項(xiàng)目概況

近年來，用戶對高級鋼特別是低磷鋼的需求大大增加,如高級別管線鋼、油井管鋼等， 這些高牌號產(chǎn)品對鋼中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提出了很高的要求，常規(guī)轉(zhuǎn)爐煉鋼法難以實(shí)現(xiàn)。鋼包渣的主要來源是轉(zhuǎn)爐出鋼時的下渣、合金化過程中產(chǎn)生的渣，以及工藝需要進(jìn)行的鋼包渣改質(zhì)精煉二次造渣等，轉(zhuǎn)爐渣中不穩(wěn)定氧化物(如FeO、MnO)和雜質(zhì)(P2 O5)能影響鋼的質(zhì)量、化學(xué)成份和成本。鋼包渣中轉(zhuǎn)爐出鋼時的下渣是最有害的，也是可以在轉(zhuǎn)爐出鋼時采取不同的擋渣工藝技術(shù)進(jìn)行有效控制的。減少轉(zhuǎn)爐出鋼到鋼包的下渣量，可以減少鋼水脫氧及合金化過程中的脫氧劑和合金的消耗，減少鋼水精煉過程中鋼水的回磷、回硫及氧化物夾雜的含量，提高鋼水清潔度，提高合金的收得率。它不僅是改善鋼水質(zhì)量的一個重要工藝技術(shù)，而且也是降低煉鋼成本的一個重要工藝技術(shù)。為此，各鋼廠對轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣工藝技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用都十分重視，各種轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣工藝技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

各國為完善轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣工藝技術(shù)，發(fā)明了十幾種擋渣方法，如:擋渣帽法、軟質(zhì)擋渣塞法、擋渣球法、擋渣料法、避渣罩法滑動水口法、氣動擋渣法、電磁擋渣法、出鋼口吹氣干擾渦流法、轉(zhuǎn)動懸臂法、擋渣鏢法、擋渣罐擋渣法、均流出鋼口擋渣法、中間包法、截渣盤法、擋渣蓋法、真空吸渣法、虹吸出鋼法等，但目前國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣采用較多的方法是鐵皮擋渣帽、軟質(zhì)擋渣塞、滑動水口擋前期渣；擋渣球、擋渣鏢、氣動擋渣及滑動水口擋渣擋后期渣；對出鋼過程中后期的渦旋效應(yīng)卷渣下渣量的控制，目前還缺乏有效的工業(yè)應(yīng)用工藝技術(shù)措施。與轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣工藝技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生的另一項(xiàng)重要工藝技術(shù)是轉(zhuǎn)爐下渣檢測技術(shù)，可以快速準(zhǔn)確地判定出鋼結(jié)束后的下渣開始時刻。目前工業(yè)應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣的代表性工藝技術(shù)，一種是采用埋植于轉(zhuǎn)爐出鋼口內(nèi)的電磁感應(yīng)線圈，通過分辨鋼水和鋼渣的磁感應(yīng)變化判定下渣時刻；另一種方法是采用遠(yuǎn)距離紅外檢測技術(shù),利用不同物質(zhì)在不同溫度下發(fā)散的紅外波波長不同，通過高分辨率的紅外熱成像技術(shù)分辨鋼水和鋼渣的紅外波長變化判定下渣時刻。由于埋植于轉(zhuǎn)爐出鋼口內(nèi)的電磁感應(yīng)線圈在使用過程中容易損壞，因此，目前轉(zhuǎn)爐出鋼廣泛采用的是紅外下渣檢測法，如AMEPA法。雖然轉(zhuǎn)爐下渣檢測技術(shù)并不直接控制轉(zhuǎn)爐出鋼下渣，但它可以快速準(zhǔn)確地判定出鋼結(jié)束后的下渣時刻，最大限度減少依靠操作工經(jīng)驗(yàn)和肉眼判定失誤造成出鋼結(jié)束時鋼包下渣量增加。更為重要的是，轉(zhuǎn)爐下渣檢測技術(shù)可以通過與氣動擋渣法、滑板擋渣法有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣過程的全自動控制。

項(xiàng)目現(xiàn)況分析

經(jīng)過現(xiàn)場勘查，現(xiàn)場情況如下：

（1）現(xiàn)場是轉(zhuǎn)爐下渣區(qū)域，需將轉(zhuǎn)爐中煉好的鋼水轉(zhuǎn)運(yùn)至其他地方；

（2）在轉(zhuǎn)爐煉鋼時，會由于合金化過程或是工藝需求（鋼包渣改質(zhì)、精煉二次造渣）產(chǎn)生鋼渣；

（3）如果鋼渣隨鋼水流出過多的話，會極大地影響后續(xù)工藝的質(zhì)量，所以需要控制鋼渣的流出；

（4）現(xiàn)場目前是靠擋渣球、擋渣帽等方式擋住鋼渣，效率一般，還會影響鋼水的流速；

（5）需要對傾倒的鋼水進(jìn)行監(jiān)測，控制鋼渣的流出；

（6）現(xiàn)場紅外熱像儀需要直接監(jiān)測從轉(zhuǎn)爐中流出的鋼水柱，所以需要較高的隔熱、防塵能力；

此項(xiàng)目需要監(jiān)控轉(zhuǎn)爐下渣時的情況，由于鋼水和鋼渣的發(fā)射率不同（在8-14μm的長波波段中，鋼渣發(fā)射率大于鋼水），所以在紅外熱像儀監(jiān)測到的畫面中，鋼渣的光學(xué)溫度是高于鋼水的溫度的；所以，利用紅外熱像儀進(jìn)行監(jiān)測需滿足以下幾個需求：

