Termowizja jako skuteczne narzędzie do wykrywania żużla podczas spustu stali z konwertorów tlenowych

• Autorzy: Stecko J. , Borecki M. , Bulkowski L.

Warianty tytułu

EN

Thermovision as an efficient tool for detecting slag during steel tapping from oxygen-blown converters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Minimalizacja ilości żużla piecowego przedostającego się do kadzi podczas spustu stali z konwertora jest ważnym elementem wpływającym na wskaźniki techmologiczno-ekonomiczne procesu konwertorowego. Udział żużla piecowego w kadzi wpływa, na czystość metalurgiczną stali, koszty produkcji, a także na powtarzalność wielu parametrów technologicznych w trakcie obróbki pozapiecowej. Podstawowym warunkiem stabilizacji procesu jest prawidłowe wykrywanie żużla w otworze spustowym konwertora, a następnie jego odcinanie. Najdoskonalsze metody odcinania nie przyniosą pozytywnych efektów bez prawidłowego wykrycia momentu, kiedy żużel pojawia się otworze spustowym. Do konwencjonalnych metod wykrywania żużla, stosowanych obecnie w stalowniach zalicza się zatrzymywanie spustu stali, gdy operator zauważy w strumieniu spuszczanej stali żużel, pływające elementy zatyczkowe lub zdmuchiwanie żużla znad otworu spustowego. Wszystkie te metody nie dają stuprocentowej skuteczności jego odcinania, ze względu na przedstawione w artykule wady. Względnie odporna na zaprezentowane w artykule wady konwencjonalnych sposobów wykrywania jest nowa metoda detekcji żużla w otworze spustowym poprzez system termowizyjny. Podczas spustu z pieca do kadzi stal i żużel mają w przybliżeniu jednakową temperaturę, lecz różne charakterystyki promieniowania. Dzięki temu, przez pomiar energii wypromieniowanej ze strumienia ciekłego metalu w zakresie promieniowania podczerwonego, można stwierdzić obecność żużla w strumieniu ciekłego metalu. W artykule przedstawiono stosowane w świecie systemy termowizyjnej detekcji żużla oraz własne badania wykrywania żużla w stalowni konwertorowej z zastosowaniem kamery termowizyjnej. W wyniku tych badań stwierdzono, że w warunkach stalowni konwertorowej obrazy termowizyjne pozwalają w sposób jednoznaczny określić moment, w którym w otworze spustowym pojawia się żużel. Wykrywane są nawet niewielkie ilości żużla przedostające się do kadzi w trakcie spustu poprzez jego zaciąganie w wir tworzący się nad otworem spustowym. W wyniku przeprowadzonych pomiarów stwierdzono, że dysponowanie termowizyjnym obrazem strugi metalu podczas spustu może pozwolić na znaczące zmniejszenie ilość żużla piecowego przedostającego się do kadzi, jednak bez skutecznego systemu kończenia spustu (odcinania żużla) nie można w pełni wykorzystać zalet nowej metody. Powolne podnoszenie konwertora, nie zapewni pełnego wyeliminowania żużla, przedostającego się do kadzi przy końcu spustu. Idealnym rozwiązaniem problemu jest połączenie termowizyjnego wykrywania żużla i systemu zamykania otworu w oparciu o obraz termowizyjny. Takie rozwiązanie pozwala na znaczne ograniczenie ilości żużla piecowego, przedostającego się do kadzi spustowej, a także wysoką powtarzalność tej ilości.

