王炳琨，陳　瑩，何文英

（鞍鋼股份有限公司質(zhì)量檢驗(yàn)中心，遼寧鞍山114021）

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全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

王炳琨，陳瑩，何文英

（鞍鋼股份有限公司質(zhì)量檢驗(yàn)中心，遼寧鞍山114021）

摘要：介紹了傳統(tǒng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)、全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)以及其他爐前快速分析技術(shù)，闡述了全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)和不足之處，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：煉鋼；化驗(yàn)技術(shù)；全自動(dòng)；無(wú)人操作

王炳琨，碩士，工程師，2015年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)工業(yè)分析專業(yè)。E-mail:king586@163.com

隨著煉鋼技術(shù)的發(fā)展，煉鋼對(duì)鋼質(zhì)成分的控制能力顯著提高，煉鋼多工位同時(shí)連續(xù)作業(yè)都需要在線檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的指導(dǎo)，造成檢驗(yàn)量大幅增加，同時(shí)，煉鋼生產(chǎn)對(duì)煉鋼在線檢驗(yàn)的工作質(zhì)量水平要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的煉鋼在線檢驗(yàn)工藝已不能適應(yīng)目前的煉鋼生產(chǎn)，逐漸出現(xiàn)了全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)、以副槍技術(shù)為代表的爐前在線檢測(cè)技術(shù)［1-2］和激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析［3-4］，其中以全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)發(fā)展最為迅速。

從20世紀(jì)80年代中下期開(kāi)始［5-6］，世界各大鋼鐵企業(yè)開(kāi)始采用火花源發(fā)射光譜儀、X熒光儀進(jìn)行工藝管理分析的自動(dòng)化，包括試樣的切割、研磨、運(yùn)送、分析、分析值的判斷和傳送、裝置校正的全自動(dòng)化。此后該自動(dòng)化系統(tǒng)不斷擴(kuò)大，逐漸發(fā)展為現(xiàn)在較為完善的從取樣、樣品發(fā)送、樣品接收、樣品處理、樣品分析、結(jié)果發(fā)送等一系列過(guò)程的自動(dòng)化處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的全自動(dòng)化“無(wú)人”操作，生產(chǎn)效率得到大幅度提高。

據(jù)統(tǒng)計(jì)截至2014年初，全世界共有24個(gè)國(guó)家建立了全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室，其中德國(guó)和美國(guó)最多。國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)自1994年寶鋼三期電爐引進(jìn)全自動(dòng)分析系統(tǒng)并成功運(yùn)行后，逐步進(jìn)入了全自動(dòng)分析時(shí)代［7］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)各鋼廠共建有26個(gè)主要的全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室。鞍鋼目前的煉鋼在線化驗(yàn)室仍使用傳統(tǒng)的人工制樣分析方法，極大地制約了煉鋼在線生產(chǎn)，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

1　傳統(tǒng)煉鋼化驗(yàn)室工藝現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的煉鋼化驗(yàn)室一般采用風(fēng)動(dòng)管道傳送樣品，制樣設(shè)備和分析設(shè)備也全部采用手動(dòng)喂樣方式，分析完成后人工手動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。這種手動(dòng)方式不僅分析時(shí)間較長(zhǎng)，而且數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性較差，難以滿足鋼水冶煉的要求。因此，傳統(tǒng)煉鋼化驗(yàn)室分析方式已無(wú)法滿足高端產(chǎn)品研發(fā)所需的生產(chǎn)工藝要求，主要存在以下三個(gè)方面問(wèn)題：

(1)傳統(tǒng)的煉鋼化驗(yàn)室各個(gè)環(huán)節(jié)尤其是制樣環(huán)節(jié)受人為因素影響較大，無(wú)法完全消除人為因素帶來(lái)的系統(tǒng)偏差。

(2)大多數(shù)煉鋼化驗(yàn)室的檢測(cè)工作同時(shí)對(duì)應(yīng)鋼廠多個(gè)工位，如果多工位樣品同時(shí)到達(dá)會(huì)出現(xiàn)樣品排隊(duì)現(xiàn)象，樣品分析時(shí)間不能完全滿足工藝要求，很難保證每個(gè)樣品的分析時(shí)限和精度。

