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在线检测技术在钢铁工业中作用

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在线检测技术在钢铁工业中作用

在线检测技术在钢铁工业中作用

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近些年来,钢铁生产除了熔融还原(HISmelt、Corex、Finex)及薄带连铸(CSP)等根本性的全新工艺变革外,生产过程控制水平的提高对于钢铁制造业的技术进步发挥了巨大的作用。其中检测技术与装备是生产过程控制的关键之一，在钢铁工业的激烈竞争要素中,检测技术与装备也是重要的组成部分，我国钢铁生产过程配备的自动化控制系统大部分体现了近年来的新技术,包括在线的检测技术以及装备———在线仪表设备。
 
1钢铁冶炼过程控制与检测技术
现代高炉冶炼的精料和高喷煤技术,提出了过程控制中原料分析、烧结和炼焦过程温度及分布检测、喷煤量等的连续检测要求,促进并实现了在线水分、灰分和红外温度测量及成像技术以及气固两相流检测技术的开发与应用。高炉炉况控制是高炉炼铁的关键技术,在高风温、高顶压等条件下,高炉控制模型和专家系统的有效应用,必须借助于相应的检测技术。炉顶炉身气体分析和炉内红外成像技术对于炉况控制的作用等;炉身各温度检测对于判定炉况和高炉寿命的指导作用等;快速铁水定硅、定硫等检测技术得到开发和应用,是低硅冶炼的可靠保证;大吨位在线铁水称量的准确性使得钢铁物流平衡控制水平得以提高。
在以转炉工艺为主的炼钢工艺中,从加料控制、吹炼到结束,整个过程的自动控制系统，以预测模型控制方式的炼钢过程控制,在吹氧、氩和炉气分析实时测量和钢水温度、含碳量等高速采样检测支持下极大提高了控制精度。其中在线炉气分析仪从红外分析仪到质谱仪,无论是测量准确性,还是响应速度的提高,都有效地提高了过程的可预测性,特别是精炼过程控制。在国外炼钢过程实时控制已经收到明显效果,质量光谱仪可以分析CO、CO2、N2、H2、O2、Ar、CH4、He等8种气体成份,相应时间可以在1秒内,极大改进炼钢过程特别是精炼过程质量控制。
 
2连铸与轧钢过程控制与检测技术
冶炼冶炼过程是将固体原料熔炼成高温钢铁液,并通过反应控制得到相应的成分含量，物料量、温度、成分等是冶炼过程中重要的检测参数。此过程除了精确控制温度以取得材料的强度特性等,精确的尺寸和钢材外形控制也是轧钢过程检测的特点之一。产品与过程控制对于检测的速度和精度要求以及参数的多样化都是检测技术的要点。钢液渣层检测在转炉冶炼、精炼等过程中也有很高要求。电磁感应、红外成像、射线等技术被应用于钢液或渣检测以取得控制浇钢过程夹渣量的效果。
在线非接触尺寸测量技术和装置在开发之前,轧钢过程的高速自动化只是奢望。而当电磁、射线、激光等技术相继应用于轧钢过程测量,解决了各种钢材轧制工艺的测量控制要求,并且使生产过程高速、高精度成为现实。现在的冷板材轧制中厚度精度可以达到千分之一的精度等级,薄板材厚度控制在10μm以内。
板材钢板板形控制是决定钢板产品质量的最重要因素之一。冷轧板形在较大张力下轧制时多体现为隐性板形缺陷,因为冷轧钢板比较薄,在带张力轧制时冷轧板的平直度缺陷因板材弹性延伸可体现为张力分布不均,采用测张力(应力)方法检测板形是目前较成熟的技术。而在微张力下的热轧过程可采用非接触(几何)方法测量板形,热轧过程测量是在相对高的振动和高温、水汽以及氧化层、粉尘等的干扰下实现的。同时钢板轧钢过程中板材的X射线厚度及厚度分布测量、激光速度和长度测量、红外温度扫描和成像、CCD钢板宽度测量和板头尾形状测量等技术和装备的开发,极大提高了轧钢自动化水平和质量水平。
型钢和管材、线材同样也存在诸如厚度、宽度、直径、壁厚等几何尺寸的在线实时测量控制要求,相继诞生了可见光式、红外、激光、射线等方法的测量装置,线棒测径及椭圆度仪,激光测厚和外型轮廓仪,激光超声管壁厚度测量仪等使得工艺控制需求得到满足。
钢板涂层和镀层在检测技术上,产生并发展了钢板电镀层厚度的检测、热镀层厚度测量和钢板有机涂层厚度的检测技术。另外,钢板表面缺陷检测仪,板、管超声探伤仪等专用仪表,也已广泛用于生产的过程控制和产品质量的检测控制。（Mysteel.com钢铁技术编辑部）
 
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