EN

Minimisation of the amount of furnace slag getting into the ladle during steel tapping from converter is an important element that affects the technological and economical indices of converting. The share of furnace slag in the ladle affects the metallurgical purity of steel, production costs, and repeatability of a number of technological parameters during the secondary treatment. The basic condition for process stabilisation is correct detection of slag in the converter's tapping hole followed by its cut-off. Even the most perfect cut-off methods will not bring up positive results until the moment when slag appears at the tapping hole is detected properly. The conventional slag detection methods that are currently used in the steelworks include, but are not limited to: stoppage of steel tapping when operator notices the occurrence of slag in the tapped steel stream, floating plug elements or blowing slag off from above the tapping hole. All these methods do not provide 100% cut-off efficiency because of the defects that are discussed in this paper. The new method for slag detection at the tapping hole by thermovision system is relatively resistant to the defects associated with conventional detection methods presented in this paper. When tapped from the furnace into the ladle, steel and slag have approximately the same temperature but different radiation, characteristics. Thus, by measuring the energy radiated out from the liquid metal stream within the infrared radiation range the presence of slag in liquid metal stream can be found. This paper presents the slag detection thermovision systems used throughout the world and our own investigations for detecting slag in converter plant using a thermovision camera. As a result of the investigations it was found that under the converter plant conditions thermovision images allowed the moment where slag appeared at the tapping hole to be determined unambiguously. Even small amounts of slag that gets into the ladle during tapping by being drawn into the whirl that forms over the tapping hole are detected. As a result of the measurements carried out it was found that having a thermovision image of metal stream, during the tapping may allow significant reduction in the amount of furnace slag getting into the ladle, however without an efficient tap finish system (slag cut-off) the advantages of the new method cannot be used fully. Slow raising the converter will not ensure complete elimination of slag that gets into the ladle at the end of tapping. The ideal solution for this problem is a combination of thermovision slag detection and hole closing system based on the thermovision image. This solution allows significant reduction in the amount of furnace slag that gets into the tapping ladle as well as high repeatability of this amount.

Słowa kluczowe

PL

żużel piecowy; kadź; spust stali; termowizja; konwertor tlenowy

EN

thermovision; slag; steel tapping; oxygen-blown converter

• Wydawca: Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Prace Instytutu Metalurgii Żelaza
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 59, nr 1
• Strony: 32--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Stecko J.

autor

Borecki M.

autor

Bulkowski L.

• Instytut Metalurgii Żelaza

Bibliografia

• 1. Bulkowski L., Zdonek B., Kostro J.: Przegląd i ocena skuteczności powszechnie stosowanych i nowych sposobów odcinania żużla konwertorowego, Prace IMŻ, 1998, nr 4, str. 25-29.
• 2. Novak R.C., Hill D.G., Hoffman J.P.: Slag Detection During BOF Tapping, Iron & Steelmaking, 1985, nr 8, str. 28-31.
• 3. Goldstein D.A., Stofanak J.A., Sharan A.: Infrared imaging for BOF slag detection, Iron a. Steelmaker, 2000, tom 27, nr 7, str. 31-38.
• 4. Silva W.C., Bergman D., Lindfors O.: Slag carryover in oxygen converters: an international review, Steel Technology Int. 1993, str. 91-95.
• 5. IRIS - A new infrared-camera method o gate-unit control during converter tapping, Steel Times International, 2002, nr 3.
• 6. Materiały firmy FLIR Systems Polska, http://www.flir.com.pl/
• 7. Wittchen W., Borecki M., Mazur A: Termowizja jako bezinwazyjna metoda badawcza, Rynek Stali - Przegląd Krajowy, 2000, nr l, str. 6-15.
• 8. Zahorszki F., Specht V.: Schlackenerkennung auf Infrarotbasis mit einem Schlackendetektionssystem, Stahl u.Eisen, 1999, tom 119, nr 11, str. 61-63.
• 9. IR remote slag identification at tąp, Steel Times, 1999, tom 227, nr 11, str. 415.
• 10. Rau H., Ropenack L: Thermographische Schlackenerkennung in der Anwendung, Stahl und Eisen, 2001, tom 121, nr 11, str.53-56.
• 11. Enkner B., Paster A., Schwelberger J.: New slag stopping system for oxygen converter steelmaking, MPT, 2001, t. 24, nr 3, str. 40-45.