(3)新品種的開(kāi)發(fā)及工藝優(yōu)化調(diào)整對(duì)分析精度、穩(wěn)定性、元素種類等提出了更高的要求，傳統(tǒng)煉鋼化驗(yàn)室現(xiàn)有的工藝流程和技術(shù)水平很難滿足要求。

2　全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)

全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室就是將傳統(tǒng)的煉鋼在線檢驗(yàn)工藝，通過(guò)機(jī)械、電氣、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和自動(dòng)化的技術(shù)整合，形成從煉鋼現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送樣品開(kāi)始，經(jīng)過(guò)風(fēng)動(dòng)送樣、樣品接收、編碼識(shí)別、任務(wù)分配、制樣、樣品質(zhì)量識(shí)別、分析、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸，全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行的煉鋼化驗(yàn)室。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始迅速發(fā)展，共經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展階段［8］，是分析化學(xué)、機(jī)械工程、電氣工程、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的大集成，自動(dòng)化程度高。

2.1系統(tǒng)組成

全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示［9］。

圖1　全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

全自動(dòng)系統(tǒng)一般由下面幾部分組成：

(1)風(fēng)動(dòng)送樣及樣品輸送系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)工人將樣品置于專門(mén)設(shè)計(jì)的樣品盒中，通過(guò)壓縮空氣在風(fēng)動(dòng)管道內(nèi)進(jìn)行發(fā)送。機(jī)械手將樣品從樣盒中取出。

(2)樣品制備和分配系統(tǒng)。機(jī)械手根據(jù)樣品形狀自動(dòng)選擇制樣設(shè)備，并將樣品送入相應(yīng)的制樣設(shè)備進(jìn)行制樣。

(3)樣品質(zhì)量自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。利用照相原理對(duì)拋光后的樣品表面缺陷進(jìn)行識(shí)別。根據(jù)試樣表面的缺陷情況，自動(dòng)設(shè)計(jì)、控制光譜儀各激發(fā)點(diǎn)的位置，避免因微小缺陷而引起的數(shù)據(jù)波動(dòng)，提高檢驗(yàn)效率，得到穩(wěn)定可靠的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。

(4)樣品分析系統(tǒng)。包括全自動(dòng)分析系統(tǒng)和手動(dòng)分析系統(tǒng)。全自動(dòng)直讀光譜儀分析鋼樣品，全自動(dòng)X熒光光譜儀分析鐵樣品和爐渣樣品，氣體元素分析仍采用傳統(tǒng)手工制樣分析方法。

(5)樣品標(biāo)記及歸檔系統(tǒng)。對(duì)分析后的樣品自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)記和歸檔。

(6)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。完成檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、儲(chǔ)存、傳輸、調(diào)閱和編輯以及對(duì)實(shí)驗(yàn)室的分析全過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)高水平的維護(hù)，通過(guò)聲音提示，控制分析工作質(zhì)量。

2.2處理流程

全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室一般包括自動(dòng)鋼樣、自動(dòng)鐵樣和自動(dòng)渣樣制樣分析系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)室選擇的配置不同，生產(chǎn)試樣的處理流程也會(huì)有所不同。以寶鋼新二煉鋼化驗(yàn)室的自動(dòng)分析系統(tǒng)為例，寶鋼新二煉鋼化驗(yàn)室主要承擔(dān)寶鋼二煉鋼以及電爐煉鋼工藝過(guò)程中鋼水成分、鐵水成分以及爐渣成分的檢測(cè)工作。寶鋼新二煉鋼化驗(yàn)室生產(chǎn)流程如圖2所示［10］。

圖2　寶鋼新二煉鋼化驗(yàn)室生產(chǎn)流程圖

煉鋼現(xiàn)場(chǎng)操作人員將試樣放入樣盒，選擇試樣信息后發(fā)送樣盒，經(jīng)風(fēng)動(dòng)管道送達(dá)化驗(yàn)室，控制計(jì)算機(jī)根據(jù)試樣類型選擇試樣輸出位置。需自動(dòng)加工的樣品經(jīng)傳送裝置傳送至加工設(shè)備，控制計(jì)算機(jī)根據(jù)試樣信息選擇試樣加工設(shè)備和加工程序，選擇分析儀器。樣品加工完成后，通過(guò)傳送裝置傳送至分析設(shè)備，分析設(shè)備根據(jù)試樣信息選擇分析程序分析試樣，并將分析結(jié)果發(fā)送至結(jié)果管理計(jì)算機(jī)，同時(shí)控制計(jì)算機(jī)通過(guò)傳送裝置和試樣編號(hào)歸檔系統(tǒng)處理檢畢試樣，結(jié)果管理計(jì)算機(jī)根據(jù)試樣信息傳送結(jié)果。

