Автоматика цеха ферросплавов
Система управления выплавкой ферросплавов (ферросилиций, феррохром, ферромарганец, ферросилицимарганец) в руднотермических печах мощностью 20-80 МВА. Контролирует положение самоспекающихся электродов, активную мощность, газоочистку CO/SiO, разливку металла и шлака.
Автоматика цеха ферросплавов близка по идеологии к автоматике дуговой печи, но имеет существенные отличия: руднотермическая печь работает в закрытом или полузакрытом режиме с восстановлением оксидов металлов углеродом, электроды самоспекающиеся (кожух+коксовая масса), температура процесса 1500-2000 °C, печь непрерывного действия с циклом работы 24/7 между капитальными ремонтами 2-4 года. Мощность одной печи — от 16,5 МВА (производство ферросилиция ФС75) до 80 МВА (крупные ферромарганцевые печи).
Главная задача автоматики — регулирование активной мощности каждого из трёх электродов через опускание и перепуск кожуха: регулятор измеряет сопротивление участка «электрод–ванна» и перемещает электрод вверх-вниз с частотой 1-5 раз в минуту, одновременно отслеживая глубину посадки и равномерность износа. Применяются специализированные контроллеры — ЕTEK ЕЛЬ-ПРОФ (российский), Pyrotek EFI, Primetals SmartARC. Универсальный Siemens S7-1500 или ОВЕН ПЛК210 выполняет вспомогательные задачи: учёт шихты, управление загрузчиками, контроль охлаждающей воды кессонов, диагностика перепусков кожуха.
Отдельная подсистема — газоочистка. Газ ферросплавной печи содержит 70-85% CO (горючий, токсичный) и SiO₂-пыль. Для закрытых печей монтируется система утилизации на горелках утилизационных котлов (выработка пара), для полузакрытых — факельные устройства с автоматикой контроля горения. Пыль улавливается в рукавных фильтрах производительностью 150-500 тыс. м³/ч, автоматика фильтра регулирует импульсную продувку, следит за разностью давлений и температурой газа (критический параметр: при >230 °C — тревога, при 250 °C — срабатывание SIS и аварийный сброс).
Разливка — на разливочных машинах с чугунными формами (мульдами) конвейерного типа. Автоматика синхронизирует движение конвейера с положением желоба печи, контролирует температуру слитков, подготавливает мульды, после кристаллизации передаёт слитки на дробилку.
Коммерческая часть — АИИС КУЭ по 442-ФЗ, расчёт себестоимости плавки (электроэнергия 7-10 МВт·ч на тонну ФС75), учёт расхода электродной массы и восстановителей (кокс, антрацит). Автоматика передаёт данные в MES (SAP PP-PI, Prodia MES) для оперативного планирования и калькуляции. Основные производители ферросплавов РФ — Челябинский электрометаллургический комбинат, Серовский завод ферросплавов, Косогорский металлургический завод.
Частые вопросы
Чем автоматика ферросплавной печи сложнее автоматики ЭДП?
Ферросплавная печь работает непрерывно 2-4 года без остановки — любое изменение параметров регулирования должно быть обосновано и обратимо, иначе возможна авария с остановом печи и месячным простоем. На ЭДП плавка длится 50-90 минут, можно перенастраивать параметры между плавками. Также у ферросплавной сложнее тепловой режим кожуха электрода — перегрев вызывает обрыв электрода, восстановление занимает 3-7 суток.Какие SIS-функции обязательны для цеха ферросплавов?
Защита от взрыва газа (CO 70-85% в печи) — обнаружение разгерметизации свода и автоматический сброс в факельную трубу. Защита от прогара кессона водяного охлаждения — отключение подачи воды и аварийная остановка. Защита от прогара желоба разливки — отключение подачи металла. Все на уровне SIL 2-3, реализуются на выделенных SIS-контроллерах Siemens S7-1500 F или HIMA.
Источники
- ГОСТ 4756-91 — Ферросилиций. Технические требования — Росстандарт
- ЧЭМК — Технологические регламенты производства ферросплавов — ЧЭМК