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紅外成像技術(shù)——轉(zhuǎn)爐下渣檢測技術(shù)

發(fā)布者：江蘇方偉爐業(yè)有限公司發(fā)布時(shí)間：2017-3-28 15:44:46 點(diǎn)擊次數(shù)：1216 關(guān)閉

      轉(zhuǎn)爐煉鋼具有節(jié)奏快、生產(chǎn)周期短、熱效率高等優(yōu)勢，其產(chǎn)量占到我國煉鋼總產(chǎn)量的85%以上。近年來，鋼鐵企業(yè)對提升產(chǎn)品檔次、改善鋼水質(zhì)量、降低冶煉成本的要求越來越高，有效減少轉(zhuǎn)爐下渣成為亟待解決的問題。

      轉(zhuǎn)爐煉鋼過程是氧化過程，也是個(gè)造渣的過程，噸鋼產(chǎn)生的氧化性爐渣約100公斤～150公斤。出鋼過程中，部分高氧化性鋼渣進(jìn)入鋼包，會(huì)帶來諸多危害：造成鋼水回磷，使夾雜物增多，影響高附加值優(yōu)質(zhì)鋼的開發(fā)；增加精煉工序負(fù)擔(dān)，降低精煉效率，使合成渣用量增多；增加脫氧劑和合金用量；縮短出鋼口和鋼包耐材壽命，使鋼包粘渣現(xiàn)象增多等。

      為了減少轉(zhuǎn)爐下渣量，國內(nèi)外冶金工作者在出鋼下渣檢測和擋渣方面進(jìn)行了大量研究和實(shí)踐，開發(fā)出數(shù)十種檢測下渣技術(shù)和擋渣技術(shù)，如電磁檢測下渣、紅外成像檢測下渣，以及擋渣球、擋渣塞、氣動(dòng)擋渣、電磁擋渣等。

使用效果彰顯獨(dú)特優(yōu)勢

      紅外成像擋渣技術(shù)是利用紅外攝像進(jìn)行爐渣檢測，并通過與閘板系統(tǒng)相結(jié)合（不采用閘板的轉(zhuǎn)爐一般配備快速傾動(dòng)技術(shù)，或者采用氣動(dòng)擋渣、擋渣鏢擋渣），最大限度地減少下渣量。其原理是利用爐渣與鋼水在紅外頻率范圍內(nèi)不同的輻射行為，通過攝像及顯示評估裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控出鋼過程，當(dāng)檢測到下渣時(shí)，立即發(fā)出警報(bào)，并啟動(dòng)封板堵上出鋼口（或快速搖爐）。該技術(shù)可連續(xù)實(shí)時(shí)地監(jiān)測出鋼狀況，精確區(qū)分爐渣、鋼水，響應(yīng)速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)及時(shí)判定。該技術(shù)在我國各類型轉(zhuǎn)爐上都得到成功應(yīng)用，如寶鋼集團(tuán)一煉鋼廠300噸轉(zhuǎn)爐、三明鋼鐵集團(tuán)100噸轉(zhuǎn)爐和40噸轉(zhuǎn)爐、鞍山鋼鐵集團(tuán)150噸和180噸轉(zhuǎn)爐、邢臺(tái)鋼鐵公司50噸轉(zhuǎn)爐等，從現(xiàn)場使用情況來看，其操作方便，效果明顯，是控制轉(zhuǎn)爐下渣比較理想的手段。

      IRIS紅外攝像爐渣檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括紅外攝像裝置、顯示屏幕、評估設(shè)備、閘板系統(tǒng)、現(xiàn)場控制臺(tái)等。攝像裝置一般根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況安裝在距鋼流10米左右的位置，因?yàn)榭拷鼰嵩此耘溆兴渫鈿けＷo(hù)；另外，還設(shè)有鏡頭除塵裝置以防止灰塵影響，保證圖像質(zhì)量。評估設(shè)備為工業(yè)計(jì)算機(jī)，安裝有圖像處理運(yùn)算模型，用于評估并存儲(chǔ)攝像裝置傳輸?shù)膱D像，還可以根據(jù)接收的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)計(jì)算、評估，并按照設(shè)定條件向閘板系統(tǒng)發(fā)出指令。操作工利用計(jì)算機(jī)屏幕監(jiān)視出鋼過程，還可通過觸摸屏幕改變設(shè)定條件。除此之外，該系統(tǒng)還包括一個(gè)顯示系統(tǒng)狀態(tài)的控制臺(tái)，可在手動(dòng)、自動(dòng)控制之間進(jìn)行切換。該檢測系統(tǒng)對下渣的反應(yīng)速度快、判斷準(zhǔn)確，平均比電磁檢測法快0.5秒，并可以通過出鋼口壽命周期內(nèi)鋼流的變化掌握出鋼口狀態(tài)，預(yù)報(bào)閘板故障，在倒渣時(shí)能夠檢測剩余鋼水，及時(shí)終止倒渣，提高鋼水收得量。生產(chǎn)實(shí)踐表明，轉(zhuǎn)爐使用快速搖爐和氣動(dòng)擋渣不如使用閘板效果好（閘板的關(guān)閉時(shí)間小于0.8秒，而氣動(dòng)擋渣關(guān)閉時(shí)間約為1.5秒）。采用紅外攝像檢測系統(tǒng)后，鋼水回磷率和脫氧劑消耗均有不同程度的減少，鋼包壽命延長4%～6%，鋼中帶渣量不超過5公斤/噸鋼，大包內(nèi)渣層厚度不超過50毫米，擋渣成功率達(dá)96%以上，合金收得率可提高3%～4%。

