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副枪在转炉炼钢中的应用副枪的起源和发展•副枪硬件技术诀窍源于日本新日铁公司，其首次在1980年应用于荷兰康利斯公司2号转炉车间的2、3号转炉上。•迄今为止，达涅利·康利斯公司包括其分公司(英国或荷兰)，总共设计制造了42套副枪系统正服务于世界各地客户的工厂内，其中包括法国的Sollac、美国的InlandSteel、西班牙Ensidesa、巴西的Acominas、中国武汉武钢、中国本溪本钢、中国梅山梅钢和中国济南济钢等。•公司在42套副枪项目的执行过程中不断的进行开发，同时结合了DIRC系统使此项技术不断提高，并最终成为达涅利·康利斯公司(DanieliCorus)的专有技术。•康利斯公司开发了SDM模型。副枪的功能•副枪设备是转炉在垂直状态不间断吹炼的情况下对钢水进行测温取样的有效工具。现代炼钢技术依靠副枪的测量来调节吹氧量和转炉原料的添加量。•副枪系统具备以下主要功能：·在测量前自动选择探头并连接到副枪探头的夹持器上；·用TSO探头可测量冶炼终点温度、氧活度(仅在吹炼终点时测量)、取样，同时可测量吹炼后的熔池液位；·用TSC探头可测量冶炼过程温度、定碳、取样；·将传感器信号传给信号处理器，再经PLC传给过程计算机，实现自动控制；·在转炉控制室的工作站上可直接显示结果和质量代码；·从副枪上可自动取下探头；•使用副枪的优点：减少出钢时间（减少8分钟／炉）降低铁耗（降低10公斤／吨钢）增加废钢消耗（增加10公斤／吨钢）减少氧气消耗（减少1.0立方米／吨钢，动静态模型下）节省能源（相当于20℃）减少耐材损耗（减少20％）改善工作环境副枪工作的描述•转炉上有一烟罩系统。在接近吹炼终点碳含量约为3000ppm时，副枪将穿过活动烟罩进入转炉进行过程检测，测量结果经处理后传到过程计算机中来计算吹氧量及冷却剂的添加量并具体实施，以满足钢水终点碳含量和温度的要求。同时试样被回收并分析以判断终点的钢水成份。•在修正后的吹炼结束时，副枪可再次进入转炉取样并获得其它信号以确定终点碳含量，温度和氧含量。•如果需要补吹，也可进行三、四次甚至更多次的测量。•在回收试样时，副枪设备可自行取下探头放入直通操作平台的探头收集槽。试样被从探头上自动分离出来并送到化验室进行分析。•上述操构成一炉冶炼的周期。当探头自动安装装置装上一个新探头时，系统开始准备下一炉冶炼周期。对吹炼过程或吹炼终点的测量在半自动或计算机控制模式下都可实现。副枪基本结构（一）卷扬平台副枪枪体密封帽，副枪入口（测量位）探头自动安装装置（连接／维护位）探头收集槽主氧枪浸入熔池中的副枪旋转框架和旋转设备气动刮渣器副枪的基本结构（二）信号电缆枪体冷却水导管副枪提升驱动系统副枪枪体探头存储箱副枪导向辊主氧枪孔副枪升降速度表副枪的基本结构（三）│探头自动安装装置探头拆卸装置探头存储箱气动马达驱动的链式输送机探头翻转臂探头喂装部分探头安装平台支撑框架副枪的自动控制过程－探头连接过程•a）探头连接过程探头连接过程开始后，将按如下步骤自动进行：·从选定的探头存储室中取出探头·将探头送至探头翻转臂·用探头夹夹取探头·探头翻转臂转到垂直位置·关闭导向漏斗·低速降枪直至探测到探头连接·打开导向漏斗和探头夹·探头翻转臂转到水平位置·按设定高度提升副枪，直到有足够空间移到测量位置为止•b）测量过程测量过程开始时，将按如下步骤自动进行：·移至测量位置·高速氮气吹扫副枪入口·打开密封帽·等待来自过程计算机的连锁信号确定吹氧速度和底吹速度都以降低（仅对于吹炼中测量）·按照速度图表中的速度降枪·将副枪停在设定点上浸入深度约为70cm)·进行测量·开始复位过程副枪的自动控制过程－测量过程•复位过程测量完成后，复位过程自动激活，开始如下步骤：·按照速度图表中的速度提枪·发出信号给过程计算机，确定吹氧速度和底吹速度可提高到正常速度（仅对于吹炼中测量）·在副枪预设定高度关闭并打开刮渣器·关闭密封帽并停止氮气高速吹扫·移至探头连接位置·降枪直至抬头拆卸位·关闭探头拆卸装置·提枪至预设定高度，即副枪探头夹持器头正好与导向漏斗对中（开始位置）·打开探头拆卸装置将探头送至探头收集槽复位过程开始后，不管在什么位置或在什么步骤中，所有副枪设备将回到初始位置。