激光測(cè)厚儀在120t轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯上的應(yīng)用研究與實(shí)踐

季德靜，邢 禹，鄭大鵬

（1.吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林132021；2.吉林建龍鋼鐵有限責(zé)任公司，吉林132021；3.中鋼集團(tuán)吉林鐵合金股份有限公司，吉林132021）

激光測(cè)厚儀在120t轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯上的應(yīng)用研究與實(shí)踐

季德靜1，邢 禹2，鄭大鵬3

（1.吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林132021；2.吉林建龍鋼鐵有限責(zé)任公司，吉林132021；3.中鋼集團(tuán)吉林鐵合金股份有限公司，吉林132021）

對(duì)通鋼激光測(cè)厚儀在120 t轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯上的應(yīng)用進(jìn)行了研究。經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)際應(yīng)用，通鋼已經(jīng)能夠根據(jù)測(cè)厚系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)指導(dǎo)轉(zhuǎn)爐爐襯的維護(hù)工作，防止了爐體穿漏事故的發(fā)生，提高了爐襯的熱效率，降低了原材料的消耗，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

激光測(cè)厚儀；轉(zhuǎn)爐；研究；實(shí)踐

1 引言

通鋼120 t轉(zhuǎn)爐于2005年2月正式投產(chǎn)。由于轉(zhuǎn)爐爐襯的工作層直接與爐體內(nèi)的高溫熔體、爐渣和爐氣接觸,所以在冶煉過(guò)程中爐襯的侵蝕很?chē)?yán)重，加料操作、出鋼操作等對(duì)爐襯磚的侵蝕也很?chē)?yán)重[1-2]，因此需對(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯侵蝕區(qū)進(jìn)行修補(bǔ)。補(bǔ)爐前需要確定爐襯侵蝕區(qū)域，傳統(tǒng)的方法是對(duì)爐體爐襯的觀察進(jìn)行人為判斷，這種方法不僅存在誤差，而且對(duì)爐底安全厚度的判斷更加困難。根據(jù)這種情況，通鋼于2005年8月購(gòu)買(mǎi)了由武漢緯度科技有限公司提供的CMS2000-I型激光測(cè)厚儀系統(tǒng)，它是依據(jù)激光測(cè)距原理測(cè)量冶金容器內(nèi)腔,確定剩余爐襯厚度,預(yù)報(bào)襯磚安全使用厚度，防止?fàn)t體漏鋼惡性事故的發(fā)生。根據(jù)它的反饋信息，操作工能準(zhǔn)確地了解爐襯薄弱位置，進(jìn)行針對(duì)性的修補(bǔ)，進(jìn)而降低成本。經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)際應(yīng)用，通鋼已經(jīng)能夠成功應(yīng)用測(cè)厚系統(tǒng)提供的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)轉(zhuǎn)爐爐襯的維護(hù)工作。

2 激光測(cè)厚儀簡(jiǎn)介

2．1 激光測(cè)厚儀的工作原理

激光測(cè)厚儀通過(guò)測(cè)量爐體上3個(gè)以上基準(zhǔn)點(diǎn)的距離和角度，確定轉(zhuǎn)爐與測(cè)量頭的相對(duì)位置。根據(jù)轉(zhuǎn)爐傾斜角度，通過(guò)測(cè)量爐襯的一個(gè)點(diǎn)到測(cè)量頭的距離，同時(shí)測(cè)量出測(cè)量頭轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，測(cè)量?jī)x可以計(jì)算出該測(cè)量點(diǎn)的空間位置；一定數(shù)量的測(cè)量點(diǎn)便構(gòu)成了爐襯的表面形狀，并與存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)內(nèi)的參考表面對(duì)比，其差值就是爐襯的侵蝕厚度。

2．2 激光測(cè)厚儀系統(tǒng)構(gòu)成

激光測(cè)厚儀系統(tǒng)主要包括激光測(cè)試頭、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)處理軟件。

3 激光測(cè)厚儀在120 t轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯上的應(yīng)用研究

3．1 激光測(cè)厚儀的應(yīng)用

3.1.1 轉(zhuǎn)爐描述

預(yù)先將轉(zhuǎn)爐的實(shí)際尺寸輸入到測(cè)厚系統(tǒng)的模型軟件中，以便在系統(tǒng)內(nèi)形成轉(zhuǎn)爐的實(shí)際縮影模擬圖。

3.1.2 建模操作

每次爐襯重砌或更換爐殼后都應(yīng)對(duì)激光測(cè)厚系統(tǒng)進(jìn)行重新建模操作。為了檢驗(yàn)建模的效果和檢驗(yàn)測(cè)量的精確性，建模的最佳時(shí)期應(yīng)該在轉(zhuǎn)爐爐口的法蘭盤(pán)安裝完畢但未砌筑內(nèi)襯前，或砌筑內(nèi)襯并完成烘爐后進(jìn)行。這時(shí)可以通過(guò)測(cè)量鋼殼或內(nèi)襯（損耗較小）來(lái)檢驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的正確性。

（1）將測(cè)厚儀放置在正對(duì)爐口，且與爐口盡量遠(yuǎn)的位置，并將激光頭底座整平。

（2）永久參考標(biāo)志A（左）、B（右）定位，順序必須先左后右。

（3）T標(biāo)定位：在轉(zhuǎn)爐爐口上確定某一點(diǎn)（最好選在轉(zhuǎn)爐爐口上方，見(jiàn)圖1），使其分別在轉(zhuǎn)爐搖到大約60°、80°和100°時(shí)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量定位。

