浅析铁水自动化分析系统的应用.pdf

382023年第2 期南钢科技与管理浅析铁水自动化分析系统的应用田力（科技质量部）摘要：铁水自动化分析系统是一种应用先进机器人技术和计算机技术的在线分析系统，系统以机械手为载体，通过智能运行管理软件，自动安排各工位高效运行。铁水分析从样品接收、样品加工、样品表面控制、样品分析、样品归档、分析数据上传等一系列过程实现自动化。对钢铁生产中的铁水进行快速准确的分析和检测，提高生产效率和质量。文章介绍了铁水分析自动化系统的相关技术及优缺点，更结合南钢当前应用实际，阐述了铁水自动化分析系统应用后的影响。关键词：铁水自动分析系统应用Application Analysis of the Automatic Analysis System for Hot MetalTIAN Li(Sci-tech and Quality Department)Abstract:The automatic analysis system for hot metal is an online analysis system that applies advanced robot and com-puter technology.The system uses a manipulator as the carrier,which automatically arranges the efficient operation ofeach work station through intelligent operation management software.The automation of hot metal analysis is realizedthrough a series of processes,including sample receiving,processing,surface control,analysis,archiving,and analysisdata uploading.The rapid and accurate analysis and detection of hot metal in iron and steel production can improve pro-duction efficiency and quality.This article introduces the relevant technologies,advantages and disadvantages of the hotmetal automatic analysis system,and expounds on the impact of the application of the hot metal automation system basedon the current application practice of NISCO.Keywords:Hot Metal,Automatic Analysis System,Application前言随着各行业技术水平的不断提高，对钢材的质量和性能提出了更高的要求,钢水的冶炼水平直接关系到钢材的质量和性能。铁水作为钢水冶炼的原料,其质量的好坏对炼钢质量起着重要作用。铁水的成分分析是决定铁水生产质量的重要因素，能够为现场铁水生产提供重要的数据基础。于此同时随着炼钢技术的不断进步，炼钢冶炼周期也不断缩短，对铁水分析的速度也提出了更高的要求。因此综合考虑分析质量和分析效率等多方面因素，开发铁水自动化分析系统是当前钢铁生产领域的一个热门研究方向1铁水自动化分析系统的组成铁水自动化系统以机械手为载体通过智能运行管理软件自动安排各工位高效运行。铁水分析从样品接收、样品加工、样品表面控制、样品分析、样品归档、分析数据上传等一系列过程实现自动化，对铁水样品进行快速、准确的分析。