位周期50；通過使用按鈕51“停止激活周期”來停止一個運行周期。 其他狀態(tài)信息是由指示燈13-15、44-48提供。 信號燈38-42指示探頭儲存腔空腔信號。 數(shù)字顯示18能指示各種數(shù)據，通過選擇按鈕16“數(shù)字信息”和17“數(shù)字信息”來顯示數(shù)據 數(shù)據1熔池溫度 數(shù)據2固化溫度 數(shù)據3氧活度 數(shù)據4 浸入深度 數(shù)據5 設定副槍高度 數(shù)據6 實際副槍高度 數(shù)據7 實際卷筒位置 數(shù)據8 實際氧流速,探頭選擇,單個動 作操