2.3影響系統(tǒng)運(yùn)行關(guān)鍵點(diǎn)

2.3.1樣品形狀的選擇

在鋼鐵生產(chǎn)中，常見(jiàn)的鋼鐵樣品形狀為圓柱圓錐樣、球拍樣、雙厚度樣和氣體棒樣［11-12］。球拍樣和雙厚度樣只能采用直讀光譜法進(jìn)行多成分分析，對(duì)于該樣品的碳、硫、氧、氮成分分析需要采用手動(dòng)鉆屑或沖粒進(jìn)行制樣，用紅外碳硫儀和氧氮分析儀檢測(cè)。雙厚度扁平樣舌頭部位沖孔顆粒分析碳硫、氮的代表性較差，而且取成率不高［10］。氣體棒樣只能采取手動(dòng)制樣進(jìn)行氣體氮分析，不能進(jìn)行其他成分分析［13］,所以最好采用圓柱圓錐樣品和氣體棒樣相結(jié)合的方式來(lái)滿足光譜和氣體分析，但運(yùn)行成本相對(duì)較高。因此在建立全自動(dòng)系統(tǒng)之前首先應(yīng)慎重選擇試樣的形狀，因?yàn)檫@不僅決定了整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程、加工設(shè)備的硬件構(gòu)造、還決定了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)也關(guān)系著系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

2.3.2自動(dòng)分析儀的質(zhì)量控制

全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室采用全新智能化試樣加工和分析設(shè)備，對(duì)分析工藝技術(shù)要求較高。儀器狀態(tài)的控制、分析曲線的飄移、控樣的校正和數(shù)據(jù)的處理等檢驗(yàn)工藝環(huán)節(jié)均在自動(dòng)化方式下運(yùn)行，每一個(gè)技術(shù)上的疏漏都可能引發(fā)生產(chǎn)事故，因此為了確保分析儀器狀態(tài)的控制以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，首先應(yīng)對(duì)自動(dòng)分析儀建立重復(fù)性和準(zhǔn)確度的過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控體系，同時(shí)定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢定，確保設(shè)備處于正常工作狀態(tài)；其次，應(yīng)建立抽查制度，定期對(duì)生產(chǎn)樣品進(jìn)行留樣再測(cè)比對(duì)，確保分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。一旦發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，或其中某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致全自動(dòng)化部分或整體無(wú)法工作，可靈活選擇樣品分析流程，確保樣品順利檢測(cè)，保證煉鋼順行。

2.3.3維護(hù)和維修的問(wèn)題

全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室采用全新智能化試樣加工和分析設(shè)備，對(duì)設(shè)備點(diǎn)檢、維護(hù)和維修要求較高。平時(shí)需要高水平的設(shè)備點(diǎn)檢、維護(hù)工作，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)判故障，減少停機(jī)頻率；故障時(shí)需要高水平的維修工作，能夠及時(shí)地處理故障，減少停機(jī)時(shí)間，特別是對(duì)從事設(shè)備點(diǎn)檢、維護(hù)和維修工作的員工，提出了更高的要求。

為了確保全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一些供應(yīng)商負(fù)責(zé)為鋼廠提供有償服務(wù)。如德國(guó)Herzog公司即有三種服務(wù)模式：①駐點(diǎn)服務(wù)模式：為保證自動(dòng)化分析系統(tǒng)正常連續(xù)的運(yùn)行，Herzog派1人至用戶現(xiàn)場(chǎng)駐點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)備專業(yè)維保，建立巡視點(diǎn)檢制，負(fù)責(zé)設(shè)備的24 h運(yùn)行保駕服務(wù)，及時(shí)處理各種設(shè)備問(wèn)題；②定期維護(hù)保養(yǎng)模式：Herzog公司派專業(yè)技術(shù)人員到用戶自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)；③常規(guī)維修模式：Herzog公司在收到用戶書(shū)面確認(rèn)后48 h內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)維修。

2.4技術(shù)優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)相比，全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