铁水自动化分析系统的技术原理主要包括风动送样系统、样品处理及分配系统、铁水分析系统、数据处理系统和Vision可视392023年第2 期南钢科技与管理系统、样品标记及归档系统统等方面 O1.1风动送样系统风动送样系统是铁水自动化分析系统的第一步，它主要用于铁水样品的传输，铁水自动化分析系统包含3 套风动送样系统，炉前取样人员将取好的样品放置在专用的样盒内，然后通过压缩空气和管道将样盒传输至化验室，自动系统通过取样人员在发送样品时输人的样品编号信息，对样品进行识别，再通过机械手臂抓取样品1.2样品处理及分配系统当样品到达化验室后，可以通过样品处理及分配系统根据样品代码对样品进行识别，然后将样品进行自动制备和传输。自动线上主要设备包括全自动铣样机2 台、ABB机械手1 套以及传送皮带3 条。1.3铁水分析系统铁水分析系统的主要功能是利用分析设备对制备好的样品进行成分分析。铁水分析系统通常由多种分析仪器组成，包括原子吸收光谱仪、荧光光谱仪、离子色谱仪等。这些分析仪器可以通过不同的分析方法来分析铁水样品的成分，并将分析结果传输至数据处理系统。1.4数据处理系统数据处理系统的作用主要是对铁水分析结果进行处理和分析。数据处理系统通常由计算机软件和硬件组成，可以对分析结果进行自动化处理、统计和分析，并生成相应的报表和图表。1.5Vision可视系统、样品标记和归档系统Vision视觉系统是对加工后的样品进行表面质量判定，样品合格就进人下一道工序，否则样品将作为废样处理。样品标记和存档系统主要负责样品信息的自动打印和分类存档，分析结果正常的样品，按生产日期顺序摆放，分析结果异的常样品单独摆放，便于事后复样分析。其主要装置包括Vision可视系统、激光打印装置、全自动留样装置。2铁水自动化分析系统工作流程铁水自动化分析系统工作流程如图1 所示：取好的样品要对表面进行处理，去除样品表面残留的尾柄以及毛刺。将样品装人样品盒再通过风动送样系统传输至化验室。样品到达化验室后，采用铣样机铣削试样表面。利用视觉系统对样品加工表面进行检测和判断。如果不合格,则判定为废样；如果样本合格，机械手会将样本放在传送带上，然后传送到X射线荧光光谱仪进行分析。分析完的样品，激光打标机在其表面打印样品编号、生产日期等信息，最后进行归档和处理，并发送测试数据至上位机。发送柜送样实验室接收柜接收自动取样智能视觉自动识样品自动制备No报警提示并自动通知合格样品炉前重新取样Yesx荧光分析结果发送样品标记自动放入留样柜图1工作流程图402023年第2 期南钢科技与管理本系统根据工作平面内分析检测设备的特点统一合理的布局。工业机器人装备的协调调配能力得到充分发挥，保证发挥每一台设备的运行效率。使其能够在多个样品同时到达时，依然能够快速的完成分析任务 2 ，并且做到了便于集中管理和设备维护。检测过程中充分发挥计算机的通讯数据采集能力和局域网数据高速通讯功能3铁水自动化分析系统的优缺点3.1铁水自动化分析系统的优点：(1)高效便捷。铁水分析自动化系统可以对铁水样品进行快速、准确的分析，减少人工分析的时间和误差，从表1 可以看出，自动分析和传统手工分析相比，用时减少将近一倍。表1手工分析和自动分析时间对比表（单位：秒）对比取样制样冷却试样表面识别分析及数据处理总计手工分析402002000400840自动化40120020300480(2)可靠性高。与人工分析相比铁水分析自动化系统的可靠性更高，能减少人为因素造成的误差，（3）自动化程度高。铁水分析自动化系统可以实现对铁水样品的自动取样、自动分析和自动控制，从而提高生产效率（4)数据处理能力强。铁水分析自动化系统可以将分析结果进行自动化处理和分析，生成相应的报表和图表，帮助炼铁厂进行质量控制和生产管理。3.2铁水自动化分析系统的缺点：（1)成本高。铁水分析自动化系统的成本比传统的人工分析高，需要投入大量的资金进行研发和生产，同时，系统的维护和保养也需要一定的成本。(2)技术人员要求高。铁水分析自动化系统的操作和维护需要专业的技术人员，如果技术人员不够熟练或者操作不当，会对系统的准确性、稳定性造成影响。