操作手册技术文件1039Word格式文档下载.docx
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4.3.2B操作台18
4.3.3C操作盘20
4.3.4D操作盘20
4.3.5E操作盘21
4.3.6操作台控制表21
4.3.7设备安全联锁22
4.4自动模式操作28
4.4.1概要28
4.4.2吹炼中测量28
4.4.3终点测量28
4.5自动工作周期29
4.5.1主自动工作周期29
4.5.2复位周期32
4.5.3二个辅助工作周期32
4.6探头33
4.6.1测量条件33
4.6.2副枪探头34
5.设备图纸36
1.介绍
本手册所讲述的副枪成套系统现已提供给承钢提钒炼钢二厂联宽厚板卷厂3#转炉使用，用以提高转炉炼钢自动化水平，缩短转炉生产周期，提高转炉吹炼终点双命中率，增加转炉生产能力。
为保证钢材的实物质量、成本和各项经济技术指标达到当今世界先进水平，在钢水冶炼的过程中，如下数据对转炉自动化炼钢非常重要：
✓钢水温度
✓碳含量
✓氧含量
✓钢水液面高度
✓钢水采样化学分析
采用副枪成套系统，我们可以将这些数据全部测量并计算出来：
✓吹炼过程中测量：
基于静态模型，在吹炼结束前两分钟对钢水进行测试
✓终点测量：
在吹炼最后对钢水测试，测试钢水的碳含量和温度是否达到目标值。
本操作手册所讲述的各个部分的内容对操作员来说较为重要，意在指导和帮助操作部门达到系统、有效的操作，快速提高操作人员水平。
操作手册的第二、第三部分描述了副枪系统的机械部分。
第四部描述了副枪系统的操作和测量。
第五部分给出了相关设备的图纸。
2.1副枪的功能
副枪设备的设计可靠，为转炉提供了一个有效的工具，使其能在不间断吹炼的情况下，在转炉的垂直位置进行熔池温度的测量及取样。
这对炼钢工艺是个很显著的进步，因为钢水的分析数据能够在炼钢过程当中获得。
在主操作台的电脑上可以显示出吹炼钢水所需的氧气和冷却剂等用量，然后可以调整系统的相应参数以达到钢水最终冶炼工艺的碳含量及钢水温度等要求。
副枪设备从探头存放箱中取出选定探头，自动连接到副枪枪体的插接件并旋转到转炉副枪口上方。
打开烟罩上副枪口的密封帽，将探头降低入熔池中。
根据所用探头的类型，热电偶和测氧单元发出信号，几秒种之后提升探头并在转炉平台上自动将探头取下，取出试样送化验室分析。
所发出的信号经处理，将给操作员以及有价值的数据，使钢水达到冶炼工艺所需要求。
副枪可使用各种探头，如：
TSC探头（用于温度，取样，定碳）；
TSO探头（用于测温，取样，定氧）。
现代的炼钢过程中依靠副枪测量来调节吹氧量和转炉熔剂添加量。
动态控制模型和精确的副枪数据使“快速出钢”得以实现，另外这种操作的成功与否完全取决于“吹炼中期测量”所得数据的可靠度。
“快速出钢”表示转炉在“吹炼结束测量”数据被分析之前出钢。
使用副枪成套系统可以达到：
出钢时间减少8分钟／炉
铁水使用量减少10kg／t
废钢使用量增加10kg／t
氧气用量减少1.0m3（标准状况）/t
铝用量减少24kg／炉
铁锰用量减少60kg／炉
节省能源相当于20℃
耐材损耗减少20％
人机控制改善了工作条件
2.2副枪的总体布置
副枪的主体设备总体布置在图1中表示出，图中副枪设备的主要组成部分如下：
✧副枪旋转平台
✧副枪升降装置（含防坠落装置）
✧副枪本体
✧主小车
✧副小车
✧探头自动拆卸装置APC
✧副枪阀站及配管
✧副枪口密封帽及刮渣器
✧探头收集溜管
✧操作台ABCDE（操作台A未在图中显示出）
