TW202045735A - 轉爐之底吹孔之熔損的評估方法 - Google Patents

Abstract

一種轉爐之底吹孔之熔損的評估方法。在此方法中，利用紅外線熱像儀對轉爐內部之爐底進行錄影操作，以取得轉爐內部之爐底的溫度資訊。轉爐具有複數個底吹孔設於爐底中。利用溫度資訊計算每個底吹孔之低溫區域面積、以及每個底吹孔之高低溫差。分別根據這些低溫區域面積及/或高低溫差判斷每個底吹孔之健康度。

Description

轉爐之底吹孔之熔損的評估方法

本發明是有關於一種轉爐狀況之評估方法，且特別是有關於一種轉爐之底吹孔之熔損的評估方法。

轉爐利用設置於其底部之底吹孔對爐內之鋼液進行吹氣攪拌處理，藉此可有效提高鋼液的均勻度。因此，透過底吹孔的吹氣攪拌處理在鋼液的精煉過程扮演非常重要的角色。然而，轉爐之底吹孔的狀況變化非常大，若底吹孔的凹陷過深或經由底吹孔所吹出之氣體流量異常，轉爐便隨時可能發生洩鋼的情況。

煉鋼廠一般使用雷射測厚儀來評估底吹殘厚。但雷射測厚儀之拍攝間隔太長，而無法即時分析底吹殘厚。舉例而言，一種轉爐爐襯與底吹孔熔損程度的評估技術係利用雷射測厚儀來量測轉爐之各位置之作業磚的殘厚。此技術係將裝載雷射裝置的台車移動至轉爐前方，雷射裝置再對轉爐內部逐一進行不同角度的掃描，並計算描繪出轉爐體各拍攝處的殘厚資料。當線上操作人員發現底吹孔周圍之作業磚 的最小厚度過小時，在隨後停爐時即可將此底吹孔予以封孔，使此底吹孔的熔損速率降至最低，以達到整個爐代結束時永久磚不外露的目標。

然而，每次利用雷射測厚儀進行拍攝時，需先將雷射測厚儀的設備定位，設備定位再加上後續的拍攝總共約需耗費20分鐘至30分鐘。因此，對於轉爐之雷射測厚的拍攝作業需在繁忙的生產期間找空檔進行。在爐代前期通常是大約每吹煉500爐會進行一次轉爐的雷射測厚拍攝，而在風險較高的爐代中後期則約每吹煉200爐至300爐進行一次轉爐的雷射測厚拍攝。因此，雷射拍攝的間隔最短也約需要1星期至2星期。但轉爐之底吹狀況變化相當大，若底吹孔的凹陷過深或底吹孔所吹出的氣體流量異常，隨時都可能發生洩鋼。因此，雷射測厚儀因單次拍攝時間太長，而導致拍攝間隔過久進而無法頻繁進行拍攝作業的情況就成為很大的問題。

因此，本發明之一目的就是在提供一種轉爐之底吹孔之熔損的評估方法，其利用紅外線熱像儀拍攝蒐集轉爐內部之爐底位置的溫度資訊，並分析各底吹區塊的低溫區域面積與高低溫差，藉此可有效量化底吹孔的健康度，進而可降低底吹孔熔穿洩鋼的風險。

本發明之另一目的是在提供一種轉爐之底吹孔之熔損的評估方法，其中由於紅外線熱像儀僅需在定點安裝 與進行拍攝，因此不需花費設備定位的時間，且紅外線熱像儀在拍攝與收集轉爐之爐底位置的溫度資訊所需的時間非常短，因此可增加對轉爐內部之爐底拍攝的頻率，進而可提供快速且即時的分析回饋，有效降低底吹孔熔穿的風險。

根據本發明之上述目的，提出一種轉爐之底吹孔之熔損的評估方法。在此方法中，利用紅外線熱像儀對轉爐內部之爐底進行錄影操作，以取得轉爐內部之爐底的溫度資訊。轉爐具有複數個底吹孔設於爐底中。利用溫度資訊計算每個底吹孔之低溫區域面積、以及每個底吹孔之高低溫差。分別根據這些低溫區域面積及/或高低溫差判斷每個底吹孔之健康度。

