一种转炉氧枪冷却水防冻装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种转炉氧枪冷却水防冻装置，包括转炉氧枪冷却水进水总管，进水总管上依次设置进水总管压力变送器、进水总管流量计、进水总管温度计，然后冷却水进水总管分为两路支管：第一路支管依次经过第一氧枪冷却水切断阀、第一氧枪和第一氧枪回水温度计后连接到回水总管；第二路支管依次经过第二氧枪冷却水切断阀、第二氧枪和第二氧枪回水温度计后连接到回水总管；回水总管上设置有回水总管压力变送器和回水总管流量计；该装置还包括与各传感器相连的氧枪PLC控制系统以及与PLC控制系统相连的氧枪防冻水流量计和氧枪防冻水切断阀。本实用新型提供的防冻装置可防止备用氧枪冷却水支管在寒冷冬季结冰，并能节约氧枪冷却水的耗水量。
【专利说明】一种转炉氧枪冷却水防冻装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于炼钢自动化【技术领域】，特别是一种冶金行业炼钢工艺中的转炉氧枪冷却水防冻装置。
【背景技术】
[0002]在冶金行业的转炉炼钢工艺中，通过将氧枪插入到转炉中对铁水吹氧，将铁水冶炼成钢水。由于氧枪在转炉中吹炼时的环境温度高达150(Tl70(rC，因此需要向氧枪中通入大量的冷却水以冷却氧枪枪体。(T40°c的低温氧枪冷却水由水处理系统的泵组加压输送至氧枪冷却水系统，利用热交换原理冷却氧枪枪体后冷却水温度升高至4(T60°C，升温后的高温氧枪冷却水被再次回送到水处理系统利用热交换原理进行降温处理，如此往复循环。同时为保证氧枪系统工作的可靠性，一般每座转炉设置两支氧枪，一支氧枪工作，另一支氧枪备用，并且两支氧枪是互为备用(即每支氧枪既可做工作枪，也可做备用枪)。
[0003]但在寒冷的冬季，尤其是我国东北地区，其环境温度可达到零下二三十度，在这种情况下，由于备用氧枪无需冷却，其支管冷却水切断阀处于长期关闭状态，备用氧枪支管中的冷却水不能流动，很容易结冰。若一旦工作氧枪发生故障，需要将备用氧枪切换为工作氧枪，此时若原备用氧枪支管冷却水结冰，将导致备用氧枪不能立即投入使用，将严重影响转炉冶炼的生产节奏。
[0004]为解决备用氧枪冷却水支管的冷却水结冰问题，现有的常规解决方法是:在冬季时手动打开备用氧枪支管的冷却水切断阀，让备用氧枪支管的冷却水始终保持流动状态。但此方法存在以下缺点:1.因备用氧枪冷却水支管用水量的增加会导致工作氧枪的供水压力和供水流量的减小，进而影响工作氧枪枪体的冷却效果；2.由于备用氧枪冷却水支管管径与工作氧枪冷却水支管管径完全相同，两个氧枪冷却水支管上的冷却水切断阀同时打开将直接导致整个氧枪冷却水系统的耗水量大大增加。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种转炉氧枪冷却水防冻装置，能自动有效防止备用氧枪冷却水支管结冰，同时减少氧枪冷却水系统的冷却水消耗量，并保证工作氧枪的冷却效果。
[0006]本实用新型解决上述问题的技术方案为:
[0007]一种转炉氧枪冷却水防冻装置，包括转炉氧枪冷却水进水总管，进水总管上依次设置进水总管压力变送器、进水总管流量计、进水总管温度计，然后冷却水进水总管分为两路支管:第一路支管依次经过第一氧枪冷却水切断阀、第一氧枪和第一路支管上设置的第一氧枪回水温度计后连接到回水总管；第二路支管依次经过第二氧枪冷却水切断阀、第二氧枪和第二路支管上设置的第二氧枪回水温度计后连接到回水总管；回水总管上设置有分别用于检测冷却水回水压力和回水流量的回水总管压力变送器和回水总管流量计；
