针对高碳铬铁冶炼生产开发的控制系统

马亮

大连重工机电设备成套有限公司 辽宁大连 116000

高碳铬铁在冶金工业、耐火材料和化学工业中有广泛的应用，主要应用有：①采用吹氧法冶炼不锈钢时作原料；②采用电解法生产金属铬时作原料；③采用无渣法生产中、低、微碳铬铁以及硅铬合金时作原料；④为了使铸铁具有良好的耐热性，作添加剂；⑤在含碳较高的滚珠钢和高速钢上作合金剂，可增强钢的硬度和耐磨性以及淬透性。

1 矿热炉结构与工艺

高碳铬铁的生产方法有电炉法、竖炉法、等离子法和熔融还原法。采用矿热炉法生产具有以下特点：①矿热炉热力学条件较好，能很好实现各种冶金反应要求的氧分压、氮分压。②电能源可以通过改变电参数来调整冶炼温度，可控性较好。③矿热炉用电冶炼生产，相比他能源如煤、焦炭、原油、天然气等冶炼能源生产铬铁合金，可避免将伴生的杂质元素带入冶金中，所以，采用矿热炉法才能生产最清洁的铬铁合金。

1.1 结构

高碳铬铁矿热炉由炉体、供电系统、电极系统、炉盖、加料系统、控制系统、水冷却系统等组成。结构如图1所示。

图1 高碳铬铁矿热炉结构图

1.2 工艺

冶炼高碳铬铁的原料包括：铬矿、焦炭和硅石。其中焦炭和硅石用作还原剂，原料工艺要求见表1。矿热炉法冶炼高碳铬铁的基本工艺原理是用碳还原铬矿中铬和铁的氧化物。碳还原氧化铬生成Cr3C2的开始温度为1373K，生成Cr7C3的反应开始温度1403K，因而在碳还原铬矿时，铬铁中含碳量取决于反应温度[1]。

2 控制方案

2.1 控制系统配置

生产过程采用计算机控制系统，包括原料的自动上料、电炉的自动控制，其中电炉自动控制系统又可分为自动配料及输送、电极压放和升降、电炉自动恒功率及恒电流调节等几个部分。低压电动机回路选用塑壳断路器+交流接触器+热继电器，做短路及过负荷保护。原料贮运等连锁较多的设备，采用PLC可编程控制器进行逻辑控制，以满足工艺生产要求[2]。

表1 原料工艺要求

2.2 生产曲线

在生产过程中，通过上位机软件的历史曲线归档功能获得配料和电极电压变化趋势如图2和图3所示。

图2 配料曲线

图3 电极相电压

从图2可以看出上料系统连续而稳定；图3显示电极相电压曲线顺畅平滑，没有二次电压突变和三相电压差过大的三相不平衡事件。两条曲线证明了所采用的控制方案的有效性[3]。

3 结语

通过生产实践证明，该控制系统方案在高碳铬铁冶炼生产上的应用是成功的，不仅能减少生产事故的发生，还能提高冶炼效率，使高碳铬铁冶炼实现高产低耗，生产稳定。