(1)檢驗(yàn)準(zhǔn)確度高。能夠?qū)崿F(xiàn)各種先進(jìn)檢驗(yàn)手段智能化、綜合性應(yīng)用，提高分析精準(zhǔn)度，滿足煉鋼生產(chǎn)需求，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)值冶煉。

(2)分析速度快。自動(dòng)系統(tǒng)樣品在系統(tǒng)內(nèi)無(wú)間斷地自動(dòng)流通，每個(gè)區(qū)域同時(shí)作業(yè)，樣品不需要等待，單個(gè)樣品的分析時(shí)間可控制在2～3 min［14］，比手動(dòng)分析每個(gè)試樣平均可以節(jié)約4 min以上。

(3)杜絕人為因素干擾。從樣品到達(dá)化驗(yàn)室開(kāi)始的整個(gè)分析流程，不需要人工干預(yù)，避免了因分析人員分析手法的不同而造成的分析結(jié)果的偏差。

(4)有效控制取樣質(zhì)量。采用全新智能化試樣加工和分析設(shè)備，以樣品質(zhì)量自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)來(lái)統(tǒng)一取樣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，徹底消除取樣質(zhì)量對(duì)準(zhǔn)確度的影響，才能最大限度的保證煉鋼在線檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度；同時(shí)減少因取樣質(zhì)量問(wèn)題而進(jìn)行的重復(fù)分析，保證煉鋼在線檢驗(yàn)及時(shí)性。

(5)樣品實(shí)時(shí)監(jiān)控。示蹤管理系統(tǒng)可以對(duì)每個(gè)樣品的分析過(guò)程進(jìn)行記錄，樣品全程可追溯。

(6)可以節(jié)約人力成本，整合現(xiàn)有分析資源；同時(shí)還可以通過(guò)集中，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)統(tǒng)一化、管理規(guī)范化。

(7)可靠性高，兼容性好。自動(dòng)分析系統(tǒng)可完成多種形態(tài)樣品的儀器分析方式，從樣品加工、傳輸、自動(dòng)分析，有多種不同組合線路。

2.5技術(shù)的缺陷和不足

2.5.1系統(tǒng)對(duì)耗材質(zhì)量要求嚴(yán)格

全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)系統(tǒng)所用耗材如：樣盒等的質(zhì)量要求嚴(yán)格，樣盒必須滿足在風(fēng)動(dòng)送樣管道中運(yùn)行時(shí)不能開(kāi)蓋，同時(shí)滿足送入自動(dòng)開(kāi)蓋器后開(kāi)蓋自如的要求。進(jìn)口樣盒對(duì)風(fēng)動(dòng)設(shè)備和管道要求非常高，必須與進(jìn)口樣盒相配套。進(jìn)口樣盒和風(fēng)動(dòng)管道的價(jià)格約為國(guó)產(chǎn)樣盒和風(fēng)動(dòng)管道的5倍多，而且進(jìn)口樣盒更換也比國(guó)產(chǎn)樣盒頻繁，系統(tǒng)運(yùn)行的耗材費(fèi)用昂貴。首鋼采用自行研究設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)樣盒代替進(jìn)口樣盒［15］，解決了國(guó)產(chǎn)風(fēng)動(dòng)管道進(jìn)口樣盒運(yùn)行時(shí)開(kāi)蓋率高的問(wèn)題，并自主設(shè)計(jì)了系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并且運(yùn)行良好。

2.5.2多種鋼種同時(shí)分析切換不利

對(duì)于冶煉產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定、各鋼種成分簡(jiǎn)單的鋼種如：碳鋼采用全自動(dòng)分析系統(tǒng)具有優(yōu)勢(shì)，而對(duì)于冶煉產(chǎn)品復(fù)雜，同時(shí)冶煉碳鋼、不銹鋼以及其他合金鋼時(shí)，由于樣品硬度不同會(huì)造成制樣系統(tǒng)的差異性，同時(shí)不同成分自動(dòng)分析儀分析的控樣也會(huì)存在相互干擾，全自動(dòng)分析系統(tǒng)在使用上會(huì)存在切換不利等因素，這種情況不建議采用全自動(dòng)分析系統(tǒng)。

