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炼钢厂钢包耐火材料损伤红外热像监测

炼钢厂钢包耐火材料损伤红外热像监测应用案例



炼钢行业有句俗话:“在炼钢工艺流程中以连铸为中心、转炉为基础、三包为关键”。三包就是指“钢包、铁水包、中间包”。


钢包

在冶金行业的各大炼钢厂,钢包作为其中的核心生产设备,作用十分重要;主要用于盛接钢水并进行浇注的设备,也是钢水炉外精炼的容器。

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图1 钢包结构示意图


钢包的外壳一般由高强度钢板焊接而成,包壁和包底钢板厚度分别为14~30mm和24~40mm之间。钢包内衬一般由保温层、永久层和工作层(耐火材料)组成。保温层紧贴外壳钢板,厚约10-15mm,主要作用是减少热损失,常用石棉板砌筑;永久层厚约30-60mm,主要是为了防止钢包烧穿事故,一般由有一定保温性能的黏土砖或高铝砖砌筑。

红外热像仪

图2 钢包工作周转流程


钢包工作循环过程包括钢包预热、钢包盛钢、钢包处理、钢包镇静、钢包浇注、空包等过程,如图2所示。


行业问题

炼钢过程中,钢包内衬工作层直接与钢水接触,因此钢包内衬耐火材料的工作状态直接影响着钢水温度、钢水质量、炼钢的经济效益和生产安全。

钢包在工作周转时由于以下原因会导致内衬损伤剥落:

1.高温钢水(1530℃~1700℃)及钢渣对内衬耐火材料的侵蚀;

2. 钢水对钢包内衬迎流面的冲击损伤;

3. 钢包下水口附近受到的钢水冲刷的损伤;

4.钢包内急冷急热的温度冲击引起的内衬损伤;

钢包内衬损伤剥落会导致钢包穿包漏钢,从而给炼钢厂带来重大经济损失和生产及人身安全事故。(如图3所示)

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图3 某钢企穿包事故现场图


如何对钢包内衬工作层的损伤状态进行有效监测?成为我们各大炼钢企业亟待解决的行业痛点。

传统解决方案

目前,炼钢企业的传统做法有以下几种:

1.通过与钢包供应商签订委托外包技术协议,将钢包的状态检修进行外包,专人专职维护检修;

这种做法的好处是可以转嫁风险,但是一旦出问题,受损失的还是炼钢企业,且影响声誉。

2.对于钢包内衬的工作状态凭经验进行定期更换;

这种做法会导致过度维护或维护不当,因为在不同炼钢工艺和操作水平下,钢包内衬的损伤程度是不同的,经常会发生更换钢包内衬耐火材料后,其寿命还远未达到设计值;又或者由于没有及时更换钢包内衬耐火材料而发生穿包漏钢事故,给炼钢企业带来经济损失和安全风险。

3. FOTRIC产品与解决方案

为解决炼钢行业关于钢包耐火材料状态监测的痛点,FOTRIC的应用工程师(T-Men)前往各大炼钢企业的现场对钢包进行测试研究。结果显示,钢包内衬不断被侵蚀导致包壁厚度减薄,会引起钢包表面温度升高。且钢包内衬耐火材料的损伤程度与钢包表面温度呈线性关系。(如图4所示)

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图4 某钢企钢包现场跟踪实测图

FOTRIC基于大量的现场实测调研,为炼钢企业提供创新且可靠的热像产品解决方案。(如图5所示)

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图5 FOTRIC 钢包状态热像监测系统拓扑图


FOTRIC TrendIR智能诊断监控分析服务器

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图7 FOTRIC TrendIR 分析界面


 7×24小时连续实时监控,可以长期稳定工作;

 实时传输包含110592个测温点数据的红外热像视频;

五种组合触发模式,任意组合使用,自动触发追踪异常部位数据;

 支持自定义编程模式,可任意设置观测模板、自动拍照及录像;

 基于不可靠网络设计,支持断网断电复位后自动重新连接;

 对于钢包不同部位和区域,可设置不同的报警阈值进行即时报警;

 支持邮件、短信、I/O等多种形式的报警输出;

 业内最强大的智能监控平台,最高支持16路全辐射视频接入;

对于感兴趣的热图像,可即时生成word版专业分析报告;

 监控数据、异常数据和报警信息会自动分类存储在相对应的设备

数据栏目中,可以实现快速准确的调用分析。

根据管理需要对不同工作人员进行不同层级的权限授权;


FOTRIC钢包热像监测系统的应用价值

经济效益

在新钢包初次投运阶段,可以很好的评估钢包的质量,防止以次充好。对于运行中的钢包内衬耐火材料的损伤状态进行实时监测,科学的进行数据化管理,让不同工艺和操作下的钢包达到最佳的周转次数,有效避免了过度维护或维护不当导致的经济损失。

安全效益

FOTRIC钢包热像监测系统,实时显示钢包内衬损伤状态的热图像和温度数据,超温即时报警,有图有真相,真正做到让安全风险无处遁形,可以有效避免钢包的生产安全事故。


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