項(xiàng)目概況

近年來(lái)，用戶對(duì)高級(jí)鋼特別是低磷鋼的需求大大增加,如高級(jí)別管線鋼、油井管鋼等， 這些高牌號(hào)產(chǎn)品對(duì)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(lái)源是轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)的下渣、合金化過(guò)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(shí)的下渣是最有害的，也是可以在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)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(guò)程中的脫氧劑和合金的消耗，減少鋼水精煉過(guò)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(gè)重要工藝技術(shù)，而且也是降低煉鋼成本的一個(gè)重要工藝技術(shù)。為此，各鋼廠對(duì)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(guó)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(dòng)水口法、氣動(dòng)擋渣法、電磁擋渣法、出鋼口吹氣干擾渦流法、轉(zhuǎn)動(dòng)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(guó)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(dòng)水口擋前期渣；擋渣球、擋渣鏢、氣動(dòng)擋渣及滑動(dòng)水口擋渣擋后期渣；對(duì)出鋼過(guò)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(cè)技術(shù)，可以快速準(zhǔn)確地判定出鋼結(jié)束后的下渣開(kāi)始時(shí)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(guò)分辨鋼水和鋼渣的磁感應(yīng)變化判定下渣時(shí)刻；另一種方法是采用遠(yuǎn)距離紅外檢測(cè)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(zhǎng)不同，通過(guò)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(zhǎng)變化判定下渣時(shí)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(guò)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(cè)法，如AMEPA法。雖然轉(zhuǎn)爐下渣檢測(cè)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(shí)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(shí)鋼包下渣量增加。更為重要的是，轉(zhuǎn)爐下渣檢測(cè)技術(shù)可以通過(guò)與氣動(dòng)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(guò)程的全自動(dòng)控制。

項(xiàng)目現(xiàn)況分析

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，現(xiàn)場(chǎng)情況如下：

（1）現(xiàn)場(chǎng)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(shí)，會(huì)由于合金化過(guò)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(guò)多的話，會(huì)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(chǎng)目前是靠擋渣球、擋渣帽等方式擋住鋼渣，效率一般，還會(huì)影響鋼水的流速；

（5）需要對(duì)傾倒的鋼水進(jìn)行監(jiān)測(cè)，控制鋼渣的流出；

（6）現(xiàn)場(chǎng)紅外熱像儀需要直接監(jiān)測(cè)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(shí)的情況，由于鋼水和鋼渣的發(fā)射率不同（在8-14μm的長(zhǎng)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(cè)到的畫(huà)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(cè)需滿足以下幾個(gè)需求：

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

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

（3）對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行實(shí)時(shí)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(bào)警和精準(zhǔn)定位；

（4）自定義報(bào)警溫度與報(bào)警方式，并自動(dòng)存儲(chǔ)報(bào)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(shí)溫度信息，并觀測(cè)到他們的溫度變化趨勢(shì)；

（7）能夠及時(shí)將報(bào)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(jì)和實(shí)現(xiàn)的過(guò)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(chǎng)環(huán)境的特殊性設(shè)計(jì)出系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，現(xiàn)場(chǎng)工作人員可即學(xué)即用的智能化管理平臺(tái)；

1.3系統(tǒng)特點(diǎn)

通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)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(chǎng)的情況和具體需求，此轉(zhuǎn)爐下渣紅外在線監(jiān)測(cè)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(cè)溫范圍內(nèi)，保證測(cè)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(cè)溫效果和機(jī)安全；

（2）針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(cè)器采用具有國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平的進(jìn)口非制冷式焦平面紅外探測(cè)器，其工作壽命可達(dá)8-10年，在可以實(shí)現(xiàn)數(shù)十萬(wàn)個(gè)像素點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)探測(cè)的同時(shí)，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(cè)溫精準(zhǔn)，畫(huà)面清晰，后端算法對(duì)圖像采用無(wú)損壓縮的方式，實(shí)時(shí)傳輸溫度流數(shù)據(jù)，畫(huà)面更加流暢的同時(shí)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(bào)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(shí)展示不同出鋼狀態(tài)下的鋼水柱溫度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)；

（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(duì)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(wú)用灰度信息分布，然后大比例壓縮無(wú)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(huà)面上添加多個(gè)測(cè)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(huà)面中的設(shè)備進(jìn)行區(qū)域劃分，針對(duì)設(shè)備不同的運(yùn)行溫度，分別實(shí)現(xiàn)高溫報(bào)警；

（8）自動(dòng)保存報(bào)警時(shí)帶有溫度信息的視頻，對(duì)設(shè)備的溫度實(shí)時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，并自動(dòng)生成報(bào)表與溫度曲線，通過(guò)調(diào)取歷史溫度信息和報(bào)警記錄，方便之后進(jìn)行技術(shù)分析；

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

（10）溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jí)工作。為此，設(shè)備采用模塊式結(jié)構(gòu)，可通過(guò)相關(guān)接口接入其他硬件。后臺(tái)監(jiān)控管理平臺(tái)采用模塊化算法，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)或者本地固件升級(jí)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(guò)程中，若未控制好下渣的發(fā)生，極有可能會(huì)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(duì)出鋼過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，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(shí)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)。