論鐵水包增加智能液位檢測裝置

朱惠華

摘要：永鋼煉鐵廠長期以來都是通過目測判斷鐵水包盛放量，受崗位員工責任心影響較大，鐵水包重量符合率一直處于23%左右，影響后道煉鋼生產節奏，通過增加智能液位檢測裝置，實現鐵水液位自動測量，鐵水包符合率達到80%以上。

關鍵詞：鐵水包；檢測；盛放量

一、目前現狀

江蘇永鋼集團有限公司共有10座高爐，年產鐵水約830萬噸。在鐵水裝包時均未安裝有效的檢測裝置，在裝鐵水過程中，由崗位員工一直盯著鐵水包液面，盛放量完全由工人靠目測判斷，這對崗位人員的責任心有較高的考驗，且存在較高的不確定因素。從而導致鐵水重量命中率一直處于23%左右，煉鋼并包率達40%左右。

二、存在的問題

由于煉鐵廠目前沒有有效的鐵水液位檢測裝置，在生產過程中主要存在以下幾個方面問題：

1、鐵水包鐵水的盛放量無法得到有效的控制。目前沒有可行、有效的檢測設備做依托，靠人工目測存在較多的安全隱患，如鐵水飛濺、粉塵、高溫、有毒有害氣體等因素，且目測判斷難度較大，工作環境（差）惡劣。

2、影響鐵水包使用壽命。鐵水包盛放鐵水量無法準確控制，放的過多對鐵水包包口處耐材薄弱的地方造成損傷，降低鐵水包使用壽命，也存在鐵水溢出燒壞鐵水車事故等安全隱患。另鐵水放的過少，會影響鐵水包的使用效率，導致下游單位需要并包、翻包操作，造成鐵水溫降過快，對煉鋼生產節奏帶來較大影響，無形中增加了永鋼的生產成本。

3、無法滿足高效的“一罐制”生產需要。由于鐵水包的盛放量無法準確控制，導致并包、翻包，熱損失降低等情況，因此對鐵水液面的準確監控顯得尤為重要。

4、需改善作業環境。出鐵口環境惡劣，彌漫著大量高溫煙塵及毒氣如二氧化硫等，采用人工目測查看判斷對員工職業健康有較大影響。

三、采取措施

針對永鋼在生產工序上存在的困擾，通過增加鐵水液位檢測裝置可得到有效解決。

1、在煉鐵出鐵場出鐵口上面的除塵罩上打孔并焊接安裝液位檢測探頭，其檢測裝置為高頻雷達檢測儀表。在出鐵口鐵水包的正中心上方除塵罩位置進行開孔，安裝液位檢測探頭，其檢測裝置為高頻雷達檢測儀表，從而達到避開傾倒鐵水流的目的。在工作時雷達發生的信號將和鐵水液面始終處于垂直狀態，若傾斜安裝將對檢測的準確性造成影響。另外，根據現場崗位人員的作業習慣將顯示屏安裝在顯眼地方，做到一目了然。由于廠房內設備設施較多，電磁干擾現象也是一種常態，因此，在布線時將小于1.5mm2的兩芯屏蔽電纜敷設在雷達料位計到系統主機之間并用金屬管實施防護，在電纜兩端必須安裝接地裝置。

每個高爐安裝一套主機，每個罐位安裝一個探頭和一個工業觸摸屏，可分別設置鐵水重量和液面高度的目標值。

2、由于鐵水包的正上方安裝了測量設備，并使用超高頻的雷達設備，因此，在工作時，該裝置與鐵水液面在非接觸的情況下即可測量液位高度。并按照以下公式自動算出鐵水液位高度：h=H-vt÷2，其中，h為鐵水包內鐵水液位高度；H為液位計到包底的距離；v為雷達波速度；t為雷達波發射到接收的時間間隔。通過主機系統的計算、判斷和轉換后，在每個罐位處實現觸摸屏的顯示與輸入。

3、針對出鐵口環境惡劣對雷達脈沖造成的影響，生產現場采用雷達波發射角度小、穿透能力強，能較好抗粉塵干擾能力的高頻雷達料位計。對于爐前出鐵口環境溫度高且空氣中存在大量高溫煙塵的現象，為消除粉塵對探頭的發射和接收造成的影響，選用的探頭自帶吹掃功能，在出鐵時可利用壓縮空氣進行吹掃冷卻。

四、效益評價

通過鐵水包增加智能液位檢測裝置，鐵水重量符合率由23.6%提高至80%，并包率由40%降低至20%。

1、綜合經濟效益

（1）直接經濟效益

按并包一次平均20℃溫降，減少1℃成本0.129元/噸，按天計算：

一鋼并包數可減少32包，單包重量45噸；二鋼 21包，單包重量50噸；三鋼15包，單包重量120噸。

年減少并包溫降的鐵水為（32*45+21 *50+15*120）*30*12=1544400噸，降本為1544400*0.129*20=3984552元，約398.4萬元。

（2）除塵及行車電費：

一鋼行車并包一次電費為4.6元/包，二鋼并包一次電費為5.5元/包，三鋼并包一次電費14.9元/包。一鋼、二鋼除塵與爐前或精煉二次除塵管道并聯，無法量化成本，但每次并包直接影響到轉爐爐前除塵效果，其環保效果不能忽略。三鋼除塵風機為變頻控制，并包時頻率由32HZ（330KW）提升到37HZ（520KW），每次并包5分鐘折合電費9.5元/包，年節省：

（4.6*32+5.5*21+14.9*15+9.5*15）*30*12=226332 元，約22.6萬元。

（3）綜合經濟效益=398.4+22.6=421萬元/年

2、間接效益：

（1）環保效益：減少在煉鋼、電爐處的并包、翻包，減少熱損失和粉塵排放。

（2）安全效益：避免了由于鐵水飛濺、粉塵及高溫等因素給操作人員帶來的安全隱患。

五、總結

通過增加該測量手段可解決當前公司鐵水重量檢測滯后的現狀，實現非滿包鐵水車在不同高爐受鐵，提高鐵水包使用效率，避免非滿包鐵水影響生產節奏，減少因非滿包等待下爐出鐵的溫降損失等，是一系列優化生產措施的必要條件，主要有：

（1）減少鐵水溫降損失，提高廢鋼比。提高鐵水包包重符合率，滿足煉鋼、特鋼廠的生產需要，實現鐵水灌注、裝運的可控性，減少并包等無效勞動造成的溫降損失，為后續提高廢鋼比奠定基礎。

（2）提高了鐵水包使用效率，使鐵水包耐材侵蝕情況可量化。通過鐵水液位和重量的關系，可輔助判斷出耐材正常侵蝕情況，避免鐵水包過度修包或欠維修的情況。此外因鐵水放入過程液位準確，可避免鐵水裝入過多導致鐵水車燒損，及高液位鐵水包在運輸中的安全風險。

（3）通過采用先進測量設備，輔助信息化手段對鐵水液位進行精確計量記錄，可追溯數據，便于分析，更是為推進鐵水“一包到底”操作理念的推行打下良好基礎，符合公司轉型升級要求。

六、結束語

從近一年的統計數據看，通過增加該系統可有效提高鐵水包M值符合率，滿足±2.5噸的占比在80%，較目前23.6%的符合率有明顯提升。

參考文獻

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[2]徐大勇；鐵水溫度價值的分析和評價[J]；冶金能源Vo1.26；2007年5月

[3]李振強；高爐雷達探尺的設計及應用[J]；裝備制造技術；2016年01期.

（作者單位：江蘇永鋼集團有限公司）