煉鋼廠快速熱電偶鋼水測溫系統提升

摘要:本文介紹了安鋼第二煉軋廠快速熱電偶測溫系統提升攻關過程,通過對現場實際數據收集,查找煉鋼廠中測溫系統中存在的測溫槍燒毀較多、測量溫度值偏差大等現象，通過對測溫系統進行剖析,改造測溫槍主要測溫元件,如接插件等，達到了煉鋼廠測溫系統的穩定運行,為煉鋼提供正確測溫數據。
引言
      煉鋼生產中,鋼水溫度是一.項重要的生產技術指標,有效控制煉鋼過程中的鋼水溫度是提高鋼水質量和鑄機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，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,易產生耐材過度熔損(穿漏事故)、澆注中斷、連鑄漏鋼等安全生產事故。當今鋼鐵冶煉工序,為了穩定產品性能,壓縮產品波動范圍,對“窄窗口、窄波動、正確控制、系統聯運”理念追求度逐年上升,因此對鋼水測溫系統提升進行攻關,減少安全、生產、質量等事故發生的隱患,有著較深遠的影響意義。
      安鋼二煉軋廠快速熱電偶測溫系統主要存在的問題有,測溫槍更換數量較大,更換測溫槍平均150支/月,每年更換約1800支槍;測溫數值波動較大，常出現連續多次測溫數據波動大,工序間的溫度控制常出現異常跳動,有時甚至無法做為工藝控制的參考數據等。
項目實施過程
1.1系統梳理及數據采集
       由于安鋼二煉軋廠快速熱電偶測溫系統在攻關前存在的問題較多,在錯綜復雜的各種問題中，找出系統中存在的主要問題,需要數據支撐。因此我們對測溫系統運行梳理,形成系統化溫度校核、記錄模式,其中的關鍵點有:校槍標準統一化,采用同一臺校槍儀對同一條生產線的前后各工序進行校驗,達到標準的統一，消除不同校槍儀對同一生產線不同工序的校槍偏差;校槍節點規范化,根據各工序工藝特點,鎖定校槍溫度點,如LF爐最常用的溫度區間為1550℃~1650℃，選取1550℃、1600℃及1650℃進行校核等,做到校驗溫度貼近現場使用溫度,減少不可預估的誤差;設備正確化，測溫設備檢測儀器，對信號的采集、輸送等要求較高,在惡劣的生產環境下,槍體變形、電纜線破損等均會引起測溫數據偏差大,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果的,進行更換;校槍儀間的偏差校核,采用不同校槍儀對煉鋼區各崗位測溫系統進行校驗,并形成周期檢測，校驗校槍儀之間的偏差值,保證校槍儀的標準性;管理數據化,建立各崗位校槍、換槍、失效測溫偶頭等測溫系統異常信息臺賬,組織各崗位學習制度,記錄異常信息,形成測溫系統異常信息收集記錄,便于統計與分析;
通過以上方法,我們把測溫系統運行、校核等關鍵環節形成了系統化管理,并收集大量數據,為查找系統故障提供支撐。
1.2快速熱電偶測溫系統不穩定因素分析
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個崗位進行測溫系統規范管理持續兩周,記錄關鍵數據,如校槍儀間的偏差值、測溫槍損壞原因等進行逐個分析。采用現有的校槍儀進行校驗,每個崗位采用三臺校槍儀分別對同--根測溫槍進行核驗,當校槍儀校驗結果穩定后,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，并且呈現出不穩定趨勢，最大偏差4℃;分析原因主要有,由于我廠校槍儀校驗數據傳輸線為自行改裝,存在著接頭接觸不良的現象;校.槍儀電池電壓不穩定引起檢測信號波動;
測溫槍損壞，導致更換頻繁，數據收集統計如表1。

