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聯系我們0、引言
頂底復合吹煉是從轉爐頂部氧槍吹進氧氣,同時從底部吹人惰性氣體以強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,提高鋼的質量和爐齡等方面都比單純頂吹煉鋼*,用復吹生產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、安全、對鋼質量和爐襯影響等因素,復吹氣體選擇氮氣和氫氣。
吹煉前期和中期用氮氣,后期切換為氫氣,以降低鋼中氮含量。圖1為某120t轉爐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，選擇一種氣體后進人底吹總管,后經壓力調節回路(PCV)穩壓后進人到8路底吹支管,總管壓力低于某值時報警。8路底吹支管上設有流量調節回路(FCV),根據冶煉鋼種的不同和冶煉周期的不同時段調節吹人轉爐底部的氣體流量。本文主要講述此流量調節回路中的流量檢測方法。
2、流量檢測
轉爐底吹系統中存在氮、氫兩種氣體交替使用,底吹氣體流量范圍寬等特點,上述12Ot的8路底吹轉爐中,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;Pcv-壓力控制閥;PlcA-壓力顯示控制報警;Hv-1-氮氣切斷閥;Hv-2-氫氣切斷閥;HI-手動操作顯示。
zui大底吹量可達00m3/h。目前常用的檢測方法有孔板、渦街和質量流量計。下文按照底吹流量測量發展的先后順序,詳細介紹這三種流量計的選型使用。
2.1孔板流量計
孔板流量計是zui早應用在底吹支路上用于流量測量的流量計。下面介紹其實現方法。
用同一個孔板來測量兩種不同介質,氮氣和氫氣,即要求孔板的開孔尺寸為*值。在設計時,取氫氣的具體介質參數進行計算。即為已知管道內徑,被測流體參數密度、粘度,管道條件,選擇流量范圍、差壓上限,計算開孔直徑的命題。在得到開孔直徑以后,計算相同差壓上*氮氣的zui大流量。即為已知管道內徑、節流開孔直徑,被測流體參數密度、粘度,根據zui大差壓值,計算流量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,故摩爾質量大的氣體工作密度大,根據節流裝置公式:
式中,qV為體積流量;C為流出系數;二為可膨脹系數沼為直徑比;d為節流件開孔直徑;卻為差壓值;P為被測氣體密度。
可以看出在相同差壓時,氮氣的密度小,對應的流量大。而底吹過程中使用的氮氣和氫氣的zui大使用量基本相同,所以在上述zui大差壓時計算得到的氮氣的zui大流量必定會涵蓋住氮氣的zui大使用量。至此,在現場級使用一塊孔板和一臺差壓變送器就完成了氮氣、氫氣兩種氣體的流量測量和差壓信號的轉換。
差壓信號進人到DCS中,按照式(2)進行溫壓補償。
式中,Qn為溫壓補償后的標況流量,m3h/;Qmax為計算書提供的zui大流量,m3h/;△Pmax為計算書提供的zui大差壓,Pa;P。為設計壓力(絕壓),Pa;T0為設計溫度K;PI為實際工作壓力(絕壓),Pa;T工為實際工作溫度,K。
氮/氫氣切換時,根據切換氣路上氮/氫氣切斷閥(HV-1,HV-2)的限位開關信號,轉換上式中的Qmax。至此在DCS級完成了氮氣和氫氣的溫壓補償。
孔板的量程比只有3:1-4:1,底吹的流量范圍為10:1,已經超出孔板的*測量范圍,在實際應用中,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
渦街流量計的量程滿足底吹的流量范圍要求,與孔板相比壓力損失小,在設計中經常使用。
下面介紹其實現方法。
渦街流量計屬于速度式流量計,流量測量值與介質種類無關,可以同時測量氮氣和氫氣兩種氣體。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;二為雷諾數范圍,以保證測量精度。
具體設計時,可選用多參數渦街,輸出信號為介質的速度、溫度、壓力及計算質量流量,體積流量和密度。這種方案價格較貴。在設計中一般選用普通渦街,在DCS中進行溫壓補償。在實際使用中,分為兩種情況。一種是流量計直接輸出工況下的體積流量Qi(m3/h),這時根據氣體狀態方程和實測的溫度(Ti)、壓力(Pi),可以得出標況流量QN(m3/h)。一種是在流量計中人為設定了設計壓力(P0)、溫度(T0),流量計的輸出為經定點(P0,T0)補償后的流量QN(m3h/)。這時根據式(3)可計算得到工作壓力(PI)、工作溫度(TI)補償后的標況流量QN(m3/h)。
渦街流量計受其測量原理限制,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質量流量計
質量流量計分為科式質量流量計和熱式質量流量計兩種,其中科式質量流量計在底吹流量測量中應用zui多、效果,但價格昂貴。
科式質量流量計的測量原理為直接測量流過介質的質量流量,故可以同時測量氮氣和氫氣兩種氣體。儀表選型上沒有特殊性。流量計輸出所測介質的質量流量Qm(k/m3)。在Dcs中根據切換氣路上氮/氫氣切斷閥的限位開關信號,選擇相應氣體種類,除以標準狀況下氣體密度pn即得到標況流量QN(m3/h)。
熱式質量流量計的測量原理為用“溫度差測量法”來測量流過介質的質量流速,故在原理上可以同時測量氮氣和氫氣兩種氣體。目前市場上的熱式質量流量計在不縮徑的情況下,測量范圍下限小于底吹使用流量的zui小值。熱式質量流量計。
機械油流量計 輕烴氣流量計 氖氣流量計 石油氣流量計 氮氣流量計