为了执行测试动作，一个一次性使用的探头被连接在副枪枪体上，并且在24米平台处，安装有探头自动装卸装置，副枪设备从加热的探头存放箱中取出选定探头，自动连接到副枪的顶端并移到转炉上方，然后测试开始执行。
打开烟罩上副枪口，枪体通过进入转炉进行测试。
完成测试后，副枪旋转回到探头自动装卸系统，探头拆卸系统使用过的探头。
副枪为下一步测量做好准备。
3.设备描述
3.1副枪枪体
副枪枪体是由钢管制成的,包含三层水冷管和一个铜头。
枪长约22米,直径4”相当于114.3mm。
接探头的补偿电缆在内层管中。
枪体的三层水冷结构中，最里面的管道提供补偿电缆通过，并且是氮气吹扫的通道。
中间管道于最里面的管道组成冷却水供应通道，外层管道于中间管道形成冷却水排出管道。
铜质的副枪枪体顶端连接着钢质的把持器适配器，适配器于探头把持器通过螺纹连接。
把探头把持器插入到探头的套筒中，来连接探头和探头把持器。
副枪枪体冷却水入口和出口都在副枪枪体的顶端。
冷却水连接软管为法兰安装。
为了保持探头把持器清洁，将氮气吹入副枪枪体并从探头把持器吹出。
在设计中，充分考虑了内管的膨胀差。
当副枪在测量过程中由于受热，会向氧枪处弯曲，可通过旋转接头旋转外管。
通常每个班（8小时）外管旋转180度将其校直。
这步操作可通过人工在9.600米的平台上用副枪枪体校直器进行。
经验显示其弯曲的趋势随枪体的老化而降低。
整个副枪枪体能够很容易的在主小车上安装及拆卸。
主要技术参数：
✓副枪枪体距氧枪中心间距：
1100mm
✓外径：
Ф114.3mm
✓壁厚：
6.3mm
✓长度：
22m
3.2主小车
装载了副枪枪体的主小车，能够沿着小车轨道上升和下降，这个过程是通过在旋转平台上的升降系统完成的。
主小车装置了安全制动系统：
配有一楔形安全抱闸。
假设两根提升的钢丝绳松弛或断裂，一弹簧会弹开并驱动小车和小车导轨间的两个楔形块，并顶在主小车和轨道之间，保持主下车停止在原处，防止其自由落下。
此弹簧在正常情况下是由副枪枪体压紧的。
在新的钢丝绳安装完成后，这个楔形块将松开，并回到其正常位置，主小车可正常提升和下降。
3.3副小车
副小车又可成为导向小车，它处于轨道下端，能沿着轨道上升和下降，并引导副枪枪体的下部分。
它是用钢丝绳和主小车连接在一起的，但是这根钢丝绳不是永久性的固定在主小车上，而是吊在主小车顶的一根拉杆上。
如果主小车下降到一固定高度，导向小车则不在继续下降。
此时，主小车正好通过在轨道上焊有两个吊钩的位置，这两个吊钩接住吊有副小车的拉杆，不再让副小车继续下降。
副小车包括一个带有导辊的滑车,并在副枪小车导轨的下端有限的行程上运动，安装在滑车上的导辊，使副枪枪体定位在小车导轨的中心，并防止副枪枪体在上下运动过程中产生过大的震动。
3.4副枪小车导轨和加固件
副枪导轨系统有一个工字钢横梁和上下平板焊接而成，主要引导主小车的上升和下降。
在小车导轨顶端上安装有滑轮箱，引导连接主小车和卷筒的钢丝绳。
滑轮箱内配有一个称量感应压头，一旦副枪小车在垂直运动中受到阻碍，压头可检测到钢丝绳的过松或过紧。
副枪轨道钢结构有一定数量的感应开关：
a）电感式接近开关：
感应检测到主小车上升过程中的位置，以及提前
设定的副枪行程高度（正常工作情况下）
b）电感式接近开关：
在事故提升时检测副枪运动的停车位置
c）撞杆式限位开关：
超极限开关，分为上限程开关和下限程开关
3.5滑轮箱和称量感应器
滑轮箱在轨道的最顶端，用来引导连接主小车和卷筒的钢丝绳。
滑轮组中的一个滑轮是固定在旋转输出轴上，这样能使其通过称量感应器测量副枪的重量，即感应出钢丝绳负载或者过载。
