煉鋼廠快速熱電偶鋼水測溫系統(tǒng)提升

摘要:本文介紹了安鋼第二煉軋廠快速熱電偶測溫系統(tǒng)提升攻關(guān)過程,通過對現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)收集,查找煉鋼廠中測溫系統(tǒng)中存在的測溫槍燒毀較多、測量溫度值偏差大等現(xiàn)象，通過對測溫系統(tǒng)進(jìn)行剖析,改造測溫槍主要測溫元件,如接插件等，達(dá)到了煉鋼廠測溫系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,為煉鋼提供正確測溫數(shù)據(jù)。
引言
      煉鋼生產(chǎn)中,鋼水溫度是一.項重要的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo),有效控制煉鋼過程中的鋼水溫度是提高鋼水質(zhì)量和鑄機(jī)恒拉速澆鑄的重要保證-1。在鋼水冶煉工藝中,溫度控制是貫穿整個煉鋼流程的重要工藝指標(biāo)，鋼水的脫磷、脫硫、脫氣、連鑄連澆等重要冶金手段均離不開溫度的正確控制;若溫度控制不合適,易產(chǎn)生耐材過度熔損(穿漏事故)、澆注中斷、連鑄漏鋼等安全生產(chǎn)事故。當(dāng)今鋼鐵冶煉工序,為了穩(wěn)定產(chǎn)品性能,壓縮產(chǎn)品波動范圍,對“窄窗口、窄波動、正確控制、系統(tǒng)聯(lián)運”理念追求度逐年上升,因此對鋼水測溫系統(tǒng)提升進(jìn)行攻關(guān),減少安全、生產(chǎn)、質(zhì)量等事故發(fā)生的隱患,有著較深遠(yuǎn)的影響意義。
      安鋼二煉軋廠快速熱電偶測溫系統(tǒng)主要存在的問題有,測溫槍更換數(shù)量較大,更換測溫槍平均150支/月,每年更換約1800支槍;測溫數(shù)值波動較大，常出現(xiàn)連續(xù)多次測溫數(shù)據(jù)波動大,工序間的溫度控制常出現(xiàn)異常跳動,有時甚至無法做為工藝控制的參考數(shù)據(jù)等。
項目實施過程
1.1系統(tǒng)梳理及數(shù)據(jù)采集
       由于安鋼二煉軋廠快速熱電偶測溫系統(tǒng)在攻關(guān)前存在的問題較多,在錯綜復(fù)雜的各種問題中，找出系統(tǒng)中存在的主要問題,需要數(shù)據(jù)支撐。因此我們對測溫系統(tǒng)運行梳理,形成系統(tǒng)化溫度校核、記錄模式,其中的關(guān)鍵點有:校槍標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化,采用同一臺校槍儀對同一條生產(chǎn)線的前后各工序進(jìn)行校驗,達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，消除不同校槍儀對同一生產(chǎn)線不同工序的校槍偏差;校槍節(jié)點規(guī)范化,根據(jù)各工序工藝特點,鎖定校槍溫度點,如LF爐最常用的溫度區(qū)間為1550℃~1650℃，選取1550℃、1600℃及1650℃進(jìn)行校核等,做到校驗溫度貼近現(xiàn)場使用溫度,減少不可預(yù)估的誤差;設(shè)備正確化，測溫設(shè)備檢測儀器，對信號的采集、輸送等要求較高,在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境下,槍體變形、電纜線破損等均會引起測溫數(shù)據(jù)偏差大,因此對測溫槍零部件的逐步檢查,包括槍體接插件(測溫槍采集溫度元件)及電纜線等,如果有損壞或是異常影響測溫結(jié)果的,進(jìn)行更換;校槍儀間的偏差校核,采用不同校槍儀對煉鋼區(qū)各崗位測溫系統(tǒng)進(jìn)行校驗,并形成周期檢測，校驗校槍儀之間的偏差值,保證校槍儀的標(biāo)準(zhǔn)性;管理數(shù)據(jù)化,建立各崗位校槍、換槍、失效測溫偶頭等測溫系統(tǒng)異常信息臺賬,組織各崗位學(xué)習(xí)制度,記錄異常信息,形成測溫系統(tǒng)異常信息收集記錄,便于統(tǒng)計與分析;
通過以上方法,我們把測溫系統(tǒng)運行、校核等關(guān)鍵環(huán)節(jié)形成了系統(tǒng)化管理,并收集大量數(shù)據(jù),為查找系統(tǒng)故障提供支撐。
1.2快速熱電偶測溫系統(tǒng)不穩(wěn)定因素分析
1.2.1不同校槍儀之間的偏差分析
       對安鋼二煉軋廠精煉爐、連鑄等13個崗位進(jìn)行測溫系統(tǒng)規(guī)范管理持續(xù)兩周,記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù),如校槍儀間的偏差值、測溫槍損壞原因等進(jìn)行逐個分析。采用現(xiàn)有的校槍儀進(jìn)行校驗,每個崗位采用三臺校槍儀分別對同--根測溫槍進(jìn)行核驗,當(dāng)校槍儀校驗結(jié)果穩(wěn)定后,記錄其校槍儀間的最大偏差值,形成圖1。

