钢铁生产中检测技术的发展趋势
发布于:2009-4-2 已被阅读: 次 

现在的钢铁产品制造水平与信息化和自动化最基础的技术之一检测技术的水平密不可分,检测技术发展源于生产过程质量、能耗、环境和安全等的要求,在需求推动下产生的测量技术给钢铁生产过程的控制和产品质量提供了技术保障,同样生产过程水平的提高也对检测技术发展提出了更高要求。

冶炼工艺需要提高过程可控水平冶炼工艺过程的检测仪表设备有着量大、品种多的特点,如炼铁过程中一座大型高炉至少需要上千台套的仪表设备,才能适应要求。炼钢的转炉和精炼工艺过程也是如此。目前,在高炉方面,研制低成本的高炉检测传感器,用来探测高炉内煤气成份、温度和料柱透气性等,将成为开发一种包括流体流动、动力学综合模型的基础。对炼钢产品,品种和精度的要求是包括检测技术在内的工艺技术不断发展的推进力,如超纯净钢要求钢水纯净度检测和预报,需要更快和更准确的分析检测结果,也需要吹炼过程的气体流量,温度变化等准确和实时的测量结果,在控制模型正确的时候,检测技术的高低将影响炼钢工艺和后续产品总水平。铁水和钢水温度的连续检测技术越来越为人们重视,但是受测量方式限制,在高温金属液体中连续工作的测量元件寿命都是有限的。成分分析目前也采用采样分析,几分钟的周期,同样限制了控制的及时与准确。连续测温和成分分析技术及装备的研究始终在开展。

轧钢过程要求提高过程控制精度和速度板材对于同板厚度差的要求已经提高到微米级,这就要求在热轧和冷轧高速轧钢过程中,测量不同材质运动钢板的全截面上的厚度及分布。板材表面质量的要求,使在线缺陷检测技术开发从成品线向轧制过程延伸。国内达到微米级的激光截面厚度检验检测、冷轧和热轧连轧机后,在线表面缺陷及孔洞、边裂检测都已经开发和应用。此外,控轧控冷(TMCP)、强力轧制(低温临界点轧制)和超细晶轧制技术要求轧制过程温度、轧制力等的测量更准确、信息更全面,并且对轧制温度控制和轧制尺寸提高了控制要求。

环境与能源技术将是钢铁生产的关键技术钢铁生产过程受到环境保护和可持续发展政策影响,将对生产过程测量控制提出新的要求。环境监测技术被认为是今后仪器仪表产业的重大方向,对工艺过程的气、固、液排放的准确测量,现在的钢铁生产企业如果没有足够的能源、物料、环境监测能力,将难以作出正确的决策。环境检测技术与装备将是钢铁生产工艺过程不可或缺的保证。

钢铁工艺新技术突破带来的变化钢铁工艺的新突破也会带来装备更新,当然包括测检设备和装置。新的炼铁工艺———熔融还原炼铁工艺是新型炼铁生产方法,它不仅能使用非炼焦煤直接炼铁,而且工艺流程短、投资省、生产成本低、污染少等,当然熔融还原炼铁工艺作为一种新工艺,其装备和控制系统也会产生新要求,熔融还原炼铁的炉内温度分布的检测技术和气氛(富氧)的检测技术掌握,对于该工艺的控制要求有直接关系。CSP技术带来的短流程低能耗钢材生产工艺,将铸坯与轧钢过程缩短到一个流程中。传统的连铸过程控温控速方式,将与高速化的轧钢过程同步,从钢水到薄坯再到板材在连续的生产过程中,其特性与产品质量参数必须被同时检测,无论是温度、成份、微结构、尺寸、板型、轧制力和速度等测量信息系统都在CSP流程中得到应用,并且有着在实时性和准确性方面更高要求。

检测技术模型化检测方法已经从单参数检测向多参数检测发展;从参数检测向检测后算法模型推定相关关键变量的复杂系统发展。轧钢过程微观组织结构和理化特性的在线检测推定技术正在研究之中,并可能在近年成为可出售的技术。

检测、控制技术的进步推动了钢铁技术的发展钢铁生产的需求驱动检测、控制技术的进步,而检测、控制技术的进步也推动了钢铁生产技术的发展。以温度检测技术为例,其检测技术的突破始终伴随着生产工艺控制水平的进步。当现在已被普遍使用的热电现象被发现时,随着热电偶的研制成功和在冶炼过程的应用,冶金过程就从传统的经验观察方法的冶炼术变为一门科学。而当根据热辐射原理研制成功的各种红外辐射温度测量仪表的应用,则对整个从原料烧制、冶炼、铸造、轧钢等过程的工艺温度的有效控制起到极大作用,提高了钢铁产品的质量控制水平和降低了工艺能耗。同时,随着钢铁生产过程控制要求的提高,对温度测量提出更高要求,如冶炼过程控制模型的发展,提出的铁水温度连续测量和钢水连续测温的课题,促进测量技术研究人员去研究和开发更耐高温、响应更快、测量可靠的测温装置或研究新的测温方法。轧钢过程热板型控制和控轧控冷技术将温度测量要求扩展到连续多点、动态高速和低允许误差的水平,而且这些测量是在轧钢过程这样的恶劣环境下完成,因此需要开发相应的检测装置或检测技术以适应高精度的检测量要求。另外,非接触测量技术在钢铁生产过程亦已得到广泛应用。这些检测技术大多使用了各段电磁光谱作为载体,例如用电磁波来检测钢材表面的裂纹,用微波来检测物料水分,用激光来测量钢板运行速度,用放射线测量钢板厚度,用红外线测量物体表面温度,用声波和超声波检测物料位置、尺寸和缺陷,用红外和可见光检测运动钢板的宽度等。但是根据对这些测量技术机理上的了解,所有这些测量过程都有局限性。

测量是通过物理量转换,将需要测量的物理量以可测得量的形式表现出来,那么在测量过程始终会遇到物理过程不可能是理想化的问题,分析和解决影响变量始终会产生新的测量技术或装置。新的物理现象和规律被发现更是改变测量技术的原动力,如介于微波和红外波之间的T射线的特性被发现,又将带来用电磁光谱作为载体的测量技术的重大变化。就像激光被发现后,不仅在高技术领域和军事领域被广泛应用于测量控制,对制造加工过程和钢铁工业过程的测量控制的影响也是巨大的

编辑:admin
SPConline.net