例如副枪撞击到某些设备上，或者因为某些原因附着在某物体上等。
如果负载或者过载情况发生，副枪就会自动停止上升和下降。
3.6提升系统
副枪升降设备包括交流变频电机、制动装置、变速箱、卷筒及钢绳、滑轮组、脉冲发生器、升降副枪小车和附属的副枪枪体、软管等，完成副枪升降功能。
定位控制是由两只编码器互为校对以及2只接近感应极限开关、2只机械式极限开关等辅助设备共同来完成的。
一旦脉冲发生器间出现不允许误差,只能以低速进行停止降枪和提枪操作。
在事故方式下，副枪可以通过的UPS系统从转炉中提出。
除此之外,没有其他任何的动作。
提升驱动参数
升降交流变频电机
55KW
高速
2.5m/秒
中等速度/事故速度
0.6m/秒
低速
0.2m/秒
定位速度
0.1m/秒
定位精度
±
1cm
最大行程
大约20.5m
在卷扬平台上装有一现场操作箱，其目的：
·
提升装置的维护
旋转系统的维护
旋转定位的调节
更换钢丝绳
冷却水的供水和回水管及氮气管道安装在阀站平台的适当位置上。
3.7旋转系统
副枪旋转系统主要包括旋转支架钢结构、卷扬平台、旋转电机、旋转减速机、制动、接近开关等。
定位控制：
通过接近开关、脉冲发生器和PLC完成定位控制。
由一些接近开关确认实际的工艺位置，由行程开关负责机械保护停车，及与转炉、氧枪等设备位置的联锁控制系统。
连接或维修位置：
副枪与探头自动安装装置对齐定位，等待连接探头自动拆卸系统提供的探头，在此位置也可以用于枪体的维修，在这个位置探头把持器的接触块很容易更换。
测量位置：
当卷扬平台旋转到此测量位置时，副枪与副枪口对齐定位，准备降入炉内。
旋转驱动参数：
旋转交流变频电机
7.5KW
常规速度
1.45rpm
0.25rpm
3cm
旋转半径
大约3726mm
最大旋转角度
104度
3.8探头自动装卸装置
探头自动装卸装置简称APC，能够将在存储箱内所选取的探头装载在副枪枪体上。
副枪枪体降低到探头处，以使之与把持器连接。
探头设计以长度2000mm直径80mm的为标准，可装135个探头。
探头自动装卸装置共分六个系统，并有电气控制系统来实现自动化控制：
1．探头存储系统；
2．探头分拣系统；
3．探头输送系统；
4．探头夹紧翻转系统；
5．探头拆卸系统；
6．探头支承构架系统；
7．电气控制系统。
除了三相鼠笼式翻转电机，APC所有的功能与运动都是由气动控制。
在APC旁设置有B操作台，能够维修和检测APC成套设备。
3.8.1探头存储系统
探头安装装置的探头存储系统由探头存储仓、落料导轨等几个部分组成，它是“探头”的烘干、存储容器；
存储仓由落料导轨分别为五个仓道，每个仓道可装27根探头，整个存储仓可装135根探头。
探头以自重下落方式保证能够连续向探头分拣系统提供探头。
存储仓里的探头由人工装入，当仓道里探头不足8根时，就须及时装载，以免造成空仓，影响分拣等下道工序的正常进行。
3.8.2探头分拣系统
探头分拣系统由框架、供料气缸、连杆、翻转轴、供料爪等几部分组成，它能根据控制信号，从探头储料加热箱的五条储料轨道中的任意一条导轨上，一次放一个探头到探头链条传输机上。
其中摇臂、供料爪固定在翻转轴上。
供料气缸带动连杆、连杆推动摇臂、摇臂带动翻转轴和供料爪翻转使供料爪上的探头落到探头链条传输机上；
供料爪翻转时，其爪上的挡块挡住下一个探头下落，当供料爪回复原位后，下一个探头由于重力作用自动落入供料爪内；
从而完成探头定点供给动作。
分拣箱5个仓道里，分别装有接近开关，用以识别是否空仓及输送状况，并将信号反馈给控制系统进行控制，避免误操作。
