收稿日期:2007-09-13segg
蒋鲁银，余 鑫
(攀枝花钢铁集团钛业有限责任公司，攀枝花 617000)
摘 要：国内大型圆形钛渣电炉多数采用间歇式生产冶炼工艺。通过电炉加料系统设备的改造、冶炼工艺的攻关、采用先进的神经网络控制方法等途径可实现钛渣电炉连续加料、连续冶炼的工艺。关键词：圆形钛渣电炉；改造；攻关；神经网络控制；工艺 1 存在问题
我厂25MVA 圆形钛渣电炉是引进乌克兰设备及冶炼技术，自从建厂正常生产以来，我厂钛渣冶炼的指标是：钛渣电耗2500KW h /吨，钛渣(盐溶)品位是72%、冶炼功率低于设计25MVA 。这些指标跟国际钛渣冶炼厂(加拿大QIT 、南非RB M 、挪威Tinfos 、南非Namakwa 和Ticor )钛渣能耗1900kWh /吨、钛渣品位78%的指标有较大的差距。而且实际年产量也只有设计年产量的80%左右。
电炉设计主要参数
变压器容量 30MVA 三台单相特种变压器一次电压37±5%kV 一次电流240A
acck二次电压110～340～420V (32档调压)二次电流43kA 电极直径1100mm 极心圆直径 3200mm
平均冶炼周期:8～9h
冶炼过程中存在的主要问题:
(1)电炉间歇式生产冶炼，炉内能耗损失大;(2)电炉密闭效果较差。炉压设计值是-5～5Pa ，而平时冶炼一般控制在50～60Pa 。不仅在能耗上损失大，而且炉压为正压时，炉内火苗上串至炉盖上方烧毁炉盖上的绝缘件，使电炉绝缘达不到要求。短路损坏设备的现象时有发生。(3)4根(见图1)料管不能均匀连续地给炉内加料。从图1可知：原来的加料管只有4根，一根中心料管，三根电极旁各设一根料管。炉料投加区域小。冶炼时炉料熔化不均匀，熔化速度也非常慢
导波检测
。
图1 加料管的布置
(4)每个料仓里的炉料(钛精矿和焦碳)是通过原料处的称量皮带称与混料皮带按一定比例混合运输至炉顶料仓。皮带称传感器容易产生零点漂移，导致称量误差大，最大的时候达到5%。
(5)由于钛精矿比焦碳的体积密度大，在皮带下料至炉顶料仓时，料仓里的炉料就会出现精矿在下，焦碳在上的现象。冶炼时经常产生大量的泡沫渣而影响生产。
城市规划模型alo(6)设计之初的炉顶加料系统设置了六个加
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料仓，六个仓的装满料的总重是150t (不计料仓本身的重量)。每次按照150t 的炉料一次性加料，导致每炉的冶炼时间超过设计的8h /炉。平均功率输送也只有18MVA 远远低于设计冶炼功率(25MVA )。
(7)控制水平较低，凭经验判断，人工手动控制，被动滞后。只能采用低电压大电流深插电极的工作方式。电极升降采用一次电流控制，控制元素单一，误差大，波动大，效果不理想；冶炼时电极电流值是具有非线性、时变、扰动等特点，一般的PID 调节很难满足要求；电极升降速度无法改变，控制精
度低。电极运动停止时，抖动较大，电流忽大忽小；偏差电流设定过大，有时达到±5000A ，电极电流波动大，造成三相不平衡。
(8)每次出尽渣铁后再加冷物料重新开始冶炼。电炉热量损失大，功率不平衡，冶炼时间增加，相应地吨渣电耗增加。
技术人员根据所做的热平衡实验发现：我厂电炉的热能利用率只有65%，大量的热量在烟气负压除尘过程中散失，造成了巨大的能量损失。
为了解决上述问题，实现电炉的连续加料、连续冶炼生产。攻关部门对电炉实施了加料系统的改造、冶炼工艺的攻关及控制方式的改进。
2 加料系统的改造
(1)取消原料处的皮带称量。
(2)炉顶六个方形炉顶料仓全部改成12个圆形带圆锥底的料仓。每两组料仓对应一组，它们各自盛装钛精矿和焦碳。各自料仓上的下料管安装一台螺旋称量皮带机，以实现对钛精矿和焦碳精确配料，避免配料成分偏差过大。钛精矿料管与焦碳料管互相交汇于炉盖上加料管，以便两种物料在炉顶加料管中均匀混合下至炉内。
(3)根据平时对冶炼熔池的观察情况来看，技术人员绘制了电炉热量分布图，根据图中可知，三根电极的周围热量最集中，电极周围炉墙上的渣层也容易造成被高温熔化掉，就是我们平时所说的渣被“洗”掉了。这对炉墙保护工作是极为不利的，同时对冶炼也起到了遏止作用。为了解决这
些缺点，特在炉盖上增加15根加料管(见图2)，增
加的加料管分布在电极周围。尽量满足混合料能够被加在炉内热量集中区域。
图2 改造后的加料管布置图
3 加料制度的改进
(1)把原来分批加料制度改为现在的连续加料制度，通过控制钛精矿料管和焦碳料管上螺旋称量皮带的转速控制料量的大小及向炉内各个点加入冶炼需要的炉料。
(2)因为螺旋皮带称可以实现100kg /min 的控制精度。根据工艺要求，可实现批量小，批次多的加料方式。这种加料方式既可以保护炉墙渣层，也可以实现炉料均匀熔化。确保电炉里始终有熔融状态的钛渣存在。