從表1中可以看出,測溫槍更換數量較多,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,發現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),導致測溫槍在插人偶頭后,因熱電偶受力容易導致熱.電偶與紙管之間出現縫隙(如圖3),在測溫過程中,鋼水沿著縫隙進入紙管內,燒毀測溫槍;偶頭紙管耐鋼水燒蝕性不穩定,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,若個別紙管質量不達標,在測溫過程中,鋼水燒毀紙管直接進人紙管內燒毀測溫槍槍頭(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據偏差大。
       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本身存在著偏差,即測溫槍在使用過程中不穩定,測量值出現跳躍性波動，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構出發,對測溫槍本體進行解剖分析,發現影響測溫數據波動的根源在于測溫槍槍頭的核心部件,測溫數據的采集元件接插件(如圖6)的穩定性,其質量的穩定性直接影響測量結果，特別是環境因素變化時（如高溫），接插件的穩定性更為重要。

1.3快速熱電偶測溫系統化攻關方法
       校槍儀校核同一支槍數值偏差大，針對這一點，我們對校槍儀結構及使用說明進行剖析，發現校槍儀在使用過程中，數據傳輸線、電池電壓對校槍的結果影響較大，因此采取的主要措施有，更換校槍儀校驗數據傳輸線，減少因接觸不良產生的模糊偏差；及時更換校槍儀供電電池，保證校槍儀供電電壓的穩定。
       測溫偶頭與測溫槍插入管部分長度不匹配，根據原因分析，測溫槍插入紙管內的插入管偏長，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生縫隙（如圖7）。

       偶頭紙管耐鋼水燒蝕性不穩定，采用高密度紙管，保證在正常的測溫時間內，紙管不會被鋼水燒毀，改進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據偏差大，主要是由于快速熱電偶測溫槍數據采集元件（接插件）在其本體溫度波動后引起的檢測值不穩定造成的。我們更換檢測相對穩定的接插件（如圖10），從實物對比上看，改進前的接插件做工相對粗糙，價格低廉，使用穩定性較差。

2項目攻關結果
2.1校槍儀校驗結果
       通過更換校槍儀傳輸數據線、及時更換電池等手段，對同一支槍的校核數據效果趨于穩定，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，達到可控范圍，并且趨于穩定狀態，最大偏差值為2℃，縮減了測量溫度與真實值間的偏差，攻關效果明顯。
2.2測溫偶頭與測溫槍匹配情況
      攻關后，測溫槍與測溫偶頭之間結合的精度提高（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生縫隙，減少燒槍的可能性。

2.3熱電偶紙管改進效果
       由于紙管密度提高，耐鋼水燒蝕性提高，在正常測溫過程中，紙管燒毀的機率大大減少，圖12為改進后的紙管使用效果，從圖中可以看出，在測溫使用，紙管經高溫鋼水燒蝕后，仍然保持著完整的外貌，穩定性較好。
2.4接插件改進效果
      測溫槍核心數據采集元件——接插件，改進后，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行校驗，校驗的數據偏差值形成表3。

       從表3中我們可以看出，在接插件溫度變化過程中，改進前的測溫槍接插件穩定性不高，校核偏差溫度波動較大，且不穩定，最大偏差值為4℃；改進接插件后的測溫槍使用相對穩定，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，此項目在攻關以來，效果顯著，從第3周開始更換測溫槍的數量明顯減少，第4周、第5周每周只更換了8根槍，燒槍數量為也大幅度減少，為煉鋼工藝提供了較好的溫度支撐。
2.6中包溫度合格率
       經過項目攻關，測溫系統化提升，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#連鑄機為例，快速熱電偶測溫系統攻關前三個月與攻關后三個月，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攻關后，從中包溫度合格率上看，上升了10.26%，攻關效果明顯。
      綜上，安鋼二煉軋廠通過對快速熱電偶測溫系統攻關后，穩定了冶煉過程溫度，提高了連鑄中包溫度合格率，進而達到穩定產品質量的目的，此項目的推進對煉鋼工藝過程的控制上有著深遠的意義。
3結束語
      安鋼二煉軋廠通過對快速熱電偶測溫系統進行攻關，發現引起煉鋼廠快速熱電偶測溫系統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定性等；