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0、引言
頂?shù)讖?fù)合吹煉是從轉(zhuǎn)爐頂部氧槍吹進(jìn)氧氣,同時從底部吹人惰性氣體以強(qiáng)化熔池攪拌的煉鋼方法。在降低渣中氧化鐵含量、提高金屬收得率,防止鋼液過氧化,降低鐵合金和熔劑消耗,提高鋼的質(zhì)量和爐齡等方面都比單純頂吹煉鋼*,用復(fù)吹生產(chǎn)低碳鋼和超低碳鋼效果更為顯著〕。
1、底吹工藝
綜合考慮攪拌效果、冷卻效應(yīng)、安全、對鋼質(zhì)量和爐襯影響等因素,復(fù)吹氣體選擇氮?dú)夂蜌錃狻?br />吹煉前期和中期用氮?dú)?后期切換為氫氣,以降低鋼中氮含量。圖1為某120t轉(zhuǎn)爐8路底吹儀表流程圖。由圖可見,底吹氣體通過切換氣路上的氮/氫氣切斷閥，選擇一種氣體后進(jìn)人底吹總管,后經(jīng)壓力調(diào)節(jié)回路(PCV)穩(wěn)壓后進(jìn)人到8路底吹支管,總管壓力低于某值時報警。8路底吹支管上設(shè)有流量調(diào)節(jié)回路(FCV),根據(jù)冶煉鋼種的不同和冶煉周期的不同時段調(diào)節(jié)吹人轉(zhuǎn)爐底部的氣體流量。本文主要講述此流量調(diào)節(jié)回路中的流量檢測方法。
2、流量檢測
轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)中存在氮、氫兩種氣體交替使用,底吹氣體流量范圍寬等特點(diǎn),上述12Ot的8路底吹轉(zhuǎn)爐中,停爐時底吹量約10m3h/,冶煉中
PE-壓力檢測一次元件;PT-壓力變送元件;PI-壓力顯示;FET-流量檢測變送元件;CFV-流量控制閥;FICQ-流量顯示控制累計(jì);Pcv-壓力控制閥;PlcA-壓力顯示控制報警;Hv-1-氮?dú)馇袛嚅y;Hv-2-氫氣切斷閥;HI-手動操作顯示。
zui大底吹量可達(dá)00m3/h。目前常用的檢測方法有孔板、渦街和質(zhì)量流量計(jì)。下文按照底吹流量測量發(fā)展的先后順序,詳細(xì)介紹這三種流量計(jì)的選型使用。
2.1孔板流量計(jì)
孔板流量計(jì)是zui早應(yīng)用在底吹支路上用于流量測量的流量計(jì)。下面介紹其實(shí)現(xiàn)方法。
用同一個孔板來測量兩種不同介質(zhì),氮?dú)夂蜌錃?即要求孔板的開孔尺寸為*值。在設(shè)計(jì)時,取氫氣的具體介質(zhì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。即為已知管道內(nèi)徑,被測流體參數(shù)密度、粘度,管道條件,選擇流量范圍、差壓上限,計(jì)算開孔直徑的命題。在得到開孔直徑以后,計(jì)算相同差壓上*氮?dú)獾膠ui大流量。即為已知管道內(nèi)徑、節(jié)流開孔直徑,被測流體參數(shù)密度、粘度,根據(jù)zui大差壓值,計(jì)算流量zui大值。
底吹的兩種氣體工作溫度和工作壓力基本相同,所以工況下的摩爾體積接近,故摩爾質(zhì)量大的氣體工作密度大,根據(jù)節(jié)流裝置公式:
式中,qV為體積流量;C為流出系數(shù);二為可膨脹系數(shù)沼為直徑比;d為節(jié)流件開孔直徑;卻為差壓值;P為被測氣體密度。
可以看出在相同差壓時,氮?dú)獾拿芏刃?對應(yīng)的流量大。而底吹過程中使用的氮?dú)夂蜌錃獾膠ui大使用量基本相同,所以在上述zui大差壓時計(jì)算得到的氮?dú)獾膠ui大流量必定會涵蓋住氮?dú)獾膠ui大使用量。至此,在現(xiàn)場級使用一塊孔板和一臺差壓變送器就完成了氮?dú)?、氫氣兩種氣體的流量測量和差壓信號的轉(zhuǎn)換。
差壓信號進(jìn)人到DCS中,按照式(2)進(jìn)行溫壓補(bǔ)償。
