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高炉在线测量料面形状的激光探测仪 在邯钢8号(3200 m3)高炉上的应用

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高炉在线测量料面形状的激光探测仪 在邯钢8号(3200 m3)高炉上的应用杨占海1;高远1;高征铠21. 河钢集团邯钢公司;2. 北京科技大学摘要:邯钢8号3200m3高炉在炉顶安装了激光探测仪,布…

高炉在线测量料面形状的激光探测仪 在邯钢8号(3200 m3)高炉上的应用

杨占海1;高远1;高征铠2

1. 河钢集团邯钢公司;2. 北京科技大学

摘要:邯钢8号3200m3高炉在炉顶安装了激光探测仪,布料后用激光在料面上扫描,用专用的摄像仪获取激光光斑在料面上移动的影像,用计算机对影像处理得到料面形状的图像和曲线。高炉生产中在线测量料面形状及时调节操作制度保持最佳炉况。炉况波动期间根据在线测量出的料面形状调整装料制度,高炉通过增加焦比保持热量,上部不断优化料制和矩阵,最终实现了炉况恢复。采用这项技术高炉操作人员可以及时了解布料操作的结果,稳定和改进布料操作;在料面形状的异常变化时,发现炉况变化和布料设备的问题。

关键词:高炉;在线;激光扫描;料面形状

1、8号高炉安装激光扫描仪的情况

激光探测仪由在高炉直径上相对安装的两个激光扫描装置和在垂直直径方向安装的一台专用摄像仪组成。高炉布料后,两个激光扫描装置用激光对料面进行扫描,在扫描过程中用专用摄像机录象,用计算机采集影像。经过计算机影像处理,可以得到料面形状的图像和曲线。

2012年8号3200 m3高炉安装了激光探测仪,在高炉直径上炉壳相对位置开孔安装两台激光扫描装置,在与扫描装置直径相垂直位置开孔安装专用摄像仪,见图1、2、3。



2、生产中在线测量料面形状及时调节操作制度保持最佳炉况

8号高炉生产时,通过在线测量各种炉况时料面形状,结合煤气流特征,及时调整操作制度。当高炉炉况与指标达到最佳时,操作人员记录下此时的料面形状,并在以后的生产中尽量保持此料面形状,保持炉况的稳定;当高炉需要提升指标进行上部调整时,操作者通过密切关注料面形状变化,一旦出现炉况波动时及时调整料制,恢复正常炉况时的料面形状,达到快速恢复炉况的目的。

通过三年多的观察,理想料面形状是:装矿后有1.0米左右平台,且平台紧紧挨着炉墙,中心有1.5米深、半径3.6的大漏斗(见图4)。装焦炭后边缘有1.3米平台,平台也是紧挨着炉墙,中心有1.8米深、半径3.3的大漏斗(见图5)。炉顶摄像仪观察到的炉内图像显示,放料前煤气流中心较亮(温度较高的煤气流),在装矿后中心气流变暗,放完后逐渐变亮;装焦炭后中心气流也变暗,但亮起来较快,边缘没有亮带。保持以上料面形状与煤气流分布,8号高炉炉况保持稳定顺行。


3、炉况波动期间根据在线测量出的料面形状调整装料制度

8号高炉从2012年底到2013年3月出现一次严重的炉况波动。表现为静压与渣皮周期性波动、煤气利用率不稳定、炉内气流不稳定,导致炉温难以控制,多次出现铁水温度低于1480℃炉凉炉况,高炉热制度遭到破坏,经常出现悬料,炉况极度恶化。高炉通过增加焦比保持热量,上部不断优化料制矩阵,最终实现了炉况恢复。本次炉况恢复过程中的料制调整直到最终的稳定,在线激光探测仪发挥了重要作用,见表1。8号高炉2012-2013年生产指标优化曲线见图6。

4、生产中在线测量料面形状及时发现探尺工作异常的故障

2014年3月13日23:30南探尺深度突然增大,从通常的南探尺比北探尺深0.3米突然增加到深1.1米(详见图7),出现严重偏尺现象。操作人员多次提起南探尺重新放下,该探尺深度仍然不变。此时工长立刻用激光探测仪进行料面扫描,根据扫描结果确定料面形状规则正常,判定南尺有故障,高炉继续保持正常操作。操作人员上炉顶检查,发现是南探尺链条因炉顶高温拉长所致,修复后工作正常,证明本次判断完全正确。由于严重偏尺对高炉的生产危害严重,如果这次按照探尺的错误数据处理高炉操作,必将造成炉况波动。


5、高炉更换新布料溜槽后在线测量料面形状及时修正布料操作

在长期生产过程中流槽磨损或更换的新布料流槽的形状、材料、大小等改变时,炉料在炉内的实际落点将发生偏差,影响炉内气流分布。通过激光探测仪在线观察高炉料面形状,可以对布料矩阵进行微调,适应设备变化的条件,保证炉况稳定顺行。

2013年4月27日8高炉休风改造炉顶布料溜槽,由半圆改成矩形溜槽,高炉通过激光探测仪扫描料面形状与观测炉料落点,发现装新溜槽后炉料落点向中心方向移0.2米,为了保持炉况稳定,高炉送风后布料角度从α42.5°、40.5°、38.5°、36.5°、34°、31°,料线1.3米,调整为α43.5°、41.5°、39.5°、37.5°、35°、32°,料线1.4米,调整后再用激光探测仪扫描料面形状,得到了炉料平台与漏斗同休风前用旧溜槽时一致的结果,从而保持了休风后炉况的稳定。

6、高炉激光探测仪测量料面形状可以取代炉顶十字测温部分作用

在线料面激光探测仪使高炉操作实现了可视化。相对于十字测温简单测试温度,料面探测仪虽然不能准确测量温度,但是可以观测料面形状、观察炉内气流(温度较高的煤气流)分布与大小,基本满足观察炉顶煤气分布的目的。

考虑十字测温探杆导致炉料偏析、设备下方料面凹陷,甚至引发高炉管道行程等不利影响,8号3200m3高炉从2013年开始逐个拆除十字测温探杆,到2014813日全部拆除,高炉拆除十字测温装置后,目前靠料面探测仪在线测量料面形状和高炉壁体温度数据完全能够准确掌握料面的煤气分布状况。

7、结论

激光探测仪能够在线检测高炉料面形状,使高炉操作实现了可视化。8号3200m3高炉的应用实践表明采用激光探测仪,炉内料面状况能直观地显示出来,为高炉操作者掌握料面形状提供了依据,有助于快速制定合理的操作制度来调节炉况。还可以及时发现高炉布料设备和探尺设备的变化和故障。通过长期观察料面形状与历史数据的积累,有助于高炉操作者尽快掌握高炉冶炼规律,推动高炉炼铁技术进步。

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