      AMEPA紅外攝像爐渣檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括紅外攝像裝備、主控微機(jī)、現(xiàn)場顯示器和外圍設(shè)備。為保證設(shè)備正常工作，紅外攝像裝置配備渦流冷卻系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測鋼流情況，并通過光纜與主控設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)。主控設(shè)備一般布置在PLC室，可通過主控紅色板或布置在轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)操作室的現(xiàn)場顯示器觀察、控制出鋼過程，系統(tǒng)自動(dòng)追蹤出鋼鋼流，并將補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)傳送給處理模型進(jìn)行計(jì)算，得到熔體中熔渣的比例（熔渣指數(shù)），若熔渣指數(shù)高于設(shè)定值(可根據(jù)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié))，系統(tǒng)將報(bào)警，并關(guān)閉出鋼口。

      寶鋼一煉鋼廠3座300噸轉(zhuǎn)爐上均安裝了AMEPA紅外攝像爐渣檢測系統(tǒng)，檢測下渣成功率達(dá)99.3%，鋼水回磷量減少19%，系統(tǒng)平均響應(yīng)時(shí)間為2.3秒，大包的平均渣層厚度從86.89毫米減少到68.50毫米，脫氧劑的使用量減少19%。

精確下渣檢測與高效擋渣相結(jié)合

      轉(zhuǎn)爐出鋼過程的下渣分為三個(gè)階段，其中約15%的下渣發(fā)生在出鋼開始階段，約60%的渣被出鋼過程中形成的漩渦吸出，剩余25%的下渣發(fā)生在出鋼結(jié)束階段。為了減少下渣量，首先要能夠快速檢測到下渣，其次是選擇快捷有效的擋渣手段，二者配合才能達(dá)到減少下渣量的最終目的。從目前的應(yīng)用情況來看，與紅外成像檢測下渣技術(shù)相配合的擋渣技術(shù)種類繁多，如三鋼采用閘板擋渣，寶鋼采用擋渣鏢，鞍鋼采用氣動(dòng)擋渣，邢鋼采用快速搖爐。

      從使用情況來看，閘板擋渣反應(yīng)快，效果較好，但成本較高，安裝、更換不方便。氣動(dòng)擋渣對于初期、末期兩個(gè)階段的下渣擋渣作用明顯，但是對于中間階段的漩渦下渣擋渣則效果不佳，需配合擋渣塞使用。擋渣鏢對于中間階段的漩渦下渣能夠起到一定作用，但是擋渣鏢反應(yīng)慢，初期和末期下渣量較多。

      紅外成像檢測下渣的速度一定程度上受到現(xiàn)場條件的制約，出鋼時(shí)煙氣、灰塵較多，除塵通風(fēng)能力差的車間，系統(tǒng)的檢測下渣反應(yīng)時(shí)間會(huì)有所延遲。另外，紅外成像檢測下渣系統(tǒng)的工程造價(jià)較高，對于大型轉(zhuǎn)爐車間更為合適。目前，國內(nèi)已經(jīng)有廠家自主開發(fā)該技術(shù)并獲得了成功，將大大降低該技術(shù)的工程成本。

加大國產(chǎn)化研究和推廣力度

      快捷、經(jīng)濟(jì)、可靠的下渣檢測和擋渣技術(shù)裝備是先進(jìn)轉(zhuǎn)爐裝備水平的標(biāo)志之一。與傳統(tǒng)的噪音法、電阻法和電磁檢測法相比，紅外成像下渣檢測技術(shù)響應(yīng)速度快，設(shè)備遠(yuǎn)離爐體，壽命長，工作可靠，維護(hù)方便，對空間要求不大，不但適用于新建車間，也適用于現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐改造，未來將在轉(zhuǎn)爐下渣檢測領(lǐng)域占據(jù)重要地位。

      今后，紅外成像下渣檢測技術(shù)還應(yīng)在以下方面進(jìn)一步完善：開發(fā)與紅外成像下渣檢測技術(shù)相匹配的擋渣裝置；提高系統(tǒng)對煙

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