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電弧爐煉鋼在線檢測系統技術規范

1范圍

本文件規定了電弧爐煉鋼在線檢測系統技術的原理、子技術的設備工藝氣源、操作要求以及安全要

求。

本文件適用于鋼鐵企業電弧爐煉鋼工序的在線檢測系統技術的設計、安裝、運行和管理。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T3864工業氮

GB/T3863工業級氧氣

GB4793-84電子測量儀器安全要求

JB/T9266-1999顯示儀表溫度測量范圍

GB/T32854工業自動化系統與集成制造系統先進控制與優化軟件集成

SJ/T11562-2015軟件協同開發平臺技術規范

SJ/T11615-2016網絡數據采集分析軟件規范

GB/T7932-2003氣動系統通用技術條件

GB/T3766-2001液壓系統通用技術條件

GB/T11291.1-2011工業環境用機器人安全要求第1部分：機器人

GB/T25929-2010紅外線氣體分析器技術條件

JJG-968-2002煙氣分析儀檢定規程

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

連續在線測溫技術Continuousonlinetemperaturemeasurementtechnology

連續在線測溫技術是以紅外測溫傳感器為核心，通過連續在線測溫噴槍排開鋼液表面障礙物，經連

續在線測溫數據處理軟件獲取鋼液溫度，可以實現電弧爐冶煉過程鋼液溫度連續或間斷式在線測量的技

術。

3.2

爐門測溫取樣機器人技術Robottechnologyforfurnacedoortemperaturemeasurementandsampling

煉鋼電弧爐爐門測溫取樣機器人技術是以機器人為核心，在電弧爐冶煉過程中在爐門處使用機器人

通過測溫取樣槍對電弧爐進行自動測溫和取樣操作的技術。

3

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3.3

煙氣分析技術Off-gasanalysistechnology

煙氣分析技術是以紅外線氣體分析儀為核心，對電弧爐生產過程中產生的煙氣成分、溫度、流量進

行監測和分析的技術。

3.4

紅外測溫傳感器Infraredtemperaturesensor

紅外測溫傳感器是利用紅外測溫技術，實現非接觸式測溫的器件，通過測溫儀的光學系統測量被測

物體發射出的紅外能量，并在探測器上轉換為電信號，進而實現輸出。

3.5

連續在線測溫噴槍Continuousonlinetemperaturemeasurementlance

連續在線測溫噴槍是指安裝于爐壁或爐后的集束射流型噴槍或超音速型噴槍，其槍頭距離電弧爐熔

池上方適宜高度，用于向電弧爐中噴吹O2、N2或O2-N2混合氣體，以吹開渣面、廢鋼等障礙物并防止槍

口堵塞。

3.6

接觸式測溫Contacttemperaturemeasurement

接觸式測溫是電弧爐煉鋼工業中常用的測溫方式，即將內置電熱偶的測溫探頭插入鋼水內，通過讀

取電熱偶回路上的溫差電勢從而獲得鋼水溫度。一般電弧爐測溫操作都是通過爐門進行的。

3.7

測溫取樣槍TemperatureMeasuringandSamplingLance

測溫取樣槍是用于支撐探頭并與探頭共同完成鋼水測溫、取樣操作的重復使用的裝置，整體為直的