3.8.3探头输送系统
探头输送系统由机架、气动减速机、链轮、链条、传输导轨及送料块等几部份组成。
它的功能是将探头平稳的传送到探头翻转装填机上。
其中送料块固定在链条上，供料爪上的探头落到传输导轨上面以后，气动减速机带动链轮转动，从而使链条上的送料块带动探头在传输导轨上面平移至探头翻转装填机。
下面有两根加热管，对探头箱进行加温、驱潮，以满足钢水测试时对探头的工艺要求。
3.8.4探头夹紧翻转系统
探头夹紧翻转系统由机架、翻转电机、连杆、翻转臂、探头托架、支撑套、滑动支架、弹簧、浮动支架、探头夹钳气缸、探头夹钳、探杆导向夹钳气缸、探杆导向夹钳、铰臂等几部分组成。
其中翻转电机通过连杆带动翻转臂实现翻转动作；
探头托架、支撑套架焊接在翻转臂上；
滑动支架通过固定在左右两端的轴，在支撑套内左右滑动，弹簧为安装探头提供向上的恒定装配力，并使滑动支架复位；
浮动支架通过铰臂固定在滑动支架上，当翻转臂翻转90°
坚立后，浮动支架将探头推离探头托架；
探头夹钳气缸、探头夹钳、探杆导向夹钳气缸、探杆导向夹钳都固定的浮动支架上，探头夹钳气缸带动探头夹钳夹住在探头托架上的探头，而探杆导向夹钳气缸同时使探杆导向夹钳合拢，为探杆进入探头进行导向。
探头翻转装填机先将落在探头托架上的探头用探头夹钳夹紧后翻转90°
，当探杆通过探杆导向夹钳伸入到探头中后，探杆导向夹钳打开，探杆继续进入探头到位后，推动滑动支架下行，到达设定位置后，探头夹钳打开，弹簧使滑动支架复位，翻转电机带动翻转臂复位，从而将探头装到探杆上。
3.8.5探头拆卸系统
探头拆卸系统由气缸、左夹钳、连杆、右夹钳等几部分组成。
副枪枪体装夹探头完成钢水化学测试采样后，返回到本装置及探头夹紧翻转系统上方，将探头伸进导料斗中，通过控制系统的指挥使用后的废探头从探头杆上拆卸下来。
其动作由气缸推动右夹钳，同时通过连杆带动左夹钳从而实现夹持探头的动作，当探杆上行时，即将废探头从探杆上拆卸下来，从而完成探头拆卸工作。
3.9密封帽刮渣器
密封帽刮渣器采用一体化设计，集成为一台设备整体安装在副枪口上。
当不使用副枪时，密封帽关闭，防止火焰和煤气等有害气体从副枪口喷出；
当使用右边枪测量时，在副枪枪体旋转到测量位并下降到设定高度值时，副枪刮渣器、密封帽顺次打开，当测量完成后，枪体从转炉中快速上升到设定高度值（高于密封帽高度值）时，密封帽、刮渣器又顺次快速关闭。
3.9.1密封帽
转炉烟罩上靠近氧枪附近，开有副枪口。
它能防止吹炼钢水时混合气体和烟雾外漏出来造成危害。
当枪体插入副枪口进行测量时，密封帽内的活动挡块开启，测量完毕后，密封帽内的活动挡块闭合。
密封帽装有水冷系统及氮气密封系统。
密封帽配有对接法兰，以便联接进出冷却水软管，此处亦有氮气管路联接法兰及附件等等。
副枪口密封帽的滑动门靠气缸驱动。
3.9.2刮渣器
刮渣器位于密封帽的顶部，用于刮除副枪上积存的炉渣。
测量完成之后，副枪提升至副枪入口剩最后+／-2m，当粘渣的枪体通过副枪口时，刮渣器抱紧副枪，刮除副枪粘附的炉渣，被刮出的炉渣通过副枪口落入炉中。
3.10探头收集槽
探头收集槽位于探头拆卸装置下方。
拆下的探头落入收集槽并滑至操作平台上的托盘中。
随着与托盘的撞击，试样和探头分离并送至化验室进行分析。
收集槽有一安全挡板，与门机械连锁，当门打开时挡板关闭。
3.11阀站及仪表
3.11.1副枪冷却水系统
副枪本体必须冷却处理，副枪冷却水阀站用于向副枪枪体提供冷却水，并对进水流量、压力和回水流量进行检测的设备。
其压力大约为0.95MPa～1.15MPa之间。
阀站为一体式设备，自带端子箱。