       從圖1中可以看出，第1周和第2周校槍儀之間偏差值較大，并且呈現(xiàn)出不穩(wěn)定趨勢，最大偏差4℃;分析原因主要有,由于我廠校槍儀校驗數(shù)據(jù)傳輸線為自行改裝,存在著接頭接觸不良的現(xiàn)象;校.槍儀電池電壓不穩(wěn)定引起檢測信號波動;
測溫槍損壞，導(dǎo)致更換頻繁，數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計如表1。

從表1中可以看出,測溫槍更換數(shù)量較多,每周平均需要更換32根槍,分析其原因主要有。
(1)測溫槍燒損。
       測溫槍燒損數(shù)量較多,平均每周燒損22支槍。在這一點上,我們跟蹤測溫槍使用流程,發(fā)現(xiàn)測溫槍燒損主要原因有,測溫偶頭與測溫槍插入管部分長度不匹配,測溫槍插人管偏長(如圖2),導(dǎo)致測溫槍在插人偶頭后,因熱電偶受力容易導(dǎo)致熱.電偶與紙管之間出現(xiàn)縫隙(如圖3),在測溫過程中,鋼水沿著縫隙進(jìn)入紙管內(nèi),燒毀測溫槍;偶頭紙管耐鋼水燒蝕性不穩(wěn)定,在正常測溫過程中,偶頭插人鋼水后，紙管受到鋼水高溫的燒蝕,若個別紙管質(zhì)量不達(dá)標(biāo),在測溫過程中,鋼水燒毀紙管直接進(jìn)人紙管內(nèi)燒毀測溫槍槍頭(測溫元件一接插人件),如圖4、圖5。


(2)測溫槍在使用過程中測量數(shù)據(jù)偏差大。
       快速熱偶測溫槍依靠人工插人的方式操作,對測溫區(qū)域的--致性把握有一定難度",而安鋼二煉軋廠快速熱電偶測溫系統(tǒng)本身存在著偏差,即測溫槍在使用過程中不穩(wěn)定,測量值出現(xiàn)跳躍性波動，因此種原因每周更換測溫槍約11支(如表1)。我們從測溫槍本體結(jié)構(gòu)出發(fā),對測溫槍本體進(jìn)行解剖分析,發(fā)現(xiàn)影響測溫數(shù)據(jù)波動的根源在于測溫槍槍頭的核心部件,測溫數(shù)據(jù)的采集元件接插件(如圖6)的穩(wěn)定性,其質(zhì)量的穩(wěn)定性直接影響測量結(jié)果，特別是環(huán)境因素變化時（如高溫），接插件的穩(wěn)定性更為重要。

1.3快速熱電偶測溫系統(tǒng)化攻關(guān)方法
       校槍儀校核同一支槍數(shù)值偏差大，針對這一點，我們對校槍儀結(jié)構(gòu)及使用說明進(jìn)行剖析，發(fā)現(xiàn)校槍儀在使用過程中，數(shù)據(jù)傳輸線、電池電壓對校槍的結(jié)果影響較大，因此采取的主要措施有，更換校槍儀校驗數(shù)據(jù)傳輸線，減少因接觸不良產(chǎn)生的模糊偏差；及時更換校槍儀供電電池，保證校槍儀供電電壓的穩(wěn)定。
       測溫偶頭與測溫槍插入管部分長度不匹配，根據(jù)原因分析，測溫槍插入紙管內(nèi)的插入管偏長，我們采取了在測溫槍插入管尾部添加墊片，保證測溫偶頭與測溫槍接觸的同時，尾部產(chǎn)生的較小縫隙或沒有縫隙，避免測溫偶頭受力過大熱電偶與紙管間產(chǎn)生縫隙（如圖7）。