圖1 爐口參考點(diǎn)示意圖

（4）環(huán)形標(biāo)志定位：環(huán)形標(biāo)志由爐口上固定法蘭盤(pán)的螺釘組成（見(jiàn)圖2）。測(cè)量時(shí)應(yīng)將轉(zhuǎn)爐搖到可測(cè)量到大部分環(huán)形標(biāo)志即可。

圖2 爐口位置示意圖

為了提高數(shù)據(jù)擬合的精度，應(yīng)盡量多測(cè)些點(diǎn)。系統(tǒng)最多可進(jìn)行12個(gè)環(huán)形標(biāo)志的測(cè)量。

3.1.3 建站操作

先后對(duì)永久性參考點(diǎn)A（左）、B（右）完成定位測(cè)量，即完成了建站操作。每次測(cè)量前或測(cè)量過(guò)程中移動(dòng)了測(cè)量機(jī)箱后都必須進(jìn)行重新建站操作。只要機(jī)箱不移動(dòng)，就可不必重新建站。

3.1.4 測(cè)量操作

（1）手動(dòng)測(cè)量：完成建站后，即可手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)激光測(cè)量頭，將激光點(diǎn)打在欲測(cè)量的爐襯任一點(diǎn)上，按測(cè)量按鈕進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量。

（2）自動(dòng)測(cè)量：完成建站后，可以在測(cè)量系統(tǒng)的人機(jī)交互畫(huà)面上的爐襯展開(kāi)區(qū)域內(nèi)選擇某一部分區(qū)域進(jìn)行批量自動(dòng)測(cè)量。根據(jù)需要自動(dòng)測(cè)量，每次可以完成幾十到幾百點(diǎn)的測(cè)量。

3．2 激光測(cè)厚儀主要技術(shù)指標(biāo)（見(jiàn)表1）

表1 激光測(cè)厚儀主要技術(shù)指標(biāo)

4 實(shí)際應(yīng)用效果

激光測(cè)厚儀測(cè)得的爐襯測(cè)厚圖為護(hù)爐操作工提供了形象和可靠的爐襯厚度信息,為護(hù)爐工護(hù)爐操作提供了依據(jù)。數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確,減少人為判斷存在的誤差，節(jié)省了補(bǔ)爐材料,降低了生產(chǎn)成本。

護(hù)爐工依據(jù)測(cè)厚儀提供的不同階段轉(zhuǎn)爐爐襯侵蝕情況數(shù)據(jù)信息,實(shí)施對(duì)應(yīng)的維護(hù)手段,合理地維護(hù)爐襯厚度，不僅提高了工作效率，還降低了成本。

根據(jù)侵蝕情況輕重合理安排轉(zhuǎn)爐的維護(hù)工作，減少補(bǔ)爐次數(shù)，縮短了維護(hù)時(shí)間，這不僅有利于改善轉(zhuǎn)爐的熱效率問(wèn)題，還有利于提高轉(zhuǎn)爐的作業(yè)率，對(duì)于提高產(chǎn)能具有重要意義。

激光測(cè)厚儀的運(yùn)用對(duì)通鋼轉(zhuǎn)爐爐齡的提高起到了重要作用。但是激光測(cè)厚儀在每次測(cè)量前或測(cè)量過(guò)程中移動(dòng)了測(cè)量機(jī)箱后，都必須進(jìn)行重新建站操作，比較繁瑣，爐襯掃描周期較長(zhǎng)，完成爐襯整體掃描需要30～40 min。

5 結(jié)束語(yǔ)

通鋼應(yīng)用激光測(cè)厚儀后對(duì)爐襯的維護(hù)更具有針對(duì)性，既降低了成本，又提高了工作效率。通鋼應(yīng)用激光測(cè)厚儀后，能更準(zhǔn)確地了解爐襯的整體信息，有效地開(kāi)展?fàn)t襯的維護(hù)工作，避免耗時(shí)現(xiàn)象，提高了爐襯的熱效率。缺點(diǎn)是激光測(cè)厚儀在每次測(cè)量前或測(cè)量過(guò)程中移動(dòng)了測(cè)量機(jī)箱后都必須進(jìn)行重新建站操作，比較繁瑣，爐襯掃描周期較長(zhǎng)，一般只能進(jìn)行有針對(duì)性的局部測(cè)厚，測(cè)量時(shí)間控制在20 min以內(nèi)。

[1] 王雅貞.轉(zhuǎn)爐煉鋼問(wèn)答 [M].北京：冶金工作出版社，2003: 182-184.

[2] 王文科.激光測(cè)厚技術(shù)在260 t轉(zhuǎn)爐爐體維護(hù)中的應(yīng)用[J].鞍鋼技術(shù)，2010（4）：54-57.

（編輯 潘娜）

Study and Practice of Laser Thickness Gauge Application to 120 t Converter Lining

JI De-jing1,XING Yu2and ZHENG Da-peng3
(1.Jilin Electronic Information Professional Technology Institute,Jilin 132021,China; 2.Jilin Jianlong Iron and Steel Liability Company Limited,Jilin 132021,China; 3.Jilin Ferroalloy Holding Company Limited,Sinosteel Corporation,Jilin 132021,China)

The paper studies the application of laser thickness gauge to the lining of 120 t converter at Tonggang.After several years'practice,Tonggang can utilize the data provided by thickness measuring system to instruct the maintenance of converter lining.The accident of converter runout is prevented and the heat efficiency of converter lining is improved with reduced raw material consumption.Certain economic benefits are obtained.

laser thickness gauge;converter;study;practice

10．3969/j．issn．1006-110X．2014．01．014

2013-09-10

2013-10-10

季德靜（1983—），女，吉林人，講師，主要從事冶金工程方面的研究工作，E-mail：jidejing8341@126.com。