由现场压力表、切断阀、流量孔板、压力传感器、管道、支架、端子箱等部分组成，具体如下：
供排水管线的电磁流量测量
排水管线的温度测量
供水管线的调节控制阀
供排水管线的手动隔离阀
供水管线的旁通阀
供排水管线的压力显示器
组装上述设备必需的管件
副枪冷却水调节：
设计流量：
60Nm3/h
调整流量：
48Nm3/h
提供压强：
0.95-1.15Mpa的关联点距地面+39.450
压强降低：
0.7Mpa超过阀门站，导管和副枪本体。
提供温度：
40℃max
温度上升：
25℃超过阀门站，导管和副枪本体
3.11.2副枪氮气吹扫系统
副枪氮气吹扫系统采用氮气保持探头把持器上的电接触连接器干净，远离灰层和油烟，阀站为一体式设备，由现场压力表、切断阀、流量孔板、压力传感器、管道、支架、端子箱等部分组成。
副枪枪体氮气吹扫组成：
压力开关监测通过减压阀供出的所需吹扫压力
一个带起动器的切断阀用于切换到副枪入口高速吹扫
一个可调压压力开关监测所需吹扫压力
一流量指示仪表用于检测流量并通过手动控制阀调节高低值
副枪氮气吹扫调节：
流量率：
3.6Nm3/h
压强供给：
0.3Mpa
操作压强：
0-0.3Mpa
温度：
3.11.3密封帽水冷系统
为了冷却和清洁密封帽和副枪口，安装了冷却水及氮气供应装置。
冷却水阀站用来控制密封帽冷却水。
此阀站为预装配，包括：
排水管线的电磁流量测量
供排水管线的压力显示器
密封帽水冷调节：
流量率：
3m3/h
提供压强：
0.2~0.6Mpa
提供温度：
3.11.4密封帽氮封系统
氮气不间断的向密封帽输出，在副枪插入副枪口或当密封帽活动挡块打开时，氮气流量急剧增加，将副枪口封住，防止火焰和煤气等有害气体从副枪口喷出。
密封帽氮气调节：
密封帽关闭时的流量率：
100Nm3/h
密封帽开启时的流量率：
1000Nm3/h
压强：
0.4-0.6Mpa
温度：
4.副枪的操作和测量
4.1概要
副枪系统可以在几个操作点进行控制，其中最重要的是包含有HMI和紧急提升控制的转炉主控制室，我们称之为A操作台。
由于副枪主要部分之间的距离比较大，副枪系统对设置在不同位置的操作台独立设计。
该系统共设四个操作台如下：
A操作台：
设在转炉主操作室内靠近副枪HMI操作站旁。
B操作盘：
设在24米平台探头自动装卸系统APC旁
C操作盘：
设在副枪卷扬旋转平台上
D操作盘：
设在转炉操作平台炉后操作台，使付枪枪头能降到转炉操
作平台，以便检查和维护。
E操作盘：
设在冷却水阀门仪表旁（阀站平台）。
上述操作台不允许两个盘同时操作。
若某一盘要求操作时，必须将本盘选择开关旋到请求操作位置，并经过转炉中央操作室HMI站同意后，方可以操作。
4.2操作模式
副枪系统有四种操作方式：
——事故（备用电源操作）方式；
——就地方式；
——手动方式；
——自动方式；
4.2.1事故方式
事故状态下的操作是在A盘上完成的，这时利用事故变频器和备用电源用点动方式将副枪从转炉中提升到适当的位置。
4.2.2就地操作方式
B、C两操作台均设有就地控制方式，这种操作不受设备联锁控制，可单独分部执行付枪的各动作。
该方式只在正常操作不能进行时或检查维修时使用。
4.2.3手动方式
手动操作主要在B台上进行，但某些特定的操作在C、D台上也可进行。
手动操作受某些联锁的限制，以防止误操作。
4.2.4自动方式
副枪操作划分成三个主自动工作周期和二个辅助工作周期。
它们在程序控制下，自动完成各自一系列的操作。
HMI操作站、A台、B台可启动五种自动周期，C台、D台可启动复位周期及2个辅助周期。
