在線檢測技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中作用

近些年來,鋼鐵生產(chǎn)除了熔融還原（HISmelt、Corex、Finex）及薄帶連鑄（CSP）等根本性的全新工藝變革外,生產(chǎn)過程控制水平的提高對于鋼鐵制造業(yè)的技術(shù)進步發(fā)揮了巨大的作用。其中檢測技術(shù)與裝備是生產(chǎn)過程控制的關(guān)鍵之一，在鋼鐵工業(yè)的激烈競爭要素中,檢測技術(shù)與裝備也是重要的組成部分，我國鋼鐵生產(chǎn)過程配備的自動化控制系統(tǒng)大部分體現(xiàn)了近年來的新技術(shù),包括在線的檢測技術(shù)以及裝備———在線儀表設(shè)備。

1、鋼鐵冶煉過程控制與檢測技術(shù)

現(xiàn)代高爐冶煉的精料和高噴煤技術(shù),提出了過程控制中原料分析、燒結(jié)和煉焦過程溫度及分布檢測、噴煤量等的連續(xù)檢測要求,促進并實現(xiàn)了在線水分、灰分和紅外溫度測量及成像技術(shù)以及氣固兩相流檢測技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。高爐爐況控制是高爐煉鐵的關(guān)鍵技術(shù),在高風(fēng)溫、高頂壓等條件下,高爐控制模型和專家系統(tǒng)的有效應(yīng)用,必須借助于相應(yīng)的檢測技術(shù)。爐頂爐身氣體分析和爐內(nèi)紅外成像技術(shù)對于爐況控制的作用等;爐身各溫度檢測對于判定爐況和高爐壽命的指導(dǎo)作用等;快速鐵水定硅、定硫等檢測技術(shù)得到開發(fā)和應(yīng)用,是低硅冶煉的可靠保證;大噸位在線鐵水稱量的準確性使得鋼鐵物流平衡控制水平得以提高。

在以轉(zhuǎn)爐工藝為主的煉鋼工藝中,從加料控制、吹煉到結(jié)束,整個過程的自動控制系統(tǒng)，以預(yù)測模型控制方式的煉鋼過程控制,在吹氧、氬和爐氣分析實時測量和鋼水溫度、含碳量等高速采樣檢測支持下極大提高了控制精度。其中在線爐氣分析儀從紅外分析儀到質(zhì)譜儀,無論是測量準確性,還是響應(yīng)速度的提高,都有效地提高了過程的可預(yù)測性,特別是精煉過程控制。在國外煉鋼過程實時控制已經(jīng)收到明顯效果,質(zhì)量光譜儀可以分析CO、CO2、N2、H2、O2、Ar、CH4、He等8種氣體成份,相應(yīng)時間可以在1秒內(nèi),極大改進煉鋼過程特別是精煉過程質(zhì)量控制。

2、連鑄與軋鋼過程控制與檢測技術(shù)

冶煉冶煉過程是將固體原料熔煉成高溫鋼鐵液,并通過反應(yīng)控制得到相應(yīng)的成分含量，物料量、溫度、成分等是冶煉過程中重要的檢測參數(shù)。此過程除了精確控制溫度以取得材料的強度特性等,精確的尺寸和鋼材外形控制也是軋鋼過程檢測的特點之一。產(chǎn)品與過程控制對于檢測的速度和精度要求以及參數(shù)的多樣化都是檢測技術(shù)的要點。鋼液渣層檢測在轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉等過程中也有很高要求。電磁感應(yīng)、紅外成像、射線等技術(shù)被應(yīng)用于鋼液或渣檢測以取得控制澆鋼過程夾渣量的效果。

在線非接觸尺寸測量技術(shù)和裝置在開發(fā)之前,軋鋼過程的高速自動化只是奢望。而當電磁、射線、激光等技術(shù)相繼應(yīng)用于軋鋼過程測量,解決了各種鋼材軋制工藝的測量控制要求,并且使生產(chǎn)過程高速、高精度成為現(xiàn)實。現(xiàn)在的冷板材軋制中厚度精度可以達到千分之一的精度等級,薄板材厚度控制在10μm以內(nèi)。

板材鋼板板形控制是決定鋼板產(chǎn)品質(zhì)量的最重要因素之一。冷軋板形在較大張力下軋制時多體現(xiàn)為隱性板形缺陷,因為冷軋鋼板比較薄,在帶張力軋制時冷軋板的平直度缺陷因板材彈性延伸可體現(xiàn)為張力分布不均,采用測張力（應(yīng)力）方法檢測板形是目前較成熟的技術(shù)。而在微張力下的熱軋過程可采用非接觸（幾何）方法測量板形,熱軋過程測量是在相對高的振動和高溫、水汽以及氧化層、粉塵等的干擾下實現(xiàn)的。同時鋼板軋鋼過程中板材的X射線厚度及厚度分布測量、激光速度和長度測量、紅外溫度掃描和成像、CCD鋼板寬度測量和板頭尾形狀測量等技術(shù)和裝備的開發(fā),極大提高了軋鋼自動化水平和質(zhì)量水平。

型鋼和管材、線材同樣也存在諸如厚度、寬度、直徑、壁厚等幾何尺寸的在線實時測量控制要求,相繼誕生了可見光式、紅外、激光、射線等方法的測量裝置,線棒測徑及橢圓度儀,激光測厚和外型輪廓儀,激光超聲管壁厚度測量儀等使得工藝控制需求得到滿足。

鋼板涂層和鍍層在檢測技術(shù)上,產(chǎn)生并發(fā)展了鋼板電鍍層厚度的檢測、熱鍍層厚度測量和鋼板有機涂層厚度的檢測技術(shù)。另外,鋼板表面缺陷檢測儀,板、管超聲探傷儀等專用儀表,也已廣泛用于生產(chǎn)的過程控制和產(chǎn)品質(zhì)量的檢測控制。