2.5.3氣體分析未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

全自動(dòng)化煉鋼化驗(yàn)室已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)直讀光譜及熒光光譜分析的“無(wú)人”操作，但是氣體分析仍未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，雖然目前已有報(bào)道［16］稱已經(jīng)實(shí)現(xiàn)直讀光譜法分析鋼中低含量碳，同時(shí)也有報(bào)道［17-18］稱已經(jīng)實(shí)現(xiàn)光譜、熒光、氣體的全自動(dòng)化分析，但從各大鋼廠的應(yīng)用上看氣體分析仍然是采用手動(dòng)制樣進(jìn)行分析。實(shí)現(xiàn)氣體分析的全自動(dòng)分析突破口有兩個(gè)：一個(gè)是采用直讀光譜儀進(jìn)行鋼中氣體分析。由于鋼中氣體含量低且影響因素較多，因此目前的直讀光譜儀對(duì)氣體元素的分析精度與專用的氣體分析儀(碳硫儀、氮氧儀)還有一定的差距［18］；另一個(gè)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有氣體分析設(shè)備與自動(dòng)化系統(tǒng)的對(duì)接。由于氣體分析制樣復(fù)雜，分析過(guò)程繁瑣，元素含量低、精度要求高等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)氣體分析的全自動(dòng)并大規(guī)模應(yīng)用還需要一定的時(shí)間。

3　其他爐前快速分析技術(shù)

3.1爐內(nèi)信息的在線檢測(cè)技術(shù)

爐內(nèi)信息的在線檢測(cè)技術(shù)主要包括副槍檢測(cè)技術(shù)、投彈熱電偶檢測(cè)以及利用光學(xué)原理進(jìn)行間接測(cè)量的方法等。其中副槍檢測(cè)技術(shù)是采用TSC探頭對(duì)爐內(nèi)熔池溫度()、含碳量()進(jìn)行測(cè)定并取金屬分析樣(S)的一種技術(shù)，是目前比較常見(jiàn)的一種終點(diǎn)定碳技術(shù)。鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠四分廠即采用該技術(shù)進(jìn)行定碳、測(cè)溫。也有報(bào)道［19］稱可以實(shí)現(xiàn)鋼水直接定氮、定氧、定氫技術(shù)、鐵水直接定碳、定硫、定硅技術(shù)，但實(shí)際應(yīng)用并不廣泛。

爐內(nèi)信息的在線檢測(cè)技術(shù)可快速進(jìn)行爐溫及碳的測(cè)定，因此對(duì)于轉(zhuǎn)爐煉鋼有重要作用。但該技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)其他元素的分析，同時(shí)對(duì)于精煉工位及連鑄工位的冶煉指導(dǎo)能力有限。

3.2激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)

激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析(LIBS)是近年來(lái)備受關(guān)注并迅速發(fā)展的一種基于激光與材料相互作用的原子發(fā)射光譜分析新技術(shù)。通過(guò)對(duì)激光聚焦于樣品表面產(chǎn)生的等離子體光譜信號(hào)進(jìn)行分光與檢測(cè)，得到待測(cè)樣品中元素的種類和含量信息。國(guó)外早在2002年即有相關(guān)的論文［20］及報(bào)道［21］，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)煉鋼爐內(nèi)成分及溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，優(yōu)于傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)(手動(dòng)取樣或使用副槍)。但由于必須近距離檢測(cè)及其它一些原因，應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中還需要進(jìn)行摸索，目前該技術(shù)還沒(méi)有在國(guó)內(nèi)各鋼廠使用的報(bào)道。

4　全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室應(yīng)用現(xiàn)狀

4.1國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化快速分析實(shí)驗(yàn)室

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，世界各大鋼廠如：德國(guó)蒂森、德國(guó)蘭格(安賽樂(lè))、韓國(guó)浦項(xiàng)和日本新日鐵等鋼鐵公司，普遍采用全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)這一先進(jìn)技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)截至2014年初，全世界各大鋼廠先后共建有112個(gè)全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室，其中德國(guó)和美國(guó)最多共46個(gè)。國(guó)外全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室應(yīng)用情況見(jiàn)表1。

表1　國(guó)外全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室應(yīng)用情況

隨著煉鋼精煉技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)各大鋼鐵企業(yè)也相繼認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的煉鋼在線檢驗(yàn)越來(lái)越不能適應(yīng)煉鋼生產(chǎn)的需求，為了解決煉鋼在線化驗(yàn)制約煉鋼生產(chǎn)的問(wèn)題，從1994年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)各大鋼鐵企業(yè)積極研究論證全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)對(duì)煉鋼在線檢驗(yàn)的意義。國(guó)內(nèi)主要鋼鐵企業(yè)全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室投產(chǎn)情況見(jiàn)表2。

