1  引言
    爐外精煉是在一次熔煉爐(轉爐、電爐等)外進行的冶煉過程，進行溫度調整、脫氣、去除夾雜物及有害雜質、調整成分等。RH真空處理是爐外精煉中的一種重要流程和設備，它是由德國魯爾(Ruhrstahl)公司和海羅爾斯(Heraeus)公司共同設計的，故名RH法。如圖1所示，下部設有兩根環流管的脫氣室，脫氣處理時，將環流管插入鋼水，靠脫氣室抽真空的壓差使鋼水由管子進入脫氣室。同時從兩根管子之一(上升管)吹入驅動氣體(通常為氬氣)，利用氣泡泵原理抽引鋼水通過脫氣室和下降管產生循環運動，并在脫氣室內脫除氣體。由于RH法的特點及優越性，其技術不斷擴展，伸展而為RH-KTB(KTB意為川崎鋼鐵公司頂吹氧)、RH-OB(帶升溫的循環真空脫氣處理)、RH-PB(循環真空脫氣-噴粉處理)等。

圖1    RH-OB設備示意圖

    太原鋼鐵公司是國內以生產不銹鋼、硅鋼為主的特殊鋼企業，它從德國曼內斯曼德馬克-麥索公司引進8Ot-RH真空處理裝置，投產后，巳精煉出[C]<30x10-6的鋼種，使用效果良好。
    太鋼RH真空處理裝置的特點是:
(1) 真空室采用雙室平移交替式，鋼包采用鋼包車運送和液壓頂升方式;
(2) 設有貯料能力大、數量足夠的高位料倉，以滿足多鋼種的要求和今后發展。鐵合金稱量和加料系統設有精調與細調，以確保合金化的精度和速度;
(3) 采用大抽氣能力的蒸汽噴射真空泵，裝備有真空度自動控制系統和高壓水清洗裝置;
(4) 采用地下皮帶運輸機和垂直皮帶運輸機相結合的方式把鐵合金由地面運送到高位貯料倉，占地面積少;
(5) 預留RH頂吹氧槍位置，在未裝氧槍前，裝備真空室煤氣加熱系統和石墨棒直流電加熱系統，以提高內襯溫度并防止內襯結瘤;
(6) 裝備包括全自動噴補機、真空室部件更換和維修設備，以縮短輔助作業時間;
(7) 設有鐵合金上料及稱量時的收塵裝置。

2  自動化系統配置及其功能
2.1  系統配置
    太鋼80tRH真空處理裝置自動化系統配置如圖2所示，儀表、電氣一體化。系統中采用而西門子公司的S5-155U型PLC執行測量、控制與監控等功能，其控制范圍包括鋼包頂升系統、真空泵系統、鐵合金上料與加料及稱量系統、測溫與取樣及定氧系統、真空室煤氣加熱系統、真空室插入管吹氬及吹氮系統、設備冷卻水系統、真空室底部及插入管烘烤系統、能源及水處理系統等。

圖2    太鋼80t－RH真空處理裝置自動化系統配置

    系統配備的主要檢測儀表有引進儀表和國內配套儀表。引進儀表包括鋼水測溫、定碳、定氧裝置，真空燒嘴自動點火器，ABB公司的麥氏真空計，荷蘭飛利浦公司的PR62系列電子秤和P01581型配料控制器等，國內配套儀表包括ST-100系列智能式壓力變送器和差壓變送器，K300系列電磁流量計，LDK系列電磁流量開關，超聲波料位計(測量料倉料位)和電容式料位計(測量水位)。

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2.2  主要控制功能
(1) 數據采集。采集的數據包括鋼包頂升系統的鋼包鋼水重量稱量;真空室系統的耐火材料內襯溫度;真空泵系統的冷凝器冷卻水流量、壓力和溫度，蒸汽總管流量、壓力和溫度，蒸汽噴射泵的蒸汽壓力，廢氣流量、壓力和溫度，真空室真空度等;鐵合金系統的各料倉料位，0.5m3和2.7m3真空料罐真空度;真空室煤氣加熱系統的主燒嘴煤氣、氧氣、空氣的流量和壓力，點火燒嘴煤氣及壓縮空氣壓力，真空室加熱溫度，排氣煙罩內壓力;鋼水測溫定氧系統的鋼水溫度和氧含量;真空室插入管吹氬吹氮系統的氬/氮支管流量和壓力;設備冷卻水系統的各冷卻點的冷卻水流量、壓力和溫度;真空室底和插入管煤氣烘烤系統的煤氣和空氣的流量、壓力;真空處理水系統的凈循環水水位、溫度、壓力和流量;能源介質系統的壓縮空氣、氧氣、氬氣、氮氣、焦爐煤氣、水等總管流量、壓力等。
(2) 數據處理。對所采集的數據進行處理和存儲，以供控制、顯示和打印之用。主要處理包括差壓流量的開方、溫度和壓力補正等運算，消耗量按小時、班，日及年的累計計算等。
(3) 自動控制。包括主真空閥后真空度控制，真空室加熱溫度及空燃比控制，排廢氣煙罩內壓力控制，插入管氬氣流量控制，鐵合金稱重控制，氧、氬、氮氣以及焦爐煤氣等總管壓力控制，真空室底部烘烤加熱溫度控制以及各系統的電力傳動順序控制和設備的起停等。
(4) 畫面顯示。在CRT上顯示工藝流程畫面、操作畫面、參數趨勢曲線等。
(5) 數據記錄。包括班報、日報、月報、報警記錄以及合金投人量等報表。

3  系統應用軟件

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    本系統應用軟件的特點是單元化和集成化，即將RH設備分成多個系統，每個系統又分成多個單元環節，使用時將它們集成就可組成一個完整的系統，類似于DCS的單元功能模塊，通過組態而成系統。這樣一來，使電力傳動系統設計簡化，便于找錯，同時也便于移植。
    太鋼RH設備共有18個子系統，其中與RH真空處理關系較大的有10個子系統，如運包車控制，鋼包回轉傳動裝置控制，鋼包小車提升系統的控制，真空系統控制，加料系統控制，稱重系統控制，合金系統控制，頂槍系統控制等，每個子系統又有許多分環節(即動作)，每個動作又有連鎖條件，并做成邏輯圖，使用時聯接即可。
    現以頂槍系統控制作為例子，從表1可以看出頂槍系統有許多分環節(即動作)，如果我們要組成“事故時要求升頂槍”和“頂槍快速提升”，可查相應連鎖條件(表2)及其邏輯圖，由此得出圖3和圖4的事故時要求提升頂槍的邏輯圖和頂槍快速提升邏輯圖，用以實現RH裝置的分小區“連動”、“局部自動”和連鎖以及安全自動控制。

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圖3    事故時要求提升頂槍的邏輯圖

圖4    頂槍快速提升邏輯圖
    

4  現場使用結果
    本系統投產后，經多年多的運行和不斷改進，效果良好，系統可靠，方便維護，滿足生產要求。