这就意味着副枪将移至探头拆卸位置，卸下探头，此项探头拆卸功能不管探头是否连接到副枪上都将执行。副枪将被提升并等在探头连接过程的起始位置，等待下一周期的开始。副枪的自动控制过程－复位过程机械设备电气设备旋转框架和旋转设备配电柜副枪提升驱动系统带3套VVVF变频装置的驱动柜副枪小车导轨和加强梁PLC控制柜副枪小车220伏UPS电池控制柜副枪导向装置380伏紧急电源副枪枪体，旋转型式人机接口系统探头自动安装装置PLC编程设备（笔记本电脑）探头拆卸装置PLC编程设备（工业用机）探头收集槽（L1级UPS）见2．2．4刮渣器APC加热器副枪入口密封帽设在现场的操作箱：副枪入口B操作控制箱：APC定位板C操作控制箱：旋转平台平衡器D操作控制箱：冷却水阀站探头中间存储箱设备接线盒上转轴和下转轴现场接线盒支撑构件卷扬平台和APC电缆提升吊具探头存储箱加热系统储存架普通内部电缆维护平台和梯子特别电缆风动送样系统操作台上的事故控制装置其它注：旋转副枪枪身专用的手动工具将会提供。副枪的主要机械电气设备及描述副枪与其他系统的联锁•输入到副枪系统：·转炉垂直（精度±1度），允许降副枪·烟罩在转炉上方正确位置·检修车在正确位置·主氧枪平台/在吹炼集结/停止位置·吹氧流量设定值（Nm3/hr）·吹氧流量实际值（Nm3/hr）·吹氧流量减少到标定值的70%·底搅弱搅方式·吹氧量设定值（Nm3）·吹氧量实际值（Nm3）•副枪系统的输出信号：·允许移动烟罩（副枪不在测量位置）·允许移动维修车、·允许以最大吹氧量吹氧·允许转炉倾动（副枪在转炉之上）·底搅以低强度搅拌（副枪测量期间）副枪的DIRC-5系统与SDM控制模型最新一代的DIRC-5微处理器系专为副枪系统的应用而研制。与以往的系统相比更快、更准确，并且结果有更强的再现性。•速度：在副枪进入熔池约4秒钟后，熔池温度等结果将显示在转炉控制操作台上。•精度：显示结果同时给出一个“质量编码”告诉操作工其测量精度，例如：1，1525就表示凝固温度为1525℃，前面的1为质量代码，表示精确到1.25℃，这样便于精确的测量碳含量。•再现性：测量结果的再现性高度表现在使用了改进后的测量与结果分析技术，并结合了最新设计的探头和良好的操作实践经验。SDM控制模型•SDM即静态和动态过程控制模型，它可进行原材料配比（包含熔剂）和吹氧量的计算，以及逸出转炉的碳和氧的计算。使用SDM的目的是为了提高终点温度和碳含量控制的效率和精度。使用SDM有以下优点：·提高了工艺效率·终点温度控制精度高·终点碳含量控制精度高·减少补吹次数·降低渣中的Fe含量·提高了转炉内衬的寿命·优化废钢冶炼效率•SDM模型建立在热力学和冶金学原理的基础上，不依赖有无如下装备运行：·副枪·底吹搅拌系统·废气分析系统•SDM模型支持所有方式的吹炼控制操作：·一吹到底冶炼操作·中途停吹操作-使用副枪-人工取样·短暂停吹操作，使用副枪·过程吹炼，使用副枪·双渣法操作•SDM模型支持所有方式的出钢操作：·传统的出钢方式：依据吹炼终点的温度测量和取样分析的结果来出钢。·快速出钢：依据吹炼终点的温度测量和定碳的结果以及吹炼中取样分析的结果来出钢。·直接出钢：依据吹炼中的温度测量和定碳以及取样分析的结果来出钢，而后吹的影响一并考虑。•SDM集成到一组计算模块中，可完成以下功能：·工艺目标计算·脱硫计算·加料计算(包括熔剂)·吹炼计算·动态控制计算·废气分析计算·二次吹炼计算·吹炼终点确认·钢包合金化计算·炉次冶炼终点计算·模型反馈计算·炉次冶炼终点Mn、P、S成份预报静态模型包括建立热平衡、氧平衡、铁平衡和渣平衡。