或中部有折角的桿狀，端部為一定長度的細直棒結構，端部直徑與中空多層牛皮紙卷內徑匹配。

3.8

六軸機器人(機械臂)Six-axisRobot

六軸機器人是指具有6個關節合成實現末端運動的6自由度動作的串聯式機械手。通過伺服電機通

過諧波減速器、同步帶輪等驅動各個關節軸擺動或旋轉，具有較大靈活性，可以驅動一定重量的對象或

工具到達機械手有效工作范圍內的任意位置，并在任何方向定向對象或工具。

3.9

紅外線氣體分析儀infraredgasanalyzer

紅外線氣體分析儀是一種沒有色散光學元件的電光光度儀器。它由紅外輻射光源、紅外線檢測器及

通過試樣流的氣室組成,用以測量被測組分對紅外線特征光譜的吸收程度，并分析氣體組成。

4連續在線測溫技術要求

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4.1一般要求

該技術包括控制系統、供氣系統和采集系統；其中采集系統包括爐壁噴槍、連接裝置、保護玻璃和

紅外測溫傳感器；供氣系統包括吹掃氣源、測溫氣源、O2源、吹掃氣閥組、測溫氣閥組和氧氣閥組；

控制系統包括上位機和信號轉換器。

4.2氣源及通用設備要求

4.2.1氣源采用的氮氣和氧氣應按照GB/T3864、GB/T3863進行制備。

4.2.2氣體閥門站應包括供氣管路、控制、檢測儀表用氣管和儀表閥門。

4.2.3控制閥門的遠傳信號輸入應設在主控室，并在操作臺上進行顯示。

4.2.4閥門站內主氣源應有壓力調節、快速切斷、壓力檢測等控制措施。

4.2.5主氣源分配給若干支管，支管上均應分別安裝有流量檢測、調節，壓力測量等控制措施。

4.2.6控制閥組應可手動操作以防止控制系統失效出現安全事故。

4.2.7EAF各種工藝過程的工作參數，均應配備檢測儀表，所有被檢測參數應輸入到基礎自動化控制

系統，并可以隨時調用。

4.2.8管道需定時更換，管道間焊接應保證嚴密。

4.3紅外測溫傳感器要求

4.3.1測溫范圍應滿足JB/T9266-1999。

4.3.2設備正常工作條件見表1。

表A.1正常工作條件

工作環境溫度工作環境濕度電源電壓磁場強度預熱時間

0~65℃≤95%（85%~110%）U≤0.6T≥15min

4.3.3紅外測溫傳感器的測溫裝置應采用光纖雙色測溫儀。

4.3.4紅外測溫傳感器應安裝在連續在線測溫噴槍尾部，并在探頭前方放置不小于5mm厚度的透明石

英玻璃片。

4.3.5紅外測溫傳感器應能夠將測溫數據轉換為電信號的形式，并通過信號線與PLC柜相連，進而被

上位機讀取并在操作臺上顯示。

4.3.6紅外測溫傳感器應便于快速更換。

4.3.7設備使用應安全達標，滿足GB4793-1984要求。

4.4噴槍要求

4.4.1噴槍形式包括超音速型噴槍和集束射流型噴槍。

4.4.2應配有流量在線監測系統，壓力流量出現異常時應進行相應處理措施。

4.4.3噴吹位置包括爐壁氧槍、EBT氧槍，其槍頭距離電弧爐熔池上方0.5m以上。

4.4.4混合氣體在槍體內的最大設計流速不應超過50m/s。

4.4.5噴孔出口馬赫數應在1.4~2.2。

4.4.6噴孔大小應不小于在該位置處的光點尺寸（測溫儀測量點的面積）。

4.5軟件要求

4.5.1軟件開發過程應通過軟件協同開發平臺與電弧爐生產其他控制軟件協同進行，應滿足SJ/T

11562-2015的要求。

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4.5.2匯編軟件需要與電弧爐整體自動化系統集成，實現制造系統先進控制與優化軟件集成，應滿足