(3)电极周围应该多加料量，中心料管尽量少加料这样可以使冶炼小熔池尽快连通形成。
连续加料的优点：电炉冶炼时刻处于电弧冶炼过程中，因为电弧发热温度远远高于矿热炉的电阻发热温度。生料加入炉内后，炉料可以快速熔化还可以减少泡沫渣的形成。
4 送电制度
(1)钛渣出炉后，渣面下降过多，严格实行第一批炉料先送电、降电极后加料的制度，不准先加料后送电。加料时电流:38000～41000A ，电压13～15档，第一批加料完毕后应在20～30min 内送到规定负荷。在后来的冶炼过程中就可以实现连续加料，连续冶炼直至出渣出铁完成。
(2)每次停炉后重新开始送电时，电极工作端必须离开料面或液面，电压必须退至18档以下,
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2008年第4期
减少电流短路跳闸现象发生。
(3)当本炉次加料完成形成大熔池后，应逐步提高电压档位，烧渣口前电压等级必须≥20档，出渣时电压等级必须≥18档，出渣过程中要根据渣流量的变化情况及时调整送电功率或停电，杜绝出渣带铁。
5 控制系统
钛渣冶炼炉的特点：前期冶炼跟矿热炉性质类似；中后期冶炼跟电弧炉性质类似。所以控制非常复杂。在冶炼过程中，始终是矿热炉与电弧炉冶炼过程相互交错或者并存的状态存在。所以在控制上采用新型神经网络控制方法来实现冶炼。其特点:
(1)系统不断地读取电极上的电流、电压值，再根据系统内部函数计算出电流、电压、弧压的实际值以及三相不平衡的百分比，适时调整电极位置来满足冶炼设置的参数要求。并且系统具有超前预知下一阶段发生情况的能力，适时调整满足冶炼要求。系统每50s更新一次神经网络权值，以适应钛渣电炉由于各种原因所引起的特性变化。
(2)根据计算出的相电阻、相有功功率，调节电极，采用恒电阻控制、恒功率控制、相间功率平衡等控制，在炉况良好的情况下，力争三相功率不平衡度小于等于5%，跟踪操作电阻的设定值，最大限度地提高炉内的电功率，提高生产率。由于钛渣电炉主电路是三相三线制电路，相与相之间相互干扰，相互影响，因此电极调节不能简单进行升降操作。在调节某一相电极之前，必须对三相电路进行分析，按照一定的规则，进行数学分析，判断调节那一相最有利，炉况更稳定、平衡，然后再进行调节。因此这种调节方式是非常科学的，有利于钛渣电炉保持炉况稳定。
(3)钛渣电炉的电极是用电能焙烧的，通过记录电极焙烧过程中的能量，就可知电极焙烧的质量、焙烧完成的时间。压放一次电极，记录一个焙烧能量值，当在一段时间内记录的值多次趋向某一个值时，根据这组值求它们的平均值，就是期望值，按照期望值，就可实现电极的合理压放，减少人为因素，杜绝或减少电极各种事故。这对稳定炉况是十分有利的。甚至还实现了自动压放电极。
(4)连续记录每相电极升、降的行程，并绘制曲线显示在屏幕上，操作人员可以判断三个电极在炉中的相对位置，三个电极下面的熔池状态，帮助技术人员分析、判断，指导生产。
(5)对由三个单相变压器组成的三相电路，可以计算出每个单相变压器二次输出电流，确保变压器安全运行。嵌入式计算机用于求解方程、电极调节;PLC用于控制钛渣电炉的各种开关量，如电极压放、液压站的运行等；工控机用于电炉各种参数的显示、参数优化等。系统分工明确，功能完备，能够反映出炉内的运行状态，并与电极调节、配料等生产各环节有机联系在一起，促进电炉稳定合理运行。
(6)液压提升控制系统采用比例阀控制，通过神经控制系统输出信号至PLC系统,PLC向比例阀提供一个0～24mA电流，比例阀通过开口大小供给电极升降缸液压油量，获得理想电极升降速度，彻底解决了老系统中的电流忽大忽小的状况。电极调节电流与设定电流偏差值保持在300A以内，有时甚至达到100A左右，对钛渣冶炼功率的输送极为有利。
6 总 结
对圆形钛渣电炉的加料系统的改造、冶炼工艺及控制方法的改进，实现电炉的连续加料、冶炼及定时出渣出铁，达到了标准法操作要求；功率输送大幅度提高；减少了人为因素干扰。从而节约了电耗，降低了成本，带来巨大的经济效益。
参考文献硬件加密设备
[1]C.И.杰尼索夫著.李大本，韩常富译校.钛渣电热冶金
[J].国外钒钛.1985,3.
[2]江尧忠.工业电炉[M].北京：清华大学出版社,1993,
301-318.
[3]沈清.神经网络应用技术[M].北京：国防科技大学出版
社,1995,163-249.
[4]郭茂生.工业电炉[M].北京：冶金工业出版社,2002,
100-123.
[5]杨绍利，盛继孚.钛铁矿熔炼钛渣与生铁技术[M].北
京：冶金工业出版社,2006,204-297.
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