转炉下渣检测系统的应用

1682007年炉外精炼年会论文集2007年7月LadleRefining2007AnnualMeetingProceedingsJuly.2007转炉下渣检测系统的应用文先明衡阳镭目科技有限责任公司，衡阳421001摘要减少从炼钢炉中带入钢包中的熔渣对制造高质量的钢具有重要意义。转炉下渣检测系统采用一个非接触式的摄像机对出钢水时的下渣情况进行实时监测，通过数据处理在下渣时发出声光报警提醒操作工将炼钢炉抬高或关闭操作（或自动控制操作），从而达到提高钢水收得率、提高钢水纯净度、降低劳动强度的目的。本系统可应用于BOF等转炉、电炉、高炉及铝、铜的精炼与制造中。关键词转炉；挡渣方法；下渣检测；纯净度1前言目前国内特殊钢厂是典型的品种效益型生产企业。特殊钢厂的生产特点是：生产品种多、规格多、批量小，生产计划与销售市场密切结合；产品质量要求严格，生产工艺比较复杂；部分钢种的产品性能和加工性能有显著的特点，需要特殊处理。为了确保产品质量，每个工艺环节都要严格控制，在转炉（电炉）倒钢过程中，下渣量的检测与控制显得尤为重要。减少转炉出时的下渣是改善钢水质量的一个重要方面。在转炉出钢过程中进行有效的挡渣操作，可以减少钢水回磷；提高钢水收得率；还能减少钢水中夹杂物；提高钢水清洁度；减少合金元素的使用量,提高合金回收率；并可减少钢包粘渣，延长钢包使用寿命。与此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，还可为钢水精炼提供良好的条件。2国内目前常用的挡渣方法为了提高转炉挡渣效果，国内外在挡渣技术方面进行了深入的研究，自1970年日本发明挡渣球法以来，各国为完善挡渣技术，发明了十几种挡渣方法；目前国内使用较为普遍的挡渣方法有：（1）挡渣球法其原理是利用挡渣球密度介于钢、渣之间（一般为4.2—4.5克/立方厘米），在出钢将结束时挡住出钢口以阻断渣流入钢包内。挡渣球一般为球形，只要能满足工艺要求，都力求结构简单，成本低廉。但由于挡渣球通常是以随波逐流的方式到达出钢口，然而由于钢渣粘性大，挡渣有时不能达出钢口。另外，又由于圆形挡渣球完全落到出钢口上，出钢口过早封堵的几率显著增加，降低了钢水收得率，故挡渣球的可靠性难以令人满意。（2）挡渣塞法挡渣塞是一种带杆的、可以导向的耐火材料制品，呈陀螺形，其密度与挡渣球相近，在4.5-4.7克/立方厘米之间，能浮于钢渣界面，伴随着出钢过程，逐渐堵住出钢口，实现抑制涡流和挡渣的作用。但同样由于投放的准确性和投入的时机都难以保证，造成挡渣效果也不稳定。（3）挡渣棒法该方法是挡渣棒吊在支臂上可在炉内自由移动，在出钢即将结束时，从炉内将出钢口堵住，以达到挡渣目的，但该项装置操作维护较为复杂.另外,目前国内的钢厂在用了上述挡渣方法的同时，因为这些挡渣方法的命中率不高，仍需人工监测下渣量，所以，工人的劳动强度很高，对操作工的技术要求也高，下渣监测仍然受人工因素的影响较大。用了自动下渣检测则可以降低工人的劳动强度，并消除人为因素的影响，提高下渣检测的准确度，有效的提高钢水收得率和控制下渣量。从挡渣技术的发展趋势来看，国内外正在逐步从有形挡渣法向无形挡渣法方向发展，由于挡渣球等有形挡渣物挡渣，材料消耗高，挡渣效果不理想。国内外不少钢厂已采用了无形挡渣技术，如镭目公司推出的转炉下渣检测系统，实现自动控制挡渣，可靠性高、挡渣效果也很好，而且提高了钢水收得率，挡渣费用也降低了。3转炉下渣检测系统原理及组成RAM转炉（电炉）下渣检测系统采用一个摄像机对从炼钢炉注入大包的钢流进行实时监测（如图一），利用钢水和熔渣的发光的波长不同，在滤光片中的透射率不同、通过检测系统对图像信号进行处理，从而确定钢流中下渣情况，并发July.20072007年炉外精炼年会论文集•169•出报警和控制信号，提醒操作工将炼钢炉抬高（或自动控制操作），实现下渣检测与自动控制，从而达到提高钢水收得率、提高钢水洁净度、降低劳动强度的目的。