依據本發明之一實施例，進行上述之錄影操作時，轉爐處於出鋼狀態。

依據本發明之一實施例，進行上述之錄影操作時，轉爐已完成出鋼與倒渣作業。

依據本發明之一實施例，上述之錄影操作持續進行一分鐘以上。

依據本發明之一實施例，上述計算每個底吹孔之每個低溫區域面積時包含：將紅外線熱像儀所取得之溫度資訊繪製成3D圖，其中3D圖之X軸與Y軸表示平面位置，3D圖之Z軸表示溫度，3D圖包含分別對應於底吹孔之複數個低溫區域。根據3D圖選擇背景溫度代表值。以背景溫度代表值減去預設溫度值而得到閥值。在3D圖之每個低溫區 域中，計算閥值所包圍之截面面積而得到此底吹孔之低溫區域之低溫區域面積。

依據本發明之一實施例，上述計算每個底吹孔之高低溫差時包含：在3D圖之每個低溫區域中，以背景溫度代表值減去低溫區域之最低溫度值而獲得高低溫差。

依據本發明之一實施例，上述之背景溫度代表值為3D圖中之一背景區之最高溫、此背景區之最低溫、或此背景區之平均溫度。

依據本發明之一實施例，上述之預設溫度值為約20℃至約200℃。

依據本發明之一實施例，在上述判斷每個底吹孔之健康度中，當這些低溫區域面積之一者的尺寸變大時，代表這些低溫區域面積之該者所對應之底吹孔的尺寸變大。

依據本發明之一實施例，在上述判斷每個底吹孔之健康度中，當這些高低溫差之一者變大時，代表這些高低溫差之該者所對應之底吹孔的尺寸變大。

100‧‧‧操作

110‧‧‧操作

120‧‧‧操作

200‧‧‧轉爐

200a‧‧‧爐口

210‧‧‧爐底

220‧‧‧紅外線熱像儀

300‧‧‧3D圖

310‧‧‧低溫區域

320‧‧‧背景區

330‧‧‧低溫區

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：〔圖1〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種轉爐之底吹孔之熔損的評估方法的流程圖； 〔圖2A〕至〔圖2C〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種轉爐之底吹孔之錄影操作的裝置流程示意圖；〔圖3〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種轉爐之各底吹孔的高低溫差隨拍攝時間的變化曲線圖；以及〔圖4〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種溫度資訊所繪製之3D圖的局部示意圖，其中3D圖之X軸與Y軸表示平面位置，3D圖之Z軸表示溫度。

有鑑於習知利用雷射測厚儀來評估轉爐之底吹孔的健康度的技術有單次拍攝時間過長、以及拍攝間隔太長，而無法即時分析底吹殘厚的問題。因此，本發明在此提出一種轉爐之底吹孔之熔損的評估方法，利用紅外線熱像儀來蒐集轉爐內部之爐底的溫度資訊，並根據溫度資訊來分析轉爐之爐底之各底吹區塊的低溫區域面積與高低溫差，藉此可有效量化轉爐之各底吹孔的健康度，並可提供快速且即時之分析回饋。

請參照圖1與圖2A至圖2C，其中圖1係繪示依照本發明之一實施方式的一種轉爐之底吹孔之熔損的評估方法的流程圖，圖2A至圖2C係繪示依照本發明之一實施方式的一種轉爐之底吹孔之錄影操作的評估的裝置流程示意圖。轉爐200具有多個底吹孔(未繪示)穿設於爐底210中。轉爐200之底吹孔的熔損評估可於轉爐200的吹煉結束後進行。如圖2A所示，在吹煉時，轉爐200呈站立狀，且轉爐 200的爐口200a朝上。在一些實施例中，如圖2B所示，於轉爐200完成吹煉後，傾轉轉爐200而開始出鋼，此時底吹孔維持吹氣狀態。轉爐200的傾轉角度可例如為約0度至90度。