GB/T32854的要求。

4.5.3軟件應具備網絡數據采集分析功能，可以實時的讀取，調用并記錄電弧爐生產過程中的各項參

數，應滿足SJ/T11615-2016的要求。

4.5.4由紅外測溫傳感器得到的溫度輸出至上位機后，經軟件處理后顯示在操作臺。

4.5.5軟件應具備長期記錄與自學習的功能，在使用過程中不斷優化測量精度。

4.6工藝要求

4.6.1測溫時噴槍采用的氣體流量應當保證能夠吹開渣面，廢鋼等障礙物，同時防止流量過大吹開鋼

液侵蝕耐材。

4.6.2在不測溫時，噴槍中應保持一定流量的保護氣流，以防止槍口堵塞沾渣。

4.6.3應通過控制系統自動或手動切換噴槍中氣體介質、調節流量大小，并配有相關安全應急設施。

4.6.4測溫位置應盡可能避開電弧爐加料與出鋼位置，應盡量選取在溫度波動變化小，受工藝操作影

響小的位置。

4.6.5電弧爐操作制度（吹煉時間制度、原輔料加入制度）照原工藝操作。

4.7操作要求

4.7.1冶煉開始后，控制系統發出鋼液溫度測量信號，系統采用連續性測溫模式，確定測溫時間；控制

系統根據電弧爐內冶煉階段確定測溫氣體的供氣量，測溫氣閥組工作，按照確定后測溫氣體供氣量向所

述電弧爐進行供氣，測溫氣體由測溫氣源經連接裝置的主射流入口供應至爐壁噴槍，爐壁噴槍產生超音

速測溫氣體射流，排開爐膛內的含煙爐氣，穿透電弧爐內鋼液表面的泡沫渣層，并在射流沖擊區產生裸

露的鋼液面；超音速測溫氣體的射流穩定不低于5s后，使裸露鋼液和紅外測溫傳感器之間形成純凈的測

溫氣體射流通道；

4.7.2紅外測溫傳感器開始工作，接收鋼液溫度特征信號，溫度測量信號經信號轉換器傳輸至上位機，

經上位機處理后得到所測鋼液溫度值；測溫過程中，上位機每隔10s顯示一次所測鋼液的溫度值；每測

溫10min時間，上位機啟動吹掃氣閥組清掃一次保護玻璃，清掃氣源流量為100Nm3/h，清掃時間不低于

5s。

5爐門測溫取樣機器人技術要求

5.1一般要求

煉鋼電弧爐爐門測溫取樣機器人系統由機器人本體系統、測溫取樣槍、探頭存放系統、探頭回收系

統、備用槍體系統、支撐系統、動力與控制系統、防護系統共8個部分構成。

其中，機器人本體、測溫取樣槍、支撐系統、動力與控制系統、防護系統為必要裝備，組成基本的

機器人測溫取樣系統。探頭存放系統、探頭回收系統、備用槍體系統為可選裝備，與基本的機器人測溫

取樣系統共同組成完整的測溫取樣機器人系統。

5.2機器人本體要求

5.2.1機器人本體即為六軸機器人（機械臂），由機器人生產廠家整體生產制造的通用設備，其功能

是以測溫取樣槍為末端工具，安裝測溫或取樣探頭，完成測溫取樣動作。

5.2.2機器人的機械本體應包含基座、腰部、大臂、小臂、腕部、夾持器（手部）部件，內部應包含

伺服電機、諧波減速器（同步帶輪）及動力控制線纜等模塊。

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5.2.3機器人的工作空間、有效負荷、運動精度、運動特性，動態特性等基本參數和性能指標需滿足

測溫取樣動作的需要。

5.3測溫取樣槍要求

5.3.1測溫取樣槍應為適用于機器人操作的專用測溫取樣槍。

5.3.2功能上可分為專用測溫槍、專用取樣槍和通用測溫取樣槍3種類型。一般煉鋼電弧爐爐門測溫

取樣機器人系統使用通用測溫取樣槍，即測溫探頭和取樣探頭都可以正常安裝，并由探頭種類決定測量

功能。

5.3.3結構上分為整體式測溫取樣槍系統和分段式測溫取樣槍系統2種類型，可根據需求選擇。

5.4探頭柜要求

5.4.1探頭柜應具有存儲探頭，并與測溫取樣槍配合完成自動安裝探頭的功能。

5.4.2探頭柜應具備2種及以上探頭的混合存儲功能，或者由2臺及以上探頭柜配合工作，應具備方

便的探頭裝填功能。

5.4.3結構上可分為框架式探頭柜和彈夾式探頭柜2種類型。框架式探頭柜提供被動式的探頭選擇和

就地安裝功能。彈夾式探頭柜能夠主動選擇需安裝的探頭，并在固定位置安裝。

5.5探頭回收裝置要求

5.5.1探頭回收裝置應具有將探頭從測溫取樣槍前端摘除的功能，并能夠臨時保存摘除探頭。

5.5.2結構和功能上可分為主動式探頭回收裝置和被動式探頭回收裝置2種類型。

5.6備用槍托架要求

備用槍托架應能夠同時存儲、管理一定數量的備用測溫取樣槍，協助測溫取樣槍更換，并為替換下

的探頭測溫取樣槍提供冷卻條件。

5.7支撐系統要求

5.7.1支撐系統應能為機器人提供固定底座和支撐，并保證機器人動作過程中的平衡和穩定。分為固

定式底座和軌道底座2種類型，相應的測溫取樣機器人系統可分為固定式測溫取樣機器人系統和移動式

測溫取樣機器人系統。

5.7.2固定式支撐系統包括：地基、立柱支架和機器人底座。底座應為立柱結構。

5.7.3移動式支撐系統包括：地基、底座、軌道、拖鏈線纜。底座應連接準備工位和測量工位，具有

驅動裝置、剎車器、軌道清障裝置、防傾覆結構。軌道兩端應設置硬限位塊和接近開關。拖鏈線纜應于

內部鋪設電纜和氣管，并將活動端連接到機器人底座上。

5.8動力與控制系統要求

5.8.1動力系統應具有驅動機器人運動的功能，動力來源可以為氣動、液壓或者電動。控制系統應具

有指令下達、信號采集、邏輯判斷、系統動作控制、數量記錄等功能，操控完成爐門測溫取樣操作。

5.8.2氣動驅動的機器人，其氣動系統應符合GB/T7932-2003的規定，液壓驅動的機器人，其液壓系

統應符合GB/T3976-2001的規定。

5.8.3控制系統應保證機器人的指令與動作協調一致，各軸運動平穩正常。

5.9防護系統要求

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5.9.1防護系統用于保障測溫取樣機器人各系統在高溫、噴濺、粉塵、電磁環境下長期穩定運行，按

照保護方式分為被動防護系統、主動防護系統2種類型。

5.9.2被動防護系統應包括：柔性防塵防火服、剛性防塵防火盔、擋渣板（墻）、防塵棚；

5.9.3主動防護系統應包括：氣冷（水冷）散熱系統、軌道吹掃系統。

5.10系統安裝位置

5.10.1系統主體應共同安裝在煉鋼電弧爐爐門中軸線的同一側。

5.10.2機器人本體、測溫取樣槍、探頭柜、探頭回收裝置、備用槍托架、支撐系統、防護系統應布置

在煉鋼電弧爐爐前平臺避開正對爐門的位置，遠離爐門槍、兌鐵車等爐前設備。

5.10.3控制系統主體，應本著不妨礙現場生產、便于工作人員操作及安全可靠的原則安裝在機器人同

側臨近的電器室、控制室或防護棚內，并靠近機器人本體。

5.11安全要求

5.11.1機器人的基本安全要求應滿足GB/T11291.1-2011的規定。

5.11.2機器人的操作機、控制系統、動力源都必須有接地點。若不能明顯表明接地點，應在其附近標

注明顯接地符號。接地點與機器人中因絕緣損壞可能帶電的金屬部件之間電阻不得超過0.1Ω。

5.11.3機器人的工作范圍應有明顯的警示措施。為防止人員意外進入機器人限定空間，應設置警示柵

欄，并在安全防護空間內采用聲光報警裝置發出警報。

5.11.4應設置安全聯鎖，當有人參與的操作未確認完成時，機器人不能夠運動。

5.11.5應具有碰撞檢測和處理供能，即當測溫取樣頭或機器人本體與周邊設備發生碰撞時，不通過任

何外部傳感器，在瞬間檢測出并且使機器人停止，使由碰撞造成的損害降低的功能。

5.12測溫取樣機器人系統的操作要求

測溫取樣機器人系統按以下步驟操作：

a）機器人運動至探頭安裝位置，在測溫取樣槍上安裝探頭。可以手動選擇探頭并將其安裝在測溫

取樣槍上，或讓機器人自動選擇和安裝；

b）機器人通過固定式或軌道式狀態轉移進入爐內，將探頭斜插入鋼水進行測溫和取樣，完成后運

動至探頭回收位置；

c）探頭可以由操作人員手動回收至探頭回收裝置中，或由機器人自動拆除并回收；

d）機器人再次運動到初始位置，以便下次使用。

6煙氣分析技術及要求

6.1一般要求

煙氣分析技術包括煙氣取樣器、煙氣預處理系統、紅外線氣體分析儀、輔助測量系統和控制系統。

煙氣預處理系統包含煙塵過濾器、干燥器、壓力平衡裝置，輔助測量系統包含煙氣溫度測量儀和流量計，

控制系統包含PLC和上位機。

6.2煙氣取樣器要求

6.2.1安裝與取樣位置在電弧爐第四孔水冷彎頭與水冷滑套之間的空隙處。

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6.2.2應具備在高溫下工作的特殊設計，如水冷套管等。

6.2.3應具有自動反向吹掃清潔與初步過濾功能，保證取樣口不被堵塞。

6.2.4取樣過程中應停止任何氣體吹掃。

6.2.5為保證連續測量分析，應同時具備兩套煙氣取樣器，一套進行取樣工作時另一套進行吹掃清潔

待機，自動循環交替使用。

6.3煙氣預處理系統要求

6.3.1應具備除塵、除濕和平衡壓力的功能，為分析儀表提供潔凈樣氣。

6.3.2應具備可再生能力，保證保證系統運行穩定。

6.3.3煙氣預處理時間不長于60s。

6.4紅外線氣體分析儀要求

6.4.1應至少能滿足N2、CO、CO2、H2氣體的測量分析要求，性能滿足GB/T25929-2010的規定。

6.4.2分析示值誤差不超過±5%，重復性不大于2%，系統響應時間不大于15s。

6.4.3儀器正常工作要求

儀器在正常工作條件下應滿足表A.2的要求

表A.2正常工作條件

序號影響量單位工作條件

1環境溫度℃5~40

2相對濕度%≤90

3大氣壓力kPa70.0~106.0

4陽光輻射-無直接照射

5空氣流速m/s0~0.5

6工作位置-按制造廠規定

7通風-按制造廠規定

8機械振動-按制造廠規定

6.4.4分析儀在使用前應經過標準氣的檢定，檢定流程應滿足JJG-968-2002。

6.5輔助測量系統

6.5.1輔助測量系統用于為煙氣分析技術提供煙氣溫度和煙氣流量參數，應具備煙氣溫度檢測裝置和

氣體流量計。

6.5.2煙氣溫度檢測裝置應滿足高溫煙氣測量要求，可使用紅外線檢測法、熱電偶檢測法、光纖檢測

法等，測溫范圍應滿足JB/T9266-1999。

6.5.3氣體流量計應滿足高溫煙氣測量要求，可使用高溫氣體質量流量計。

6.6控制系統

6.6.1應具備良好的可靠性和安全性，能夠保證長期穩定運行。

6.6.2應具備自動控制和遠程診斷功能。

6.6.3能夠對數據進行有效的存儲與備份，保證其完整性與安全性，并提供數據查詢統計與分析功能。

6.7煙氣分析技術操作要求

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煙氣分析運行按以下步驟操作：

a）在電弧爐第四孔處設置爐氣溫度測量儀和煙氣取樣器，在煙道上安裝爐氣流量計，所述煙氣取

樣器通過輸氣管道，經由煙氣預處理裝置，與紅外氣體分析儀連接；所述爐氣溫度測量儀、氣體分析儀

和所述爐氣流量計與PLC連接，PLC與上位機連接，程序初始化，加載數據存儲數據庫。

b）控制系統下達煙氣測量分析指令，煙氣取樣器完成吹掃清潔后，對電弧爐煙氣進行自動取樣。

同時對煙氣的溫度與流量進行測量，并將結果儲存至數據庫。

c）取樣氣體經過煙氣預處理裝置，進行除塵、除濕和壓力平衡后，進入紅外氣體分析儀進行氣體

成分分析，將結果儲存至數據庫。

d）通過所述上位機通過調節控制后，間隔10s~100s，系統循環到步驟a）繼續進行采集。控制系

統對電弧爐冶煉全程進行爐氣成分、溫度、流量的數據分析采集，實現對爐況的連續在線監測。

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ICS77-010

CCSH04

YYB/BTXXXXX—XXXX

中華人民共和國黑色冶金行業標準

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電弧爐煉鋼在線檢測系統技術規范

Technicalspecificationforonlinedetectionsystemforelectricarcfurnace

steelmaking

(征求意見稿)

XXXX–XX-XX發布XXXX–XX-XX實施

中華人民共和國工業和信息化部發布1

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電弧爐煉鋼在線檢測系統技術規范

1范圍

本文件規定了電弧爐煉鋼在線檢測系統技術的原理、子技術的設備工藝氣源、操作要求以及安全要

求。

本文件適用于鋼鐵企業電弧爐煉鋼工序的在線檢測系統技術的設計、安裝、運行和管理。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T3864工業氮

GB/T3863工業級氧氣

GB4793-84電子測量儀器安全要求

JB/T9266-1999顯示儀表溫度測量范圍

GB/T32854工業自動化系統與集成制造系統先進控制與優化軟件集成

SJ/T11562-2015軟件協同開發平臺技術規范

SJ/T11615-2016網絡數據采集分析軟件規范

GB/T7932-2003氣動系統通用技術條件

GB/T3766-2001液壓系統通用技術條件

GB/T11291.1-2011工業環境用機器人安全要求第1部分：機器人

GB/T25929-2010紅外線氣體分析器技術條件

JJG-968-2002煙氣分析儀檢定規程

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

連續在線測溫技術Continuousonlinetemperaturemeasurementtechnology

連續在線測溫技術是以紅外測溫傳感器為核心，通過連續在線測溫噴槍排開鋼液表面障礙物，經連

續在線測溫數據處理軟件獲取鋼液溫度，可以實現電弧爐冶煉過程鋼液溫度連續或間斷式在線測量的技

術。

3.2

爐門測溫取樣機器人技術Robottechnologyforfurnacedoortemperaturemeasurementandsampling

煉鋼電弧爐爐門測