煉鋼廠鋼包耐火材料損傷紅外熱像監測應用案例

煉鋼行業有句俗話：“在煉鋼工藝流程中以連鑄為中心、轉爐為基礎、三包為關鍵”。三包就是指“鋼包、鐵水包、中間包”。

鋼包

在冶金行業的各大煉鋼廠，鋼包作為其中的核心生產設備，作用十分重要；主要用于盛接鋼水并進行澆注的設備，也是鋼水爐外精煉的容器。

圖1 鋼包結構示意圖

鋼包的外殼一般由高強度鋼板焊接而成，包壁和包底鋼板厚度分別為14~30mm和24~40mm之間。鋼包內襯一般由保溫層、永久層和工作層（耐火材料）組成。保溫層緊貼外殼鋼板，厚約10-15mm，主要作用是減少熱損失，常用石棉板砌筑；永久層厚約30-60mm，主要是為了防止鋼包燒穿事故，一般由有一定保溫性能的黏土磚或高鋁磚砌筑。

圖2 鋼包工作周轉流程

鋼包工作循環過程包括鋼包預熱、鋼包盛鋼、鋼包處理、鋼包鎮靜、鋼包澆注、空包等過程，如圖2所示。

行業問題

煉鋼過程中，鋼包內襯工作層直接與鋼水接觸，因此鋼包內襯耐火材料的工作狀態直接影響著鋼水溫度、鋼水質量、煉鋼的經濟效益和生產安全。

鋼包在工作周轉時由于以下原因會導致內襯損傷剝落：

1.高溫鋼水（1530℃~1700℃）及鋼渣對內襯耐火材料的侵蝕；

2. 鋼水對鋼包內襯迎流面的沖擊損傷；

3. 鋼包下水口附近受到的鋼水沖刷的損傷；

4.鋼包內急冷急熱的溫度沖擊引起的內襯損傷；

鋼包內襯損傷剝落會導致鋼包穿包漏鋼，從而給煉鋼廠帶來重大經濟損失和生產及人身安全事故。（如圖3所示）

圖3 某鋼企穿包事故現場圖

如何對鋼包內襯工作層的損傷狀態進行有效監測？成為我們各大煉鋼企業亟待解決的行業痛點。

傳統解決方案

目前，煉鋼企業的傳統做法有以下幾種：

1.通過與鋼包供應商簽訂委托外包技術協議，將鋼包的狀態檢修進行外包，專人專職維護檢修；

這種做法的好處是可以轉嫁風險，但是一旦出問題，受損失的還是煉鋼企業，且影響聲譽。

2.對于鋼包內襯的工作狀態憑經驗進行定期更換；

這種做法會導致過度維護或維護不當，因為在不同煉鋼工藝和操作水平下，鋼包內襯的損傷程度是不同的，經常會發生更換鋼包內襯耐火材料后，其壽命還遠未達到設計值；又或者由于沒有及時更換鋼包內襯耐火材料而發生穿包漏鋼事故，給煉鋼企業帶來經濟損失和安全風險。

3. FOTRIC產品與解決方案

為解決煉鋼行業關于鋼包耐火材料狀態監測的痛點，FOTRIC的應用工程師（T-Men）前往各大煉鋼企業的現場對鋼包進行測試研究。結果顯示，鋼包內襯不斷被侵蝕導致包壁厚度減薄，會引起鋼包表面溫度升高。且鋼包內襯耐火材料的損傷程度與鋼包表面溫度呈線性關系。（如圖4所示）

圖4 某鋼企鋼包現場跟蹤實測圖

FOTRIC基于大量的現場實測調研，為煉鋼企業提供創新且可靠的熱像產品解決方案。（如圖5所示）

圖5 FOTRIC 鋼包狀態熱像監測系統拓撲圖

FOTRIC TrendIR智能診斷監控分析服務器

圖7 FOTRIC TrendIR 分析界面

 7×24小時連續實時監控，可以長期穩定工作；

 實時傳輸包含110592個測溫點數據的紅外熱像視頻；

五種組合觸發模式，任意組合使用，自動觸發追蹤異常部位數據；

 支持自定義編程模式，可任意設置觀測模板、自動拍照及錄像；

 基于不可靠網絡設計，支持斷網斷電復位后自動重新連接；

 對于鋼包不同部位和區域，可設置不同的報警閾值進行即時報警；

 支持郵件、短信、I/O等多種形式的報警輸出；

 業內最強大的智能監控平臺，最高支持16路全輻射視頻接入；

對于感興趣的熱圖像，可即時生成word版專業分析報告；

 監控數據、異常數據和報警信息會自動分類存儲在相對應的設備

數據欄目中，可以實現快速準確的調用分析。

根據管理需要對不同工作人員進行不同層級的權限授權；

FOTRIC鋼包熱像監測系統的應用價值

經濟效益

在新鋼包初次投運階段，可以很好的評估鋼包的質量，防止以次充好。對于運行中的鋼包內襯耐火材料的損傷狀態進行實時監測，科學的進行數據化管理，讓不同工藝和操作下的鋼包達到最佳的周轉次數，有效避免了過度維護或維護不當導致的經濟損失。

安全效益

FOTRIC鋼包熱像監測系統，實時顯示鋼包內襯損傷狀態的熱圖像和溫度數據，超溫即時報警，有圖有真相，真正做到讓安全風險無處遁形，可以有效避免鋼包的生產安全事故。