       偶頭紙管耐鋼水燒蝕性不穩(wěn)定，采用高密度紙管，保證在正常的測溫時間內(nèi)，紙管不會被鋼水燒毀，改進(jìn)前后的紙管對比如圖8、圖9所示。

       測溫槍在使用過程中測量數(shù)據(jù)偏差大，主要是由于快速熱電偶測溫槍數(shù)據(jù)采集元件（接插件）在其本體溫度波動后引起的檢測值不穩(wěn)定造成的。我們更換檢測相對穩(wěn)定的接插件（如圖10），從實物對比上看，改進(jìn)前的接插件做工相對粗糙，價格低廉，使用穩(wěn)定性較差。

2項目攻關(guān)結(jié)果
2.1校槍儀校驗結(jié)果
       通過更換校槍儀傳輸數(shù)據(jù)線、及時更換電池等手段，對同一支槍的校核數(shù)據(jù)效果趨于穩(wěn)定，如表2所示。

       從表2中可以看出，第3周、第4周、第5周校槍儀之間的偏差明顯減少，達(dá)到可控范圍，并且趨于穩(wěn)定狀態(tài)，最大偏差值為2℃，縮減了測量溫度與真實值間的偏差，攻關(guān)效果明顯。
2.2測溫偶頭與測溫槍匹配情況
      攻關(guān)后，測溫槍與測溫偶頭之間結(jié)合的精度提高（如圖11），減小了測溫偶頭與測溫槍插入管之間的縫隙，避免了操作過程中熱電偶與紙管間易產(chǎn)生縫隙，減少燒槍的可能性。

2.3熱電偶紙管改進(jìn)效果
       由于紙管密度提高，耐鋼水燒蝕性提高，在正常測溫過程中，紙管燒毀的機(jī)率大大減少，圖12為改進(jìn)后的紙管使用效果，從圖中可以看出，在測溫使用，紙管經(jīng)高溫鋼水燒蝕后，仍然保持著完整的外貌，穩(wěn)定性較好。
2.4接插件改進(jìn)效果
      測溫槍核心數(shù)據(jù)采集元件——接插件，改進(jìn)后，我們采用低溫紅外測溫槍測量接插件溫度，在接插件本體溫度變化時，采用同一臺校槍儀進(jìn)行校驗，校驗的數(shù)據(jù)偏差值形成表3。

       從表3中我們可以看出，在接插件溫度變化過程中，改進(jìn)前的測溫槍接插件穩(wěn)定性不高，校核偏差溫度波動較大，且不穩(wěn)定，最大偏差值為4℃；改進(jìn)接插件后的測溫槍使用相對穩(wěn)定，多次校驗，波動最大值為1℃，使用效果較好。
2.5測溫槍更換情況
       從項目開始后5周時間，快速熱電偶測溫槍更換信息形成表4。

       從表4中可以看出，此項目在攻關(guān)以來，效果顯著，從第3周開始更換測溫槍的數(shù)量明顯減少，第4周、第5周每周只更換了8根槍，燒槍數(shù)量為也大幅度減少，為煉鋼工藝提供了較好的溫度支撐。
2.6中包溫度合格率
       經(jīng)過項目攻關(guān)，測溫系統(tǒng)化提升，中包溫度控制能力提高，中包溫度合格率明顯提升。以安鋼二煉軋廠1#連鑄機(jī)為例，快速熱電偶測溫系統(tǒng)攻關(guān)前三個月與攻關(guān)后三個月，中包溫度合格率對比如表5所示。

       從表5可以看出，快速熱電偶測溫系統(tǒng)攻關(guān)后，從中包溫度合格率上看，上升了10.26%，攻關(guān)效果明顯。
      綜上，安鋼二煉軋廠通過對快速熱電偶測溫系統(tǒng)攻關(guān)后，穩(wěn)定了冶煉過程溫度，提高了連鑄中包溫度合格率，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的目的，此項目的推進(jìn)對煉鋼工藝過程的控制上有著深遠(yuǎn)的意義。
3結(jié)束語
      安鋼二煉軋廠通過對快速熱電偶測溫系統(tǒng)進(jìn)行攻關(guān)，發(fā)現(xiàn)引起煉鋼廠快速熱電偶測溫系統(tǒng)測量值波動的因素主要有，測溫槍接插件（測溫元件）隨溫度變化的穩(wěn)定性；測溫槍插入管與測溫偶頭紙管長度的間容性；測溫偶頭紙管的耐燒蝕性及校槍儀電壓的穩(wěn)定性等；