为了建立热平衡，需计算以下参数：·反应热量·铁水热量(显热)·转炉等待过程中的热量损失·用于加热和熔化添加剂的热量·用于加热和熔化废钢的热量·钢包中的热量损失，依据钢包的记录对于氧平衡：·吹炼氧气·来自添加剂的氧·用于反应的氧·在钢水中的溶解氧对于Fe平衡·来自含Fe原料带入的Fe，如铁水、废钢、铁矿石、球团等等·烟尘中的Fe损失·渣中带走的Fe·出钢过程中Fe损失·铁合金带入的Fe•对于渣平衡：·来自添加剂、铁水渣、前一炉的留渣及耐材内衬中的氧化物·反应生成的氧化物SDM模型还包括：•一系列的冶金反应，用于预测Mn、P和S的成份，渣中的全铁含量和渣碱度的计算，以及等待过程中的温度损失、氧枪高度的计算，还可以预测炉内产生的废气中CO2的平均百分比。•对于脱磷、锰的回收和脱硫等工艺过程的监测，模型会计算出每一炉的P、Mn、S和Fe的标准值。这些值是将实际炉次与所谓的标准炉次进行比较而计算出的。当实际炉次的大量参数与标准炉次相等时，则可以计算出其相应的Mn、P、S和Fe的含量。当它们的Mn、P、S和Fe这些参数存在差异时，其影响将被计算进去然后会得出上面所提到的标准值。由于这些值可以在不同的炉次间进行比较，这个标准值已成为了监测工艺操作的一个强有力的工具。•其它冶金关系用于预测脱碳率和含氧化铁的冷却剂的还原率与钢水中碳含量的关系。•另外还可计算出改变吹炼速度和（或）氧枪高度所产生的影响以及操作过程中两者的响应时间。•冶金关系还可与钢包合金化模型结合计算出在出钢过程中Mn和C的损失，脱氧剂(Al和／或C)用量，以及类似铝、硅、碳和各种其它合金料与渣该质剂的加入所带来的温度影响。•为了反馈计算，在进行钢包分析时，合金料的合金收得率被计算并储存起来。•此模型还包括钢包热损失计算的冶金关系，它是根据钢包内衬的类型、钢包记录、钢包的烘烤和加盖情况来计算的。SDM应用于工艺过程的模型计算•吹炼前a）工艺目标计算：此项计算的目的是计算出钢操作之前，吹炼结束时转炉的目标温度和碳含量。输入：·出钢后钢水目标温度·出钢后钢水目标成份·出钢后钢水目标重量·钢包信息(炉次记载)·特殊出钢要求输出：·出钢前目标温度·出钢前目标碳含量·出钢前目标钢水重量·合金添加剂的情况b）脱硫计算：仅在铁水要脱硫时才进行计算。铁包中目标硫含量可直接输入，也可以根据吹炼终点钢水硫含量的目标值计算得出。输入：·铁水重量·所供铁水中的硫含量·铁水目标硫含量，或：吹炼末期钢水的目标硫含量输出：·脱硫剂用量•吹炼前c）加料计算：实际的加料计算步骤与钢厂中的操作步骤保持一致加废钢的指令可下达到废钢区，或在程序调整后调用预装好的废钢槽中的废钢。加废钢的结果可用于调整铁水装入量，反之亦然。输入：·铁水的成份和温度·预分类废钢的重量(如果强制使用)·终点目标温度和碳含量·目标钢水重量·吹炼操作参数输出：·废钢的装入量·铁水的装入量·转炉加料的情况·出钢前目标钢水成份d）吹炼计算：根据转炉实际加料的数据，计算出一次吹炼期的耗氧量。这是根据选定的吹炼操作模式算出的。另外，也将计算出备用的吹炼模式的耗氧量，以备事故状态下进行切换。输入：·所入炉铁水的实际重量·所入炉废钢的实际重量输出：·耗氧量·转炉添加剂的重量·终点时钢水目标重量·出钢前钢水目标成份·出钢前渣的目标成份·副枪浸入深度·氧枪高度吹炼过程，各种SDM计算如下：a）动态控制计算：如果吹炼中的测量使用了副枪，则在中途测量点时调用动态模型。输入：·由副枪测量系统确定熔池温度和碳含量输出：·副枪测量点之后的吹氧量·加入冷却剂的重量·氧枪高度b）二次吹炼计算：如遇中途停吹，将执行二次吹炼计算。在中途停吹期间进行测温、定碳并取样。另外也可以选择等待取样分析结果。输入：·在中途停吹测量中确定熔池温度和碳含量·可选项：取样分析结果输出：·中断后吹氧量；·加入冷却剂的重量；·氧枪高度•吹炼后，将进行以下计算：a）吹炼结束确认：根据所得到的结果确认是否达到了目标。如果需要的话还会给出补吹建议。为确认结果的有效性将采取以下操作：·“传统”操作：吹炼结束的确认是根据：·吹炼结束时实际温度和碳含量·吹炼结束时取样分析结果·“快速出钢”操作：吹炼结