在一些例子中，於轉爐200傾轉出鋼的期間，可進行操作100，以利用紅外線熱像儀220對轉爐200之內部的爐底210進行錄影操作，而連續拍攝爐底210一段時間，藉此可取得轉爐200之內部之爐底210的溫度資訊。即，進行爐底210的錄影操作時，轉爐200係處於出鋼狀態。爐底210的溫度資訊包含爐底210各位置的溫度。請一併參照圖3，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種轉爐之各底吹孔的高低溫差隨拍攝時間的變化曲線圖。轉爐200之各底吹孔的高低溫差在拍攝開始大約一分鐘後即維持在一相對穩定數值。這也表示，紅外線熱像儀220開始拍攝錄影約一分鐘後即可達到穩定狀態。因此，在一些示範例子中，錄影操作可持續進行約一分鐘以上。紅外線熱像儀220完成拍攝後，即可將轉爐200予以轉回歸位，如圖2C所示。

由於每次紅外線熱像儀220對轉爐200的爐底210所進行的錄影操作僅需約一分鐘，相當短的時間即可完成，因此可大大地提升對轉爐200之爐底210的拍攝頻率，藉此可有效降低轉爐200之底吹孔熔穿洩鋼的風險。

在上述實施例中，利用紅外線熱像儀220對轉爐200之爐底210進行錄影操作係在轉爐200傾轉出鋼的期間進行。在另一些實施例中，可在轉爐200吹煉結束，並完 成出鋼與倒渣作業後，再將空的轉爐200傾轉約0度至約90度，接著才利用紅外線熱像儀220對轉爐200之爐底210進行錄影操作，而連續拍攝爐底210約一分鐘以上，藉以取得轉爐200之內部之爐底210的溫度資訊。也就是說，進行爐底210之錄影操作時，轉爐200已完成出鋼與倒渣作業而處於空爐狀態。在這些實施例中，轉爐200在出鋼與倒渣時，轉爐200之底吹孔維持吹氣狀態。上述兩種實施態樣的選用可根據生產時的條件與需求來決定。

請再次參照圖1，完成轉爐200之爐底210的錄影操作後，可進行操作110，以利用所蒐集到之轉爐200內部之爐底210的溫度資訊，來計算轉爐200之每個底吹孔的低溫區域面積、以及每個底吹孔的高低溫差。在一些例子中，可先將溫度資訊繪製成3D圖，再利用此3D圖的輔助來計算轉爐200之每個底吹孔的低溫區域面積與高低溫差。

請一併參照圖4，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種溫度資訊所繪製之3D圖的局部示意圖，其中3D圖之X軸與Y軸表示平面位置，3D圖之Z軸表示溫度。即，3D圖300之X軸與Y軸為爐底各位置投影到一平面上的位置，而3D圖300之Z軸表示爐底各位置之溫度分布。此3D圖300包含數個低溫區域310，這些低溫區域310分別對應於轉爐200之底吹孔。低溫區域310的產生是因為底吹孔在無鋼液覆蓋的情況下，底吹孔吹氣造成局部冷卻所引起的現象。利用所蒐集到之爐底210的溫度資訊建立出此3D圖300後，可根據3D圖300選擇背景溫度代表值。由3D圖300之 圖形的溫度轉折，可將3D圖300之圖形粗略分成背景區320與低溫區330，其中低溫區330為大致對應底吹孔的區域，而背景區320大致為底吹孔區域外的區域，例如轉爐之內部空間。背景溫度代表值即是選自背景區320的溫度。舉例而言，背景溫度代表值可為3D圖300之背景區320的最高溫、背景區320的最低溫、或背景區320的平均溫度。在一些示範例子中，背景溫度代表值選擇背景區320的最高溫。