式中,Qn為溫壓補(bǔ)償后的標(biāo)況流量,m3h/;Qmax為計(jì)算書提供的zui大流量,m3h/;△Pmax為計(jì)算書提供的zui大差壓,Pa;P。為設(shè)計(jì)壓力(絕壓),Pa;T0為設(shè)計(jì)溫度K;PI為實(shí)際工作壓力(絕壓),Pa;T工為實(shí)際工作溫度,K。
氮/氫氣切換時,根據(jù)切換氣路上氮/氫氣切斷閥(HV-1,HV-2)的限位開關(guān)信號,轉(zhuǎn)換上式中的Qmax。至此在DCS級完成了氮?dú)夂蜌錃獾臏貕貉a(bǔ)償。
孔板的量程比只有3:1-4:1,底吹的流量范圍為10:1,已經(jīng)超出孔板的*測量范圍,在實(shí)際應(yīng)用中,只能照顧大流量范圍而犧牲小流量的測量精度。但是由于該方法成本低,所以目前很多鋼廠還在使用。
2.2渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)的量程滿足底吹的流量范圍要求,與孔板相比壓力損失小,在設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用。
下面介紹其實(shí)現(xiàn)方法。
渦街流量計(jì)屬于速度式流量計(jì),流量測量值與介質(zhì)種類無關(guān),可以同時測量氮?dú)夂蜌錃鈨煞N氣體。選型時主要是核算兩個方面:一為zui小使用流速,以確保工作在所選渦街的測量范圍內(nèi);二為雷諾數(shù)范圍,以保證測量精度。
具體設(shè)計(jì)時,可選用多參數(shù)渦街,輸出信號為介質(zhì)的速度、溫度、壓力及計(jì)算質(zhì)量流量,體積流量和密度。這種方案價格較貴。在設(shè)計(jì)中一般選用普通渦街,在DCS中進(jìn)行溫壓補(bǔ)償。在實(shí)際使用中,分為兩種情況。一種是流量計(jì)直接輸出工況下的體積流量Qi(m3/h),這時根據(jù)氣體狀態(tài)方程和實(shí)測的溫度(Ti)、壓力(Pi),可以得出標(biāo)況流量QN(m3/h)。一種是在流量計(jì)中人為設(shè)定了設(shè)計(jì)壓力(P0)、溫度(T0),流量計(jì)的輸出為經(jīng)定點(diǎn)(P0,T0)補(bǔ)償后的流量QN(m3h/)。這時根據(jù)式(3)可計(jì)算得到工作壓力(PI)、工作溫度(TI)補(bǔ)償后的標(biāo)況流量QN(m3/h)。
渦街流量計(jì)受其測量原理限制,在振動大的地方不能選用。選型時要注意底吹閥門站的位置和工藝配管情況。
2.3質(zhì)量流量計(jì)
質(zhì)量流量計(jì)分為科式質(zhì)量流量計(jì)和熱式質(zhì)量流量計(jì)兩種,其中科式質(zhì)量流量計(jì)在底吹流量測量中應(yīng)用zui多、效果,但價格昂貴。
科式質(zhì)量流量計(jì)的測量原理為直接測量流過介質(zhì)的質(zhì)量流量,故可以同時測量氮?dú)夂蜌錃鈨煞N氣體。儀表選型上沒有特殊性。流量計(jì)輸出所測介質(zhì)的質(zhì)量流量Qm(k/m3)。在Dcs中根據(jù)切換氣路上氮/氫氣切斷閥的限位開關(guān)信號,選擇相應(yīng)氣體種類,除以標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體密度pn即得到標(biāo)況流量QN(m3/h)。
熱式質(zhì)量流量計(jì)的測量原理為用“溫度差測量法”來測量流過介質(zhì)的質(zhì)量流速,故在原理上可以同時測量氮?dú)夂蜌錃鈨煞N氣體。目前市場上的熱式質(zhì)量流量計(jì)在不縮徑的情況下,測量范圍下限小于底吹使用流量的zui小值。熱式質(zhì)量流量計(jì)。
機(jī)械油流量計(jì) 輕烴氣流量計(jì) 氖氣流量計(jì) 石油氣流量計(jì) 氮?dú)饬髁坑?jì)