（1）紅外系統(tǒng)能夠自動分辨出鋼渣與鋼水，從而更好地監(jiān)測下渣情況；

（2）紅外系統(tǒng)需要能夠?qū)崟r監(jiān)測到轉(zhuǎn)爐傾倒鋼水時的含渣量情況；

（3）對監(jiān)測點(diǎn)位進(jìn)行實(shí)時全景溫度監(jiān)控，系統(tǒng)需具備高靈敏度特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)快速報警和精準(zhǔn)定位；

（4）自定義報警溫度與報警方式，并自動存儲報警數(shù)據(jù)；

（6）能夠自定義指定點(diǎn)和指定區(qū)域，獲取其實(shí)時溫度信息，并觀測到他們的溫度變化趨勢；

（7）能夠及時將報警訊息推送至相關(guān)人員；

（8）電源供給在全天候的環(huán)境下，保證系統(tǒng)不間斷供電；

（9）在工程設(shè)計和實(shí)現(xiàn)的過程中，始終把客戶的實(shí)際需求放在首位，結(jié)合轉(zhuǎn)爐出鋼的工藝特點(diǎn)以及現(xiàn)場環(huán)境的特殊性設(shè)計出系統(tǒng)操作簡便，現(xiàn)場工作人員可即學(xué)即用的智能化管理平臺；

1.3系統(tǒng)特點(diǎn)

通過對轉(zhuǎn)爐出鋼過程的溫度監(jiān)控，能夠掌握鋼渣的含量，很好地把控流出的鋼水的質(zhì)量，所以根據(jù)現(xiàn)場的情況和具體需求，此轉(zhuǎn)爐下渣紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

（1）選用高溫型機(jī)芯，使得鋼水、鋼渣的溫度在測溫范圍內(nèi)，保證測溫的準(zhǔn)確性，外部加裝雙制冷型護(hù)罩（風(fēng)冷與水冷結(jié)合），為內(nèi)部機(jī)芯提供常溫的工作環(huán)境，避免被外界的高溫?fù)p傷，影響測溫效果和機(jī)安全；

（2）針對現(xiàn)場特殊的環(huán)境情況，選用具備防爆特征的紅外熱像儀，設(shè)備內(nèi)部探測器采用具有國際先進(jìn)技術(shù)水平的進(jìn)口非制冷式焦平面紅外探測器，其工作壽命可達(dá)8-10年，在可以實(shí)現(xiàn)數(shù)十萬個像素點(diǎn)溫度的實(shí)時探測的同時，可充分保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性；

（3）專業(yè)紅外機(jī)芯搭配轉(zhuǎn)爐下渣專用監(jiān)控軟件，測溫精準(zhǔn)，畫面清晰，后端算法對圖像采用無損壓縮的方式，實(shí)時傳輸溫度流數(shù)據(jù)，畫面更加流暢的同時可以獲取到任意位置的溫度數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)的靈敏性和報警精準(zhǔn)度；

（4）支持用戶根據(jù)下渣情況自定義設(shè)置轉(zhuǎn)爐的出鋼狀態(tài)，如正常、20%含渣量、40%含渣量等；

（5）支持實(shí)時展示不同出鋼狀態(tài)下的鋼水柱溫度隨時間的變化趨勢；

（6）采用紅外數(shù)字圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)（DDE）技術(shù)，用高速處理器先對原始目標(biāo)信息進(jìn)行分析，提取出有用灰度信息分布和無用灰度信息分布，然后大比例壓縮無用信息灰度，小比例壓縮甚至拉伸有用信息灰度，得到接近實(shí)際層次豐富的圖像；

（7）可在畫面上添加多個測溫點(diǎn)位和框選區(qū)域進(jìn)行自定義標(biāo)記，并分別顯示溫度，也可將同一畫面中的設(shè)備進(jìn)行區(qū)域劃分，針對設(shè)備不同的運(yùn)行溫度，分別實(shí)現(xiàn)高溫報警；

（8）自動保存報警時帶有溫度信息的視頻，對設(shè)備的溫度實(shí)時寫入數(shù)據(jù)庫，并自動生成報表與溫度曲線，通過調(diào)取歷史溫度信息和報警記錄，方便之后進(jìn)行技術(shù)分析；

（9）云平臺支持短信通知、微信通知、郵箱通知等實(shí)時告警服務(wù)等功能；

（10）溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計之初便留有豐富的接口，便于后期硬件和軟件的更新以及升級工作。為此，設(shè)備采用模塊式結(jié)構(gòu)，可通過相關(guān)接口接入其他硬件。后臺監(jiān)控管理平臺采用模塊化算法，可通過網(wǎng)絡(luò)升級或者本地固件升級等方式，以此提高系統(tǒng)的可塑性及多樣性。

1.4總結(jié)

在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中，若未控制好下渣的發(fā)生，極有可能會導(dǎo)致鋼水回磷，增加精煉負(fù)擔(dān)；或是鋼水出不凈影響鋼水收得率和鋼鐵料消耗。利用紅外熱像儀對出鋼過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，掌握下渣的發(fā)生和鋼渣的倒出量，結(jié)合外部控制器，能夠及時提醒工作人員進(jìn)行抬爐或者擋渣操作，提高鋼水質(zhì)量，增大鋼水收得率，減少浪費(fèi)。