RAM转炉测渣系统由机柜、RAM测渣镜头、现场操作显示盘、工控机及显示器、I/O板及控制板、配套电缆（或光纤）等组成。图1转炉测渣系统组成示意图•170•2007年炉外精炼年会论文集2007年7月RAM转炉测渣系统的工作流程：开始监视模式自动判断是否开始倒钢否原始图像显示下渣量分析，显示渣值曲线倒钢处理渣量超过报警值界面下渣提示输出声光报警自动判断是否倒钢完成输出控制信号是否RAM转炉测渣系统的系统功能:采用高可靠性的非接触摄像技术，对转炉注流进行实时监测。监测图像实时显示，对渣有明显的颜色标示。实时显示渣值曲线，下渣自动报警。可存储多套参数，以备随时调用转换。通过微机键盘或鼠标对话框方式设定或修改参数，以及执行各种功能操作，用户接口简单友好.可长期统计并存储每炉的注流检测数据July.20072007年炉外精炼年会论文集•171•4RAM转炉下渣检测系统目前在涟钢应用情况RAM转炉下渣检测系统从06年3月开始至今，一直正常运行，基本达到零维护，使用效果好。在使用转炉下渣系统后，在设定的下渣量时，系统及时报警，使转炉下渣量得到了有效的控制，渣层厚度一般在5080mm之间；未出现过因渣层厚度超标导致钢水回炉的事故（原来人工控制时有此现象）；提高了钢水收得率，避免了人为因素的影响，避免了过多的余钢现象或多量的下渣现象；这里所说的人为因素主要包括几个方面：不同的操作工经验不同，对下渣量的判断不一样、同一个操作工因身体和心理状况不一样也会影响到下渣量的判断，所以，因为其他挡渣方法的命中率不高，在人工判断占较大比例的情况下，人为因素的影响也是不容忽视的。以100吨的钢包为例：一般倒钢时间为4分钟（240秒），则倒钢速度约为417公斤/秒，所以，半秒的偏差就会多下近100公斤的渣，如果提前半秒起炉则可能多余钢约200公斤。RAM转炉下渣检测系统可从以下多个方面降低炼钢过程的生产成本，从而可使炼钢厂的经济效益得到显著提高。提高炉内钢水的收得率，从而提高钢水的产量；由于流入钢包内钢渣量的降低，显著节约钢包内脱氧剂的使用量；减少Mg0的用量；减少合金元素的使用量，提高合金回收率；炉内剩余钢水量的减少将更有利于溅渣护炉操作，从而使炉衬寿命得到提高；降低人员的劳动强度。上述诸多收益因素中有许多还难以作出定量化的效益评估。为简化计算，同时基于保守的考虑，以下仅考虑钢水收得率的提高和脱氧剂消耗量降低两个方面。一座炉子运转，平均炉出钢量100吨，每月600炉，每年7200炉，年产量：720000吨。为防止钢渣从转炉流入钢包，其他一些挡渣方法要么是过早的堵住水口，要么是达不到水口位置而造成下渣过多，根据我们上面的转炉出钢速度来算，如果提前半秒起炉则可能余钢200多公斤。我们从保守角度假设每炉的出钢量提高100公斤；100公斤/炉*7，200炉/年=720吨/年产额外量提高720吨/年*2000元/吨=144万元/年节约也就是每年仅节约钢水就可节约144万元；流入钢包中钢渣量的减少将大大降低脱氧剂的消耗量。100吨的转炉每年脱氧剂的消耗大概要300万元左右，按25%效率考虑，可以节省约75万元的脱氧剂成本。年直接经济效益200多万元，还有其它的间接收益，如减少钢水中夹杂物；提高钢水清洁度；减少合金元素的使用量,提高合金回收率；并可减少钢包粘渣，延长钢包使用寿命等等。5结论RAM转炉下渣检测系统采用非接触的检测手段，减少了现场高温、高尘埃环境对设备的损坏，提高了设备寿命；提高了可靠性和有效性；检测设备离现场高温区远，设备维护方便；实现出钢自动化，降低劳动强度；钢包熔渣中的FeO量减少，昂贵的除渣消耗降低，降低钢水回磷量，钢包中脱硫程度提高，钢纯度提高，降低了昂贵的熔渣保持系统（如镖形和球形除渣剂）的使用，钢水的收得率提高。