钢包耐火材料损伤热像监测

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。

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。

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）

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）

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）

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

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。