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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)布時間:2017-3-28 15:44:46 點擊次數(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入鋼包,會帶來諸多危害: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);增加精煉工序負擔,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行了大量研究和實踐,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、氣動擋渣、電磁擋渣等。
 
使用效果彰顯獨特優(yōu)勢 
 
      紅外成像擋渣技術(shù)是利用紅外攝像進行爐渣檢測,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技術(shù),或者采用氣動擋渣、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時監(jiān)控出鋼過程,當檢測到下渣時,立即發(fā)出警報,并啟動封板堵上出鋼口(或快速搖爐)。該技術(shù)可連續(xù)實時地監(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,如寶鋼集團一煉鋼廠300噸轉(zhuǎn)爐、三明鋼鐵集團100噸轉(zhuǎn)爐和40噸轉(zhuǎn)爐、鞍山鋼鐵集團150噸和180噸轉(zhuǎn)爐、邢臺鋼鐵公司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)場控制臺等。攝像裝置一般根據(jù)現(xiàn)場實際情況安裝在距鋼流10米左右的位置,因為靠近熱源所以配有水冷外殼保護;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)計算機,安裝有圖像處理運算模型,用于評估并存儲攝像裝置傳輸?shù)膱D像,還可以根據(jù)接收的圖像數(shù)據(jù)進行連續(xù)計算、評估,并按照設(shè)定條件向閘板系統(tǒng)發(fā)出指令。操作工利用計算機屏幕監(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)還包括一個顯示系統(tǒng)狀態(tài)的控制臺,可在手動、自動控制之間進行切換。該檢測系統(tǒng)對下渣的反應(yīng)速度快、判斷準確,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)報閘板故障,在倒渣時能夠檢測剩余鋼水,及時終止倒渣,提高鋼水收得量。生產(chǎn)實踐表明,轉(zhuǎn)爐使用快速搖爐和氣動擋渣不如使用閘板效果好(閘板的關(guān)閉時間小于0.8秒,而氣動擋渣關(guān)閉時間約為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、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),實時監(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)爐傾動操作室的現(xiàn)場顯示器觀察、控制出鋼過程,系統(tǒng)自動追蹤出鋼鋼流,并將補償后的數(shù)據(jù)傳送給處理模型進行計算,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)進行調(diào)節(jié)),系統(tǒng)將報警,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99.3%,鋼水回磷量減少19%,系統(tǒng)平均響應(yīng)時間為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。氣動擋渣對于初期、末期兩個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,出鋼時煙氣、灰塵較多,除塵通風能力差的車間,系統(tǒng)的檢測下渣反應(yīng)時間會有所延遲。另外,紅外成像檢測下渣系統(tǒng)的工程造價較高,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、可靠的下渣檢測和擋渣技術(shù)裝備是先進轉(zhuǎn)爐裝備水平的標志之一。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)備遠離爐體,壽命長,工作可靠,維護方便,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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