本文格式為Word版，下載可任意編輯——寶鋼高爐應用激光網格法測量布料規律的實踐寶鋼高爐應用激光網格法測量布料規律的實踐

李軍1高征鎧2蔣星華2

(1．寶鋼股份公司寶鋼分公司煉鐵廠上海202300)(2．北京科技大學北京100083)

摘要寶鋼新高爐的爐容均達到了4700m3以上，在高爐開爐裝料過程中，不僅測量了料罐最大裝焦量和料流閥的性能參數，而且采用激光網格法與裝料同步測量了焦炭和礦石的料流軌跡和最終五批料的料面形狀。依照測量得出的曲線和數據校正最終幾批料的裝料模式，得到了理想的爐料分布和料面形狀。本次測量得到的無鐘布料的基本規律可以指導高爐生產操作。整個裝料和測量時間僅用了24小時，實現了高爐快速開爐和達產的既定目標。關鍵詞高爐，裝料測量，激光網格，布料規律1前言

為了摸索本廠設備、原料條件下的高爐無鐘布料規律，國內外大量高爐在投產時都進行了開爐裝料的實際測量，在開爐裝料過程中和投產以后用實測的數據指導布料操作，取得了順利開爐和迅速達產的效果。以往的測量方法費工、費料，耗時長，延緩開爐時間。

寶鋼新高爐(主要指2高爐與4高爐，以下同)的容積均為4700m3以上，采用了串罐式元料鐘爐頂設備。為了充分發揮無料鐘布料的優越性，使高爐實現高產、優質、低耗、長壽，需要研究和把握無料鐘布料的基本規律。在高爐開爐裝料過程中采用了北京神網創新科技有限公司的激光網格結合攝影與攝像的新方法在線進行了開爐裝料測量。由于有4號高爐開爐裝料測量的經驗，準備工作充分，經雙方人員共同努力，順利地完成了開爐裝料測量工作，取得了滿意的結果。根據寶鋼2高爐的實際狀況和快速裝料開爐的要求，實際裝料和測量過程總共用了24小時。

2開爐裝料測量的內容和方法2．1高爐開爐裝料測量的內容和過程

寶鋼新高爐均采用的是串罐式無鐘爐頂，為了考察開爐使用的原料的布料特性，根據開爐裝料測量研究方案的要求，開爐裝料測量的內容如表1所示。

2．2高爐開爐裝料測量的過程

寶鋼新2高爐開爐裝料測量工作從2023年12月4日開始，至2023年12月6日終止，整個裝料和測量過程一共用了24小時。由于準備工作充分、裝料測量計劃周密，各方協同密切，整個裝料過程和測量工作有序進行，順利地完成了爐料填充及裝料測量的預定任務。

3測量裝置

3．1激光網格的設計與安裝

根據本次測量的需要設計了寶鋼新高爐爐內激光網格，見圖1。

3．1激光器的安裝

根據生成爐內激光網格的要求設計制造了專用二十束激光發射器。在溜槽檢修孔和對面的小人孔處相對安裝兩臺激光發射器。兩臺激光器發出的40束激光在高爐內交織成所需要的激光網格。安裝在小人孔上的激光發射器和形成的爐內激光網格見圖2。

3．2攝像機和圖像采集系統

采用攝影、攝像技術，在高爐裝料時錄制和拍攝爐內以激光網格為背景的料流和料面圖像，人員不用進入爐內就能進行測量作業，降低了人員的勞動強度，提高了測量效率。開爐測量作業與高爐裝料同步進行，開爐裝料測量時間大為縮短。這種測量方法對布料過程和料面沒有干擾，測量結果記錄了無鐘布料的真實狀況，大大提高了測量的確鑿性。

攝像系統由微型攝像機、錄像機、監視器和電腦數字圖像采集系統等部分組成。點火孔處安裝的固定攝像機見圖3。攝像機通過視頻電纜與錄像機連接，攝制的圖像錄制在錄像帶和電腦硬盤上。操作人員可以通過監視器觀測布料的全過程，并根據需要對攝像頭的位置進行調整。錄像機和電腦數字圖像采集系統見圖4。

用攝像機拍攝的兩臺激光發生器在2號高爐爐內織構出激光網格和料面的圖像見圖5。用計算機對錄制存儲的圖像進行分析和數據處理得到料流軌跡和料面形狀的數據。

3．2送風和排塵裝置

在高爐裝料過程中產生大量粉塵，這些粉塵會影響測量時攝像和攝影的效果。在裝料后期，由于濃重的粉塵遮擋住光線，攝不到滿意的爐內圖像。為了保證2號高爐快速裝料和測量，在2號高爐安裝了送風和排風裝置。本次測量中，在爐頂四個上升管的檢修孔處各安裝了一臺Ф600風機排塵，同時在溜槽檢修孔安裝了兩臺風機向高爐內送凈風。圖6是安裝在爐頂溜槽檢修孔處向高爐內送清潔風的軸流風機，圖7是安裝在爐頂上升管處的向外排出粉塵的軸流風機。測量實踐說明，采用送凈風及排塵措施能加速排塵、改善攝像的畫面質量。