表2　國(guó)內(nèi)主要鋼鐵企業(yè)全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)室

各鋼鐵企業(yè)根據(jù)自身煉鋼生產(chǎn)的實(shí)際，選取不同流程配置，在自動(dòng)化廠家提供的設(shè)備配置基礎(chǔ)上，對(duì)其中的某些環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，形成了具有自身獨(dú)特特點(diǎn)的全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)系統(tǒng)。

4.2國(guó)內(nèi)外主要供應(yīng)商

目前，全自動(dòng)快速分析室的供應(yīng)商主要有德國(guó)Herzog和FLSmidth W uppertal GmbH兩個(gè)公司。其中Herzog公司在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，在國(guó)內(nèi)外占有較大的份額。

近十年，國(guó)內(nèi)的一些制造商逐步對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)，并將其并入自動(dòng)化快速分析系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了爐前在線分析的部分自動(dòng)化，其中上海美諾福公司自2003年起開(kāi)始研發(fā)爐前快速分析系統(tǒng)，并且也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)光譜、熒光、氣體的全自動(dòng)化分析［14］，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。有部分國(guó)內(nèi)鋼廠已采用了美諾福的自動(dòng)化煉鋼分析技術(shù)，如福建福欣不銹鋼項(xiàng)目等。

5　全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)展望

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外各大鋼鐵企業(yè)一直在不斷探索煉鋼化驗(yàn)技術(shù)的自動(dòng)化，到目前為止已經(jīng)有20余年，全自動(dòng)化煉鋼化驗(yàn)室的各項(xiàng)技術(shù)從最初的研發(fā)到目前的大規(guī)模應(yīng)用已經(jīng)日趨成熟，同時(shí)也存在一些缺陷和不足。如何真正實(shí)現(xiàn)鋼鐵成分的全元素自動(dòng)分析是目前全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)急需解決的問(wèn)題，一種途徑是徹底解決低含量氣體元素的自動(dòng)分析；第二種途徑是與爐前在線檢測(cè)技術(shù)和激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)相結(jié)合，互相補(bǔ)充，共同實(shí)現(xiàn)煉鋼在線的全元素分析，更好地為煉鋼生產(chǎn)服務(wù)。

6　結(jié)語(yǔ)

鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)冶煉過(guò)程檢測(cè)領(lǐng)域快速、準(zhǔn)確提出了更高要求。鋼鐵冶金技術(shù)的創(chuàng)新、冶煉時(shí)間的縮短、新品種的不斷開(kāi)發(fā)對(duì)檢測(cè)的精度和速度要求也不斷提高，傳統(tǒng)的煉鋼化驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)不能滿足鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。隨著越來(lái)越多的鋼鐵企業(yè)意識(shí)到全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)的重要性，并相繼對(duì)現(xiàn)有化驗(yàn)室進(jìn)行改造建設(shè)，全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)得到全面飛速的發(fā)展，技術(shù)水平越來(lái)越成熟。雖然也存在一些缺陷，但全自動(dòng)煉鋼化驗(yàn)技術(shù)已成為煉鋼在線檢驗(yàn)的發(fā)展趨勢(shì)，是未來(lái)高水平爐前化驗(yàn)室的首選。

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(編輯賀英群)

修回日期：2015-10-10

App lication Status and Developm ent Trend of Test Technology for Fully Autom atic Steelm aking

W ang Bingkun，Chen Ying，He W enying
(Quality Inspection Center of Angang Steel Co.,Ltd.,Anshan 114021,Liaoning,China)

Abstract：The test technologies for traditional steelmaking,fully automatic steelmaking and other fast analysis technics on the spot were introduced.The advantages,disadvantages and key points of the test technology for fully automatic steelmaking were discussed.At last the application status of the test technologies for fully automatic steelmaking at abroad and home based on laboratory test was summarized and then the development trend of the test technology for fully automatic steelmaking was forecasted.

Key words：steelmaking；test technology；fullautomation；unmanned operation

中圖分類號(hào)：TH843

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-4613（2016）01-0006-06