[0008]该装置还包括氧枪PLC控制系统以及与PLC控制系统相连的氧枪防冻水流量计和氧枪防冻水切断阀，所述第一氧枪防冻水切断阀和第一氧枪防冻水流量计依次设置在第一路防冻水支管上，第一路防冻水支管的两端分别与第一氧枪冷却水切断阀两端的冷却水支管相连；所述第二氧枪防冻水切断阀和第二氧枪防冻水流量计依次设置在第二路防冻水支管上，第二路防冻水支管的两端分别与第二氧枪冷却水切断阀两端的冷却水支管相连；氧枪冷却水切断阀、进水总管压力变送器、进水总管流量计、进水总管温度计、回水总管压力变送器、回水总管流量计和回水支管温度计分别与PLC控制系统相连。
[0009]按上述方案，所述氧枪防冻水切断阀为气动单作用气关式切断阀。
[0010]按上述方案，所述防冻水支管的管径为冷却水支管管径的1/2至2/3。
[0011]按上述方案，所述冷却水流量计为电磁流量计，冷却水温度计为PT100热电阻温度计。
[0012]按上述方案，所述氧枪PLC控制系统包括模拟量输入模块、开关量输入模块和开关量输出模块，所述各冷却水压力变送器、各温度计和各流量计的检测信号接入氧枪PLC控制系统的模拟量输入模块，所述氧枪冷却水切断阀和氧枪防冻水切断阀的开关位置信号接入氧枪PLC控制系统的开关量输入模块，氧枪冷却水切断阀和氧枪防冻水切断阀的开关控制信号接入氧枪PLC控制系统的开关量输出模块。
[0013]该装置工作的原理是:
[0014]氧枪PLC控制系统依据氧枪工作备用状态、氧枪冷却水进水总管温度、备用氧枪防冻水支管流量，控制备用氧枪防冻水切断阀和备用氧枪冷却水切断阀的开关，具体为:当氧枪冷却水进水总管温度测量值低于设定温度阈值时，PLC控制系统打开备用氧枪防冻水切断阀，并监视备用氧枪防冻水流量；若备用氧枪防冻水流量低于设定阈值，PLC控制系统打开备用氧枪冷却水切断阀；若备用氧枪防冻水流量高于设定阈值，PLC控制系统关闭备用氧枪冷却水切断阀；若进水总管温度高于设定阈值，PLC控制系统关闭备用氧枪防冻水切断阀和备用氧枪冷却水切断阀。
[0015]本实用新型装置带来的有益效果是:
[0016]1.本实用新型提供的一种转炉氧枪冷却水防冻装置可有效防止备用氧枪冷却水支管在寒冷冬季结冰的问题；
[0017]2.通过改变防冻水支管的管径和对进水总管温度、备用氧枪防冻水支管流量的监测，确定备用氧枪冷却水切断阀和防冻水切断阀的自动开闭策略，可以有效节约氧枪冷却水系统的耗水量，且所有防冻措施都是由根据事先设定的阈值，由PLC控制系统进行阈值比较后自动控制完成，无需人工干预；
[0018]3.通过使用本实用新型装置还能保证寒冷冬季工作氧枪的冷却效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型一个实施例的装置的结构示意图；
[0020]图1 中:
[0021]1:冷却水进水总管压力变送器，2:冷却水进水总管流量计，3:冷却水进水总管温度计，41:1#氧枪冷却水切断阀，42:2#氧枪冷却水切断阀，51:1#氧枪，52:2#氧枪，61:1#氧枪冷却水回水温度计，62:2#氧枪冷却水回水温度计，7:冷却水回水总管压力变送器，8:冷却水回水总管流量计，9:炼钢转炉，101:1#氧枪防冻水切断阀，102:2#氧枪防冻水切断阀，111:1#氧枪防冻水流量计，112:2#氧枪防冻水流量计。
[0022]
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]如图1所示，本实用新型一种转炉氧枪冷却水防冻装置，包含有:氧枪PLC控制系统(图中未画出)以及由PLC控制系统所控制的1#氧枪冷却水切断阀41、2#氧枪冷却水切断阀42、1#氧枪防冻水切断阀101、2#氧枪防冻水切断阀102、进水总管压力变送器1、进水总管流量计2、进水总管温度计3、回水总管压力变送器7、回水总管流量计8、1#氧枪回水温度计61、2#氧枪回水温度计62、1#氧枪防冻水流量计111、2#氧枪防冻水流量计112、以及连接上述设备的氧枪冷却水管道等。
