【技术文献】钢水下渣检测系统在转炉炼钢厂的应用

钢水下渣检测系统在转炉炼钢厂的应用

刘超芽

（杭州钢铁集团公司转炉炼钢厂杭州３１００２２）

摘要：下渣检测系统使用红外线摄像头对钢流实时监控，通过图像识别软件判断钢水的含渣量，指导操作工进行抬炉操作或挡渣操作，从而保证既能最大限度将转炉内的钢水出尽，又能最大限度的减少下渣量，减少钢水回磷，避免磷超标的事故发生。

关键词：转炉；红外热成像；下渣检测

０前言

近年来，钢铁行业进入微利时代，杭钢转炉炼钢厂大力推行了一系列降本增效活动，其中钢水下渣检测系统是我厂既能降低炼钢成本又能提升钢水质量的有力举措之一。下渣检测系统是基于热图像处理的钢渣识别检测控制系统，利用钢水和钢渣在特定远红外波段范围内的热辐射率差异呈现不同的色彩，达到自动识别钢水、钢渣的目的。该系统可以降低钢水下渣量，减少钢水回磷；减少钢水中夹杂物，提高钢水纯净度，为钢水精炼提供良好的条件；可以最大程度出钢，提高钢水收得率；提高合金回收率，减少合金元素的使用量；可以减少钢包粘渣，延长钢包使用寿命；同时亦可减少耐材消耗，相应提高转炉出钢口耐火材料的使用寿命。

１目前挡渣方法及存在的问题

目前我厂主要使用的是挡渣锥挡渣。挡渣锥呈陀螺形，是一种带杆的、可以导向的耐火材料制品，其密度与挡渣球相近，能浮于钢渣界面，在出钢过程逐渐堵住出钢口，实现挡渣的作用。但有时由于出钢口侵蚀等原因会造成挡渣锥挡渣失效，此时辅助使用挡渣球用于挡渣。上述使用方法挡渣效果不尽理想，除了有装置本身难以维护的原因，另外重要的一个原因是需要操作工在出钢时时刻用肉眼来观察钢流的下渣情况。然而由于烟气、灰尘等影响，操作工很难及时发现转炉出钢过程中下渣的发生，其结果或是下渣导致钢水回磷，或是钢水出不尽降低钢水收得率。因此迫切需要通过技术手段实现钢渣检测，提供准确识别信息用于挡渣控制，为此转炉厂引进使用下渣检测系统。

２钢水下渣检测系统设备组成及工作流程

２．１系统设备组成及功能

钢水下渣检测系统由高温红外热像传感器、现场辅助单元、前端控制单元、电气系统控制单元、监控计算机等组成。整个系统设备组成如图１所示。

其中高温红外热像传感器是采集钢流信息的核心设备，由进口红外热成像摄像机、温度感知及控制系统、通讯控制及供电回路、密封降温除尘保护罩等部件组成。红外热成像摄像机采集的信号通过屏蔽信号电缆输送至电气系统控制单元，前端控制单元主要实现热成像仪的参数设置、温度控制和镜头的除尘等控制。现场辅助单元则为红外摄像机提供冷却气体和加热装置，并完成信号的转接和稳定传输，有效稳定红外热像传感器工作效果和使用寿命。电气系统控制单元中基础自动化部分采用可编程控制器ＰＬＣ进行程序逻辑控制，通过采集炉位信号，系统判定在出钢时开启红外热成像摄像机；不出钢时关停摄像机，这样有效减少其使用时间，延长其使用寿命。当转炉出钢时，红外热成像摄像机摄取钢流信息并写入存储器，通过数据库处理分析，优化钢流中钢水和钢渣实时图像，根据图像信息计算钢水含渣量比例，当超过设定值时输出声光报警信息，以提醒操作工进行抬炉或挡渣操作。监控计算机作为人机接口系统，显示转炉钢流的实时红外图像及下渣量程度曲线，并显示系统运行状态参数，提供用户参数设置和历史数据访问等，另外计算机界面友好，提供了系统参数调整接口，操作人员可根据现场要求调整下渣报警警戒值等。监控计算机画面截图如图２所示。

２．２系统工作流程

转炉下渣检测系统采用红外热成像摄像机对钢流热成像，并同时实时采集转炉生产过程中炉位变化信号，在出钢时对钢流热图像进行图像处理，分析判断钢流中的含渣量。当图像处理系统判断

钢水含渣量百分比超过设定值，且炉位处于出钢末期范围内时，会提示工人进行抬炉或挡渣操作。下渣检测系统的工作流程如图３所示。

３系统使用效果与日常维护

３．１下渣检测系统的使用效果

在使用过程中，根据钢水下渣检测系统的声光报警系统，操作工可以合理把握抬炉和挡渣时机。经过一段时间的使用，通过实际钢水渣层厚度测量与钢水下渣检测系统提示值对比，经过实践摸索调整，挡渣操作准确度和及时性得以大大提高，目前操作工出钢操作时已越来越离不开下渣检测控制系统。

３．２下渣检测系统的日常维护

因红外热成像摄像机安装于炉下靠近出钢位置，出钢时环境温度高，对高温红外热成像摄像机有一定的热辐射。转炉钢水下渣检测系统主要的检查维护工作是其水冷和风冷管路畅通情况。另外，声光报警模块也容易出现故障，比如液晶显示屏及视频线路长期在高温环境下难免出现干扰、线路和接头损坏，有时甚至需要更换显示屏。炉前粉尘环境下需要勤清扫，电器柜需要定期点检清灰。

４结语

转炉下渣检测系统采用非接触的检测手段，有效的控制了转炉出钢下渣，同时保证了钢水最大程度出尽，减少了合金料的消耗，产生了较大的经济效益，该系统在杭钢转炉炼钢厂１号转炉上得以成功应用，并推广应用到了２号转炉，预计也将成为国内冶金行业未来的发展趋势。

参考文献

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