背景溫度代表值主要在提供一計算閥值的參考基準，因此不管是背景區320的最高溫、最低溫、平均溫度、或其他有助於分析的溫度數值，只要轉爐之所有底吹孔的計算均使用同一類型選定值來計算閥值即可，在標準一致的情況下可使各底吹孔透過閥值所計算出的截面積具比較性。由於每爐次的爐溫會有變化，因此背景溫度代表值會隨著不同爐次而變動。甚至，因爐底溫度分布並非均一，所以同一爐次的每個底吹孔之間也可能會不同，但在一些示範例子中可視現場需求而統一訂定。

選定背景溫度代表值後，再利用背景溫度代表值來計算閥值。首先根據所選擇之背景溫度代表值來決定預設溫度值。預設溫度值主要是用在閥值的計算上。閥值係以背景溫度代表值扣除無效的溫度區間，而預設溫度值即意欲表現此無效的溫度區間。預設溫度值與背景溫度代表值的選用有關。選用不同的背景溫度代表值就須調整預設溫度值，藉以使所計算出的閥值可較佳地解析底吹孔的大小。預設溫度值的數值越小越能提供較佳的解析能力，但若小至無法有 效濾除背景，則反而不利；而預設溫度值的數值越大則越可確保有效濾除背景，但解析能力也會相對變差。在一些例子中，預設溫度值可為約20℃至約200℃。在一些示範例子中，根據發明人於之前測試爐代的數據，背景溫度代表值係選用背景區320之最高溫，而預設溫度值則可選用約100℃。以所選擇之背景溫度代表值減去預設溫度值，來濾除背景區320後，即可得到閥值。

完成閥值的計算後，在3D圖300的每個低溫區域310中，計算此閥值所包圍之截面面積，而可得到此低溫區域310所對應之底吹孔的低溫區域面積。此外，可利用背景溫度代表值來計算每個底吹孔之高低溫差。在3D圖300的每個低溫區域310中，以背景溫度代表值減去低溫區域310之最低溫度值即可獲得高低溫差。底吹孔之低溫區域310的低溫區域面積與高低溫差兩者的變化呈正相關。底吹孔之低溫區域面積與高低溫差兩者的數值太大，表示底吹孔可能有異常熔損的疑慮；若低溫區域面積與高低溫差兩者的數值太小甚至為0，則表示底吹孔可能有堵塞的現象、或殘厚不足。

請繼續參照圖1，完成底吹孔之低溫區域310的低溫區域面積與高低溫差的計算後，可進行操作120，以根據每個底吹孔之低溫區域310的低溫區域面積、高低溫差、或同時根據低溫區域面積與高低溫差，來分別判斷每個底吹孔的健康度。在一些例子中，判斷每個底吹孔的健康度時，當一低溫區域310的低溫區域面積的尺寸變大時，代表此低 溫區域310之低溫區域面積所對應之底吹孔的尺寸變大，若低溫區域面積的尺寸變小，則可能代表此低溫區域310之低溫區域面積所對應之底吹孔的尺寸變小。此外，當一低溫區域310的高低溫差變大時，代表此高低溫差所對應之底吹孔的尺寸變大，若高低溫差變小，則可能代表此高低溫差所對應之底吹孔的尺寸變小。低溫區域310的低溫區域面積與高低溫差雖然呈正相關，但低溫區域面積與高低溫差兩者的最大值不一定會同時出現，現場工作人員可同時參考低溫區域面積與高低溫差的數值來評估轉爐之底吹孔的適當維護時機。

另外，一般而言，因為每個底吹孔為圓形，因此底吹孔的低溫區域310在正常狀態下呈近圓形。故，底吹孔的低溫區域310所呈現的形狀異常時，可能代表此底吹孔有異常剝離發生，需特別進行追蹤。

在本發明之實施例中，紅外線熱像儀在開始拍攝約一分鐘後，底吹孔之低溫區域的低溫區域面積與高低溫差即維持相對穩定的數值，因此底吹孔之低溫區域的低溫區域面積與高低溫差的判定已具參考性。故，對轉爐爐底的拍攝錄影僅需短時間即可取得轉爐內部之爐底的溫度資訊，而可大幅增加對轉爐內部之爐底的拍攝錄影頻率，進而可有效降低底吹孔熔穿洩鋼的風險。