4測量結果

4．1高爐料罐的最大裝焦量和FCG曲線的測定

料罐容量標定可以測定料罐的實際最大裝焦量，確定最大批重。寶鋼2#高爐的下料罐容積為80m3，最大裝焦量的標定結果為43．35噸。此次測量料罐最大裝焦量時的罐內焦炭裝填狀況見圖8，上密閥完全開啟的圖像見9。由圖8和圖9中可見料面上方有上密閥運動的空間，均、排壓管道也在料面的上方裝料過程中測定了焦炭與礦石的排料流量與料流調理閥開度的FCG曲線，確定了適合的調閥性能關系。

4．2焦炭和礦石的料流軌跡曲線

用爐頂點火孔處安裝的攝像機攝取以激光網格為背景的料流軌跡圖像，同時錄制到錄像帶和電腦硬盤上。采集料流通過激光網格時的圖像，用計算機處理所采集的圖像，得到不同角度的料流軌跡曲線和數據。焦炭和礦石的料流通過激光網格的圖像見圖10、圖11。焦炭和礦石的料流軌跡測量結果見圖12、圖13。

4．3焦炭和礦石的料面形狀

高爐的料面形狀和徑向礦焦比的分布，是影響煤氣流分布的主要因素。通過測量礦石、焦炭的料面形狀可以了解料層厚度和爐料在徑向上的礦焦比分布狀況。依照測量得出的料流軌跡曲線和數據校正最終幾批料的裝料模式，得到了理想的爐料分布和料面形狀，為順利開爐和快速達產創造了有利條件。

從第69批開始進行料面形狀測量。每次裝完料后，用排風扇排出爐內的粉塵。等到爐內料面和激光網格能看明白時，用攝像機和數碼相機攝錄下激光網格與料面交點的圖像，經過圖像處理得到高爐內的料面形狀的數據。本次測量共攝錄了最終5批料的9個料面形狀的影像資料。

現場拍攝的料面形狀照片見圖14、圖15，料面形狀的測量結果見圖16。

5高爐開爐實績

高爐開爐后一流指標的實踐過程是一個由開爐技術和高爐加強冶煉技術的綜合蛻變結果，且存在著明顯的變化規律和特別性。

高爐的開爐結果狀況離不開設備條件、操作水平和生產物流的平衡要求。基于高爐操業技術的進步和諸多因素的影響，產生了如圖17所示的高爐開爐快速高產實績推移曲線。二座高爐均成功實現了快速達產目標，且二高爐的達產時間較四高爐達產提前了2天，這是寶鋼六次開爐中最好的水平。

寶鋼高爐開爐后的快速噴煤比提升過程主要分成三個階段：首先是高爐送風后第三天的投入噴煤階段，其次是煤比穩步提升階段，并經過噴煤設備的磨合期和操業制度的優化調整，最終實現200kg／t以上的穩定階段，有關寶鋼新高爐快速噴煤和提升過程見圖18所示。二高爐的噴煤比的提升速度和高煤比水平較四高爐均有明顯的提高。

6結論

①2023年4月和2023年12月寶鋼新高爐采用激光網格結合攝像和數碼攝影新方法進行了開爐裝料測量，均取得了滿意的測量結果。②通過測量不僅得到了料罐最大裝焦量，而且還確定了適合的調閥性能關系。

③用激光網格作為參照系，取得了溜槽在不同角度時焦炭、輔料和礦石的料流軌跡圖像。通．過計算機對圖像進行處理，得到了料流軌跡的曲線和數據。④用激光網格作為參照系，獲得了最終五批料料面形狀的圖像，通過計算機處理得到了最終5批料的九個料層的料面形狀圖和數據。

⑤依照測量得出的料流軌跡曲線和數據校正最終幾批料的裝料模式，得到了理想的爐料分布和料面形狀，為順利開爐和快速達產創造了有利條件。⑥整個裝料和測量時間僅用了24小時，實現了寶鋼新高爐快速開爐的既定目標。

⑦本次測量得到的無鐘布料的基本規律可以指導高爐生產操作，為編制高爐布料數學模型奠定了基礎。⑧通過開爐料填充方法的調整和高爐操作技術的優化，新高爐均實現了快速達產達標的目標。

6結論

①2023年4月和2023年12月寶鋼新高爐采用激光網格結合攝像和數碼攝影新方法進行了開爐裝料測量，均取得了滿意的測量結果。②通過測量不僅得到了料罐最大裝焦量，而且還確定了適合的調閥性能關系。

③用激光網格作為參照系，取得了溜槽在不同角度時焦炭、輔料和礦石的料流軌跡圖像。通．過計算機對圖像進行處理，得到了料流軌跡的曲線和數據。④用激光網格作為參照系，獲得了最終五批料料面形狀的圖像，通過計算機處理得到了最終5批料的九個料層的料面形狀圖和數據。

⑤依照測量得出的料流軌跡曲線和