[0025]进水总管上依次设置进水总管压力变送器1、进水总管流量计2、进水总管温度计3,然后冷却水进水总管分为两路支管:
[0026]第一路支管依次经过1#氧枪冷却水切断阀41、1#氧枪51和第一路支管上设置的1#氧枪回水温度计61后连接到回水总管；1#氧枪防冻水切断阀101和1#氧枪防冻水流量计111依次设置在第一路防冻水支管上，第一路防冻水支管的两端分别与1#氧枪冷却水切断阀41两端的冷却水支管相连；
[0027]第二路支管依次经过2#氧枪冷却水切断阀42、2#氧枪52和第二路支管上设置的2#氧枪回水温度计62后连接到回水总管；2#氧枪防冻水切断阀102和2#氧枪防冻水流量计112依次设置在第二路防冻水支管上，第二路防冻水支管的两端分别与2#氧枪冷却水切断阀42两端的冷却水支管相连；
[0028]回水总管上设置有分别用于检测冷却水回水压力和回水流量的回水总管压力变送器7和回水总管流量计8;
[0029]各冷却水压力变送器检测的冷却水压力测量值、各温度计检测的冷却水温度测量值、各流量计检测的冷却水流量测量值均接入氧枪PLC控制系统的模拟量输入模块(Al模块)，氧枪冷却水切断阀和氧枪防冻水切断阀的开关位置信号接入氧枪PLC控制系统的开关量输入模块(DI模块)，氧枪冷却水切断阀和氧枪防冻水切断阀的开关控制信号接入氧枪PLC控制系统的开关量输出模块(D0模块)。
[0030]1#氧枪防冻水切断阀101和1#氧枪防冻水流量计111位于1#氧枪冷却水切断阀41的小管径旁路防冻水支管上，2#氧枪防冻水切断阀102和2#氧枪防冻水流量计112位于2#氧枪冷却水切断阀42的小管径旁路防冻水支管上。防冻水支管的管径一般为氧枪冷却水支管管径的1/2?2/3。以炉容大小为150t的转炉为例，氧枪冷却水进水总管和回水总管公称直径均为DN300，氧枪冷却水支管公称直径为DN250，氧枪防冻水支管公称直径为DN150。
[0031]氧枪防冻水切断阀101和102均为气动单作用气关式切断阀，即当仪表气源发生中断或开关阀控制信号失效时，氧枪防冻水切断阀应处于常开的安全状态。冷却水压力变送器可选用普通压力变送器，冷却水流量计可选用电磁流量计，冷却水温度计可选用型号为PT100的热电阻温度计。
[0032]氧枪PLC控制系统依据氧枪工作备用状态、氧枪冷却水进水总管温度、备用氧枪防冻水流量，控制备用氧枪防冻水切断阀和备用氧枪冷却水切断阀的自动打开或关闭。以下以图1所示的冶炼工作状态为例，详细说明转炉氧枪冷却水防冻装置的工作过程。
[0033]如图1所示，此时的氧枪工作备用关系为2#氧枪52为工作氧枪，1#氧枪51为备用氧枪，氧枪冷却水系统各阀门的初始状态为:2#氧枪冷却水切断阀42为打开状态，向2#氧枪52中通入冷却水进行冷却，1#氧枪冷却水切断阀41为关闭状态，1#氧枪51中无冷却水流过冷却，1#氧枪防冻水切断阀101和2#氧枪防冻水切断阀102均为关闭状态。
[0034](I)若冷却水进水总管温度计3的温度测量值低于开阀温度设定阈值T。时，自动打开备用氧枪防冻水切断阀101，并同时启动对备用氧枪防冻水流量计111的流量测量值的监视。其中开阀温度设定阈值T。为一可调参数，其取值范围为1?5°C，一般取4°C。