由上述之實施方式可知，本發明之一優點就是因為本發明之轉爐之底吹孔之熔損的評估方法利用紅外線熱像儀拍攝蒐集轉爐內部之爐底位置的溫度資訊，並分析各 底吹區塊的低溫區域面積與高低溫差，藉此可有效量化底吹孔的健康度，進而可降低底吹孔熔穿洩鋼的風險。

由上述之實施方式可知，本發明之另一優點就是因為在本發明之轉爐之底吹孔之熔損的評估方法中，由於紅外線熱像儀僅需在定點安裝與進行拍攝，因此不需花費設備定位的時間，且紅外線熱像儀在拍攝與收集轉爐之爐底位置的溫度資訊所需的時間非常短，因此可增加對轉爐內部之爐底拍攝的頻率，進而可提供快速且即時的分析回饋，有效降低底吹孔熔穿的風險。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧操作

110‧‧‧操作

120‧‧‧操作

Claims (10)

1. 一種轉爐之底吹孔之熔損的評估方法，包含：利用一紅外線熱像儀對一轉爐內部之一爐底進行一錄影操作，以取得該轉爐內部之該爐底一溫度資訊，其中該轉爐具有複數個底吹孔設於該爐底中；利用該溫度資訊計算每一該些底吹孔之一低溫區域面積、以及每一該些底吹孔之一高低溫差；以及分別根據該些低溫區域面積及/或該些高低溫差判斷每一該些底吹孔之一健康度。
2. 如申請專利範圍第1項之轉爐之底吹孔之熔損的評估方法，其中進行該錄影操作時，該轉爐處於一出鋼狀態。
3. 如申請專利範圍第1項之轉爐之底吹孔之熔損的評估方法，其中進行該錄影操作時，該轉爐已完成出鋼與倒渣作業。
4. 如申請專利範圍第1項之轉爐之底吹孔之熔損的評估方法，其中該錄影操作持續進行一分鐘以上。
5. 如申請專利範圍第1項之轉爐之底吹孔之熔損的評估方法，其中計算每一該些底吹孔之每一該些低溫區域面積時包含： 將該紅外線熱像儀所取得之該溫度資訊繪製成一3D圖，其中該3D圖之X軸與Y軸表示平面位置，該3D圖之Z軸表示溫度，該3D圖包含分別對應於該些底吹孔之複數個低溫區域；根據該3D圖選擇一背景溫度代表值；以該背景溫度代表值減去一預設溫度值而得到一閥值；以及在該3D圖之每一該些低溫區域中，計算該閥值所包圍之一截面面積而得到該底吹孔之該低溫區域之該低溫區域面積。
6. 如申請專利範圍第5項之轉爐之底吹孔之熔損的評估方法，其中計算每一該些底吹孔之該高低溫差時包含：在該3D圖之每一該些低溫區域中，以該背景溫度代表值減去該低溫區域之一最低溫度值而獲得該高低溫差。
7. 如申請專利範圍第5項之轉爐之底吹孔之熔損的評估方法，其中該背景溫度代表值為該3D圖中之一背景區之一最高溫、該背景區之一最低溫、或該背景區之一平均溫度。
8. 如申請專利範圍第5項之轉爐之底吹孔之熔損的評估方法，其中該預設溫度值為20℃至200℃。
9. 如申請專利範圍第5項之轉爐之底吹孔之熔損的評估方法，其中在判斷每一該些底吹孔之該健康度中，當該些低溫區域面積之一者的尺寸變大時，代表該些低溫區域面積之該者所對應之該底吹孔的尺寸變大。
10. 如申請專利範圍第5項之轉爐之底吹孔之熔損的評估方法，其中在判斷每一該些底吹孔之該健康度中，當該些高低溫差之一者變大時，代表該些高低溫差之該者所對應之該底吹孔的尺寸變大。

Images