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紅外成像技術——轉爐下渣檢測技術

發布者：江蘇方偉爐業有限公司發布時間：2017-3-28 15:44:46 點擊次數：1213 關閉

      轉爐煉鋼具有節奏快、生產周期短、熱效率高等優勢，其產量占到我國煉鋼總產量的85%以上。近年來，鋼鐵企業對提升產品檔次、改善鋼水質量、降低冶煉成本的要求越來越高，有效減少轉爐下渣成為亟待解決的問題。

      轉爐煉鋼過程是氧化過程，也是個造渣的過程，噸鋼產生的氧化性爐渣約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，影響高附加值優質鋼的開發；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，使鋼包粘渣現象增多等。

      為了減少轉爐下渣量，國內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，開發出數十種檢測下渣技術和擋渣技術，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勢

      紅外成像擋渣技術是利用紅外攝像進行爐渣檢測，并通過與閘板系統相結合（不采用閘板的轉爐一般配備快速傾動技術，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不同的輻射行為，通過攝像及顯示評估裝置實時監控出鋼過程，當檢測到下渣時，立即發出警報，并啟動封板堵上出鋼口（或快速搖爐）。該技術可連續實時地監測出鋼狀況，精確區分爐渣、鋼水，響應速度快，能夠實現及時判定。該技術在我國各類型轉爐上都得到成功應用，如寶鋼集團一煉鋼廠300噸轉爐、三明鋼鐵集團100噸轉爐和40噸轉爐、鞍山鋼鐵集團150噸和180噸轉爐、邢臺鋼鐵公司50噸轉爐等，從現場使用情況來看，其操作方便，效果明顯，是控制轉爐下渣比較理想的手段。

      IRIS紅外攝像爐渣檢測系統。該系統包括紅外攝像裝置、顯示屏幕、評估設備、閘板系統、現場控制臺等。攝像裝置一般根據現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，還設有鏡頭除塵裝置以防止灰塵影響，保證圖像質量。評估設備為工業計算機，安裝有圖像處理運算模型，用于評估并存儲攝像裝置傳輸的圖像，還可以根據接收的圖像數據進行連續計算、評估，并按照設定條件向閘板系統發出指令。操作工利用計算機屏幕監視出鋼過程，還可通過觸摸屏幕改變設定條件。除此之外，該系統還包括一個顯示系統狀態的控制臺，可在手動、自動控制之間進行切換。該檢測系統對下渣的反應速度快、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鋼流的變化掌握出鋼口狀態，預報閘板故障，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。生產實踐表明，轉爐使用快速搖爐和氣動擋渣不如使用閘板效果好（閘板的關閉時間小于0.8秒，而氣動擋渣關閉時間約為1.5秒）。采用紅外攝像檢測系統后，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。該系統包括紅外攝像裝備、主控微機、現場顯示器和外圍設備。為保證設備正常工作，紅外攝像裝置配備渦流冷卻系統，實時監測鋼流情況，并通過光纜與主控設備傳遞數據。主控設備一般布置在PLC室，可通過主控紅色板或布置在轉爐傾動操作室的現場顯示器觀察、控制出鋼過程，系統自動追蹤出鋼鋼流，并將補償后的數據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），若熔渣指數高于設定值(可根據工藝參數進行調節)，系統將報警，并關閉出鋼口。

      寶鋼一煉鋼廠3座300噸轉爐上均安裝了AMEPA紅外攝像爐渣檢測系統，檢測下渣成功率達99.3%，鋼水回磷量減少19%，系統平均響應時間為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合

      轉爐出鋼過程的下渣分為三個階段，其中約15%的下渣發生在出鋼開始階段，約60%的渣被出鋼過程中形成的漩渦吸出，剩余25%的下渣發生在出鋼結束階段。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。從目前的應用情況來看，與紅外成像檢測下渣技術相配合的擋渣技術種類繁多，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，系統的檢測下渣反應時間會有所延遲。另外，紅外成像檢測下渣系統的工程造價較高，對于大型轉爐車間更為合適。目前，國內已經有廠家自主開發該技術并獲得了成功，將大大降低該技術的工程成本。

加大國產化研究和推廣力度

      快捷、經濟、可靠的下渣檢測和擋渣技術裝備是先進轉爐裝備水平的標志之一。與傳統的噪音法、電阻法和電磁檢測法相比，紅外成像下渣檢測技術響應速度快，設備遠離爐體，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，也適用于現有轉爐改造，未來將在轉爐下渣檢測領域占據重要地位。

      今后，紅外成像下渣檢測技術還應在以下方面進一步完善：開發與紅外成像下渣檢測技術相匹配的擋渣裝置；提高系統對煙

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