[0035](2)若备用氧枪防冻水切断阀101打开后，备用氧枪防冻水流量计111的流量测量值低于开阀流量设定阈值F。时，自动打开备用氧枪冷却水切断阀41，进一步加大备用氧枪51所在冷却水支管的冷却水流量。其中开阀流量设定阈值F。为一可调参数，其取值范围为3(T70m3/h，一般取 50 m3/h。
[0036](3)若备用氧枪冷却水切断阀41打开后，备用氧枪防冻水流量计111的流量测量值高于关阀流量设定阈值F。时，自动关闭备用氧枪冷却水切断阀41，以适当减小备用氧枪51所在冷却水支管的冷却水流量。其中关阀流量设定阈值F。为一可调参数，其取值范围为35?75m3/h，一般取 55 m3/h。
[0037](4)若冷却水进水总管温度计3的温度测量值高于关阀温度设定阈值Tc时，自动关闭备用氧枪防冻水切断阀101和备用氧枪冷却水切断阀42 (若冷却水切断阀42此时处于打开状态)。其中关阀温度设定阈值T。为一可调参数，其取值范围为3?7°C，一般取6°C。
[0038]若1#氧枪51为工作氧枪，2#氧枪52为备用氧枪，氧枪冷却水防冻装置的工作过程与上述过程完全相同，并使用与上述过程完全相同的温度阈值(开阀温度阈值T。和关阀温度阈值T。)、流量阈值(开阀流量阈值F。和关阀流量阈值F。)、进水总管温度测量值(来自于冷却水进水总管温度计3)。所不同的是执行防冻措施的阀门改为了 2#氧枪防冻水切断阀102和2#氧枪冷却水切断阀42，防冻水流量的检测流量计改为了 2#氧枪防冻水流量计112。
[0039]应当理解的时，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权力要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种转炉氧枪冷却水防冻装置，包括转炉氧枪冷却水进水总管，进水总管上依次设置进水总管压力变送器、进水总管流量计、进水总管温度计，然后冷却水进水总管分为两路支管:第一路支管依次经过第一氧枪冷却水切断阀、第一氧枪和第一路支管上设置的第一氧枪回水温度计后连接到回水总管；第二路支管依次经过第二氧枪冷却水切断阀、第二氧枪和第二路支管上设置的第二氧枪回水温度计后连接到回水总管；回水总管上设置有分别用于检测冷却水回水压力和回水流量的回水总管压力变送器和回水总管流量计； 其特征在于，还包括氧枪PLC控制系统以及与PLC控制系统相连的氧枪防冻水流量计和氧枪防冻水切断阀，所述第一氧枪防冻水切断阀和第一氧枪防冻水流量计依次设置在第一路防冻水支管上，第一路防冻水支管的两端分别与第一氧枪冷却水切断阀两端的冷却水支管相连；所述第二氧枪防冻水切断阀和第二氧枪防冻水流量计依次设置在第二路防冻水支管上，第二路防冻水支管的两端分别与第二氧枪冷却水切断阀两端的冷却水支管相连；氧枪冷却水切断阀、进水总管压力变送器、进水总管流量计、进水总管温度计、回水总管压力变送器、回水总管流量计和回水支管温度计分别与氧枪PLC控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的转炉氧枪冷却水防冻装置，其特征在于，所述氧枪防冻水切断阀为气动单作用气关式切断阀。
3.根据权利要求1所述的转炉氧枪冷却水防冻装置，其特征在于，所述防冻水支管的管径为冷却水支管管径的1/2至2/3。
4.根据权利要求1所述的转炉氧枪冷却水防冻装置，其特征在于，所述冷却水流量计为电磁流量计，冷却水温度计为PTlOO热电阻温度计。
【文档编号】C21C5/46GK204125477SQ201420512494
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】周登科 申请人:中冶南方工程技术有限公司