钢包在线监测红外热像仪应用

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发表时间：2021-07-03

一、项目背景

宝钢股份炼钢厂对钢包内衬耐材的判断，一直依赖于作业人员的肉眼观察、经验判断，缺乏有效、准确的判断方法。

目前的钢包包龄管理模式，出于钢包使用安全的目的，采用周期管理为主动态管理为辅的模式，即大修周期包龄≤150 次，小修周期包龄≤25 次，虽然对耐材残厚也进行了规定（包壁工作层砖≥60mm），但由于无法准确判断，只在钢包大修时进行事后测量，可能造成钢包提前下线而导致的耐材浪费。

钢包内衬判断手段和钢包包龄管理模式存在安全隐患和浪费耐材的问题。

二、红外应用

1.引进红外热像仪

红外热成像仪独立安装在倾转台旁边的机械支架上，钢包红外监测系统在运行过程中，只需要现场操作工人输入钢包编号和钢包姿态，不影响正常生产工序。

2.对钢包改造的必要性

钢包内衬损坏未及时检修，会导致钢包漏钢的生产事故和工作人员受伤的事故，如果能及时检测出钢包内衬损坏，实时报警提醒工作人员检修，将提高生产的安全性，避免事故发生对人员、设备的损伤及事故抢修造成的人力物力消耗。

钢包内衬损坏会改变钢包的导热性，导致钢包表面温度场发生变化。在线式红外热成像能对钢包表面实时红外成像，实时监测钢包表面的温度场，存储钢包表面温度场数据。

存储一段时间的数据后，分析推断出钢包表面温度场的报警阈值并设为报警值。设定报警阈值后，实时分析钢包表面温度场数据，当钢包表面温度场达到报警条件后，实时报警提醒工作人员检修钢包，避免安全事故。

通过分析钢包表面的温度场数据，在保证钢包安全生产的前提下，适当延长钢包的使用寿命，减少耐材浪费，降低生产成本。

三、案例分析

1.方案详述

整个系统由硬件系统和软件系统构成，下面详述它们的组成和功能。

硬件设计：硬件设备安装在现场和控制室。现场主要有红外热像仪和操作台，控制室有分析主机和声光报警器。

2.硬件设计

当钢包到达 3#倾转台倒渣时，在倒渣过程中。当现场工作人员观察到钢包处于以下 3 个姿态时，现场工作人员按下红外拍照按钮，对钢包进行红外拍照。

1) 钢包处于 0°状态下落至倾转台，下落稳定时钢包正面朝向红外热像仪；

2) 钢包旋转90°，钢包底部朝向红外热像仪；

3) 钢包旋转180°，钢包背面朝向红外热像仪。红外照片经网络传送到控制室分析主机，分析主机存储红外照片并将钢包表面温度场数据按钢包号、钢包分块号、时间存储；声光报警器连接在分析主机上，报警时发出报警信号，提醒工作人员检修钢包。

3.软件设计

分析软件完成钢包表面温度场数据存储、分析钢包表面温度场数据实现报警的功能，提醒工作人员对钢包进行检修。

1）数据存储

2）分析报警功能

3）建立钢包铁壳温度与内衬残厚对应模型

1）数据存储

钢包的红外照片经网络传送到控制室分析主机，分析软件将钢包表面温度场数据按钢包编号、钢包分块号、时间以 Excel 和红外图片这两种形式储存，统计的数据有最高温度值、最低温度值、平均温度值，并能结合钢包信息管理系统中的生产的钢种及工艺路径、周转时间分析铁壳温度变化情况。

每个钢包大修周期建立一组历时一年的档案，且历史记录可回放，并能及时调出钢包表面温度场的数据进行分析。

2）分析报警功能

报警阈值的初始值如下：上渣线 460℃；包壁中部 440℃；下渣线 410℃；包底水口部位 550℃；透气砖 480℃；包底预制件 460℃。根据统计的钢包表面温度场数据，分析修正钢包表面温度场的报警阈值并设为报警阈值。

设定报警阈值后，红外图片传送控制室分析电脑上进行实时分析，如果钢包表面温度场达到报警条件后，分析主机的软件界面上弹出报警窗口，连接在分析主机的声光报警器发出报警提醒信号，控制室操作人员操作分析主机的软件界面后，报警弹出窗口和声光报警器的报警提醒解除，操作人员根据报警提醒安排检修工作。

3）建立钢包铁壳温度与内衬残厚对应模型

结合钢包不同部位不同耐材不同的导热系数及原始厚度，及钢包铁壳测温数据记录、钢包检修时测得的工作层残厚数据，通过一段时间的数据积累，建立钢包工作层不同残厚对应的铁壳温度数据范围，通过实测的温度对钢包内衬工作层耐材残厚做出判断，逐步改变钢包LF使用次数、周期使用次数按周期管理的模式，实现按照残厚动态管理，提高钢包使用次数，降低耐材消耗。