大型钛渣电炉控制系统设计与应用

摘要

钛合金具有质地轻和强度高等特点，广泛应用于航空、造船、军工、医疗设备等领域。我国钛资源储量大，主要以钛铁岩矿形式存在。钛铁岩矿品位低，杂质含量高，需除杂富钛生产成钛渣后才能作为生产高品质二氧化钛和海绵钛的原料。现阶段我国生产钛渣大多还采用传统的小型敞口熔炼电炉，自动化程度低、能耗高、环境污染大，无法支撑和满足钛工业以及国民经济发展的需要，因此，发展大型化和智能化的钛渣生产将是未来的发展趋势。 攀钢引进和发展了大型钛渣电炉生产技术，项目分为两期建设，一期建设 1 台25.5MVA电炉，年产量60kt/a，二期建设2台25.5MVA电炉,单台产量60kt/a。在一期电炉运行过程中，还存在电极控制精度底、三项功率不平衡度较大、电能利用率低、炉压无法实现程序控制、配送料过程需要人工参与等不足。本论文以攀钢大型钛渣电炉二期项目为背景，针对一期电炉运行过程中存在的问题，并结合当前工业控制技术的发展，设计一种实用的、稳定的大型钛渣电炉冶炼自动控制系统，本论文设计的大型钛渣电炉自动控制系统主要分为电极自动升降控制、炉压自动控制、自动配上料控制及辅助设施关联控制四个子系统。通过设计算法模型，选用西门子 PLC 作为控制设备，以SIMATIC WinCC 设计人机交互界面，建立一套大型钛渣电炉自动控制系统。在生产过程中可通过友好的人机界面输入相关参数，实现冶炼过程的自动控制。可有效降低三相功率输入不平衡度、提高功率输入效率、减少冶炼过程安全风险，实现降低生产成本和提高经济效益的目的。

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