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奥钢联的新型测温系统

2006年03月29日 09:11 吴狄/文

奥钢联公司1960年末就着手研究和研制新的冶金设备测温方法。奥钢联为100吨以上大型转炉辅助式风口设计的测温系统于1981年5月安装在澳大利亚里采市一公司的第三转炉车间内。然后为小于100吨转炉研制了廉价的“斯兰特克”系统,并于1989~1990年应用于该公司第二炼钢车间内。但是,这两种测温系统均不能连续作业。
  最近,奥钢联与该公司合作,基于浸入风口和高温测量检波器而设立的新系统可连续测量熔化钢水熔池温度。1997年12月奥钢联在德国“Нойе Максхюттге ”公司连续100炉的研究周期过程中,在65t顶吹氧、喷吹固态燃料、底吹氧转炉内试验过该系统。然后依次在氩氧精炼设备、ЛД转炉、电弧炉和真空脱气装置上进行了试验。
  新研制的“ФАИ—КОН Темп”式测温系统具有如下特点:
  ⑴利用检波器和处理器连续测量熔化钢水熔池所放射出的红外线辐射指标;
  ⑵采用恒定的浸入式风口构件保证肉眼观测熔池;
  ⑶在冶金设备风口末端安装灵敏的检波器和处理器;
  ⑷为了在喷头顶部周围形成保护区,减少其腐蚀,经风口向熔池喷吹碳氢气体;
  ⑸预防维修时部件安装和拆卸均不复杂。
  “ФАИ—КОН Темп”系统保证冶炼期间恒定和准确测量钢水温度。停风倾炉时同样可以测量熔化钢水熔池表面、渣面和耐材表面温度。
  测温系统由以下设备构件组成:测温风口;透镜系统;隔水墙闸门;保护玻璃;检波器;具有保护壳的接合器;光学纤维电缆;处理器;冷却箱;数据记录系统;处理数据的电脑。
  连续测量熔化钢水熔池温度时,经风口喷吹惰性气体,该气体将产生脉冲球型腔。球型腔内表面放射出红外线波,部分红外线波经过测温系统方向的风口。红外线波利用专门的热稳定透镜聚集检波器上,而电子信号则从检波器传送到处理器。温度数据不断地输入电脑。利用固定冷却箱,灵敏电子设备温度保持不超过60℃。
  如果向熔化钢水熔池内喷吹工业气体(氧、压缩空气等)或燃烧物质,那么直接在风口前的测温显示并不是钢水平均温度指标,而是反应过程指标。可以在透镜前安装隔水墙  闸门,以使其防止灰尘或石油物质,以及过高温度。
  最初在该公司过热低碳钢感应炉上试验过连续测温系统。双色高温计温度显示可完全与光谱计数器数据相比拟。1997年3月试验结束后,连续测温系统被安装在65吨顶吹氧、喷吹固体燃料和底吹氧转炉中。
  “Нойе Максхюттге”公司人工取样时用“ФАИ—КОН Темп”系统和常规仪器测量了65吨转炉中的钢水温度。测量温度指标在1570~1710℃范围内变化。因为在大部分冶炼期间,氧气从上方恒定吹入熔池,那么只是在停止吹炼时,取样前0.5~3min内方可利用ФАИ—КОН Темп系统测量钢水温度。
  比较结果表明,人工和ФАИ—КОН Темп系统所获得指标间温度绝对差别不超过10℃ (通常5.8℃)。
  在对“ФАИ—КОН Темп”系统进行试验时,不中断生产,在计划停机更换设备的1h内,安装测温设备。试验过程中利用作业风口作为测温风口。不断地测量钢水温度,从供入富氧气体时开始,在仅喷吹惰性气体时结束。在富氧鼓风供入阶段,高温(约2000~2700℃)符合反应过程温度,而在喷吹惰性气体阶段,低温(约1600~1780℃)则与
  熔池平均温度相吻合。
  研究表明,“ФАИ—КОН Темп”系统所测量的几乎所有指标均脱离于10℃范围内人工测量指标;标准偏差低于7℃。超过10℃差别与熔池冷区,例如,池表面附近或距转炉内衬不远处人工测量情况吻合。
  从1999年起,该公司对ЛД转炉内钢水温度测量情况进行了连续记录。不同与以前进行的试验,采用单管风口时温度指标变化,这种测温方法原则上可行的,但风口喷嘴因被钢水堵塞而强烈磨损,这就要求利用氧气或压缩空气清除。 研究结果证明,通常在300~500炉后要求更换单管风口,因此“ФАИ—КОН Темп”系统的双管风口比较受欢迎。在任何情况下,采用“ФАИ—КОН Темп”系统和传统方法(人工和辅助风口)指标具有相似的吻合范围。
  在真空脱气装置上采用“ФАИ—КОН Темп”系统连续测温具有独特特点。因为盛钢桶在真空脱氧装置内关闭,那么采用作业风口是不实际的。因此,将该系统安装在真空脱气设备盖上,光学测量经管孔进行。不断地吹氧,以保证熔池表面的清晰视野。实际测量了熔池表面温度,在此氩流破坏了渣层,确定了钢水,而不是渣温度。热电偶方法测量结果不同于“ФАИ—КОН Темп”系统5℃范围内指标。
  基于“ФАИ—КОН Темп”连续测温系统在顶吹氧、喷吹固体燃料和底吹氧转炉中;氩氧精炼和ЛД转炉中,以及在真空脱气装置上的多次试验结果,该系统较之传统测温系统具有如下优势:
  ⑴保证尽可能地完善操作过程的同时,恒定测量熔化钢水熔池温度;
  ⑵该系统与人工方法或利用辅助风口的测量结果近似吻合;
  ⑶取消取样工艺工序后可使冶炼循环时间缩短1~3min;
  ⑷获得再生测量结果,因为该结果总是在同一地点获得;
  ⑸精确了解冶炼过程中的熔池温度可消除吹炼前人工方法一次测温时的一切必须因素;
  ⑹生产人员安全性高;
  ⑺减少生产和预防维修费用;
  ⑻该系统可在常规预防换班期间安装。
  结语
  奥钢联为冶金设备成功地研制和采用了新型连续测温系统“ФАИ—КОН Темп”。该系统基于熔化钢水熔池放射出的红外线辐射进行作业,辐射被光学系统吸收,并传送到处理器。可以采用作业风口,保证其进入熔池。
  原则上测温系统可应用在任何设备上,例如,ЛД转炉;底吹、氩氧精炼转炉;电弧炉;矿石热处理炉;铁水包;所有钢水炉外处理设备(钢包炉、真空脱气装置、真空-氧气脱气装置、循环脱气装置);混铁炉;以及连铸机中间包等。
  “ФАИ—КОН Темп”系统相当紧凑,可简单、快速地安装在现有设备上。该系统较之传统工艺的另一种优势在于,能够在整个生产过程中连续测温,这可获得更为精确的终吹温度指标。这将为保证100%有效控制钢水冶炼工艺过程开辟道路。

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