副枪操作的三个主工作周期：
——联接周期：
将探头与副枪连接好
——测量周期：
进行一次测量
——复位周期：
副枪复位一次，回到可以联接探头的起始位置
副枪操作的二个辅助工作周期（主要用于维护）
——转到测量位置
——转动到维护/联接位置
4.3操作台
4.3.1A操作台
A操作台不单独设立，是采用与氧枪等操作台组合在一起的整体设计。
安装在转炉中央操作室，该盘由操作员对副枪进行全面控制。
在操作台上还安装有HMI操作站，HMI操作站上有关副枪的各种画面，并且按冗余方式设计，均可由操作员用鼠标或键盘进行选择和对设备进行画面操作。
主画面上显示各种测量数据，提供各种操作选择和输入各设定值。
HMI操作站除主画面外还提供有测量条件、报警、历史记录、仪表测试、冷却水氮气等子画面。
A台上可以实现两种操作：
——副枪事故提升
——正常状态下，启动5种工作周期
HMI主画面提供如下操作和数据显示：
——操作模式的选择
——操作台的选择
——探头类型选择
——副枪插入深度的设定
——各工作周期的启动与停止
——测定结果显示（熔池温度、结晶温度、氧含量、插入深度计算值）
——供给副枪系统的冷却水、氮气量的控制及显示
在A台上设有事故提升按钮，当事故提枪时，其他的一切动作将被中止。
当供电电源发生停电事故时，操作员将A台副枪操作方式选择开关转为事故提升模式，此时，操作人员可操作A台上事故提升按钮以点动方式低速提升到上极限停止。
4.3.2B操作台
该台安装在探头自动装卸装置APC（AutomaticProbeCharger）的平台上，用于该装置的维护和检查以及更换副枪枪体内补偿电缆、把持器、联接件。
当需要操作此操作台时，需选择操作请求按钮[2]，然后“B操作台被选择”信号灯[1]开始亮闪，当转炉主控制室的HMI站的操作员确认请求操作后，此信号灯会一直处于亮起状态，B操作台则可以执行操作命令。
当此操作台被选取操作并且没有任何自动周期在运行时，可以操作按钮[5]-[12]和[20]-[37]分别操作相对应的设备运动。
当操作命令传输到相应设备终端时，对应的信号灯则会亮起。
在此操作台有三种自动周期可被选取，以供设备的维修和检测：
Ø
连接周期[51]
测量周期[54]
复位周期[52]
操作按钮“停止激活周期”[53]能够将正处于运行的周期停止。
信号灯[40]-[44]显示探头存储仓是否处于空仓状况。
该台设置数码显示器[19]通过按钮[17]数据信息翻页+或[18]数据信息翻页－来实现显示各种数据：
——熔池温度
——结晶温度
——氧活度
——插入深度
——副枪设定高度
——副枪实际高度
——副枪升降速度
——旋转角度编码器脉冲数（不同脉冲数对应不同的旋转角度）
——副枪旋转角度
4.3.3C操作盘
该盘设在副枪的卷扬旋转平台上，用于副枪升降及旋转装置的维护和检查以及更换。
该盘被选中后，付枪执行手动方式下的各种动作。
若将此盘上“手动/就地”方式选择开关。
若将此盘上“手动/就地”方式选择开关置“就地”方式，可用最小提升速度提升副枪超过上极限，供更换副枪枪体使用。
当需要操作此操作台时，需选择操作请求按钮[2]，然后“C操作台被选取”信号灯[1]开始亮闪，当转炉主控制室的HMI站的操作员确认请求操作后，此信号灯会一直处于亮起状态，C操作台则可以执行操作命令。
当此操作台被选取操作时，可以操作按钮[5]-[12]分别操作相对应的设备运动。
当操作命令传输到相应设备终端时，
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