（3)抗干扰能力弱。铁水分析自动化系统受外界环境因素的影响较大，如温度、湿度、灰尘、震动等因素，需要进行严格的环境控制。（4)校准维护周期短。铁水分析自动化系统需要定期校准和维护，否则，会对系统的精确性、可靠性造成影响。4自动分析系统投产运行情况南钢铁水自动化分析系统自开始调试运行以来,经过现场技术人员的努力，进行了设备调整、程序优化等多项工作，系统正常运转率达到90%以上，系统状态趋于稳定。4.1单体设备运行(1)对自动分析系统新增X荧光光谱仪进行精度和稳定性测试，达到技术协议要求。（2）铣样机制样时间3 5 S，样品表面符合分析要求，制样成功率达到99%以上。（3)风动送样系统连续测试2 0 0 个样盒，成功率1 0 0%。（4）机械手臂运行、自动开盖器、视觉拍照、传送皮带等设备进行连续测试，正常运转率90%以上。（5 对系统中的安全装置、报警装置、安全锁等进行测试，有效率1 0 0%。4.2自动分析系统的分析时间及分析能力对自动分析系统进行单个样品分析时间测试，从样品到达化验室开始到分析数据自动报出为止，样品平均用时48 0 s。用两台荧光光谱同时满负荷工作的状态进行分析能力强度测试，每个小时可以分析样品1 5 个，全天2 4小时可以分析样品3 6 0 个，完全可以满足炼铁高效、高产需求。412023年第2 期南钢科技与管理5结论(1)在未来的发展中,需要进一步加强铁水分析自动化系统的研发和应用，降低系统运行故障率,更好的服务现场生产。(2)加强铁水分析自动化系统的标准化和规范化工作，建立完善的技术规范和质量控制标准，使其应用稳定性、可靠性得到提高。(3)加强人才培养和技术创新工作,培养一支高素质的铁水分析自动化系统研发和应用人才队伍，推动技术创新和应用发展，为钢铁产业转型升级提供坚强支撑和保障（上接第3 3 页）界面明显,所以超声波在界面处的反射强度,前者较后者弱。A扫图中的偏析波形没有夹杂物的波形清晰且强度高，从而C扫图谱中偏析显示出的椭圆形或长条形边缘没有夹杂物呈现出的图形规则，且偏析在C扫图中呈现出的图谱边部颜色递进。（2)轴心部显微孔隙、疏松、裂纹因轧制被延伸，在轧向有一定长度,并且具有连续性特征，而夹杂物一般不连续。显微孔隙、疏松、裂纹与金属基体界面比夹杂物与金属基体界面明显且杂乱，所以超声波在界面处的反射除了比夹杂物强外，在A扫图中显微孔隙、疏松、裂纹的伤波在横坐标的时间轴会多处显示，另外夹杂物对底波影响不大，而显微孔隙、疏松、裂纹影响较重。显微孔隙、疏松或裂纹在C扫图中显示不规则,图谱边缘零散，与规则的夹杂物图谱易于区分。6结论(1)夹杂物的A扫波形波峰有小分枝、峰尖,降低仪器灵敏度时，移动探头时，伤波幅度下降很快以铁水自动化分析系统可以为钢铁工业的发展提供更多的支持和帮助。随着科学技术的发展和应用，铁水自动化分析系统将得到更广泛的应用，实现更高效、智能化和可持续的生产过程。参考文献：1 黄东红.钢铁企业铁水分析自动化系统的设计与研究 D.华中科技大学，2 0 0 9.2马敬军，魏建华，吕文宇.钢铁企业铁水分析自动化系统的研究与应用 J.机械与电子，2 0 1 0，2 7（2)：16-19.及C扫描图分别呈现规则的椭圆形或长条形。显微孔隙、疏松或裂纹的A扫波形伤波呈束状，波底宽大，波峰分枝，移动探头时，伤波的下降速度比夹杂物伤波迟缓很多且C扫描图显示不规则，缺陷边缘零散。偏析的A扫波形波形虚幻,顶部不清晰，波形与夹杂相似，缺陷回波波底宽小且不独立以及C扫描图呈现椭圆形或长条形，缺陷边缘不规则。晶粒粗大或组织不均匀的A扫波形草状波，对底波影响严重，第一次底波波幅低以及C扫描图呈现草状弥散分布。（2）通过分析水浸探伤典型缺陷的A扫波形和C扫描图的特征，能够在探伤过程中及时准确地判断缺陷类型。解决了以往缺陷解剖分析时间周期长的问题，同时给生产提供指导，改进工艺,进一步提升南钢高标轴承钢的品质。参考文献：1牛俊民，蔡晖.钢中缺陷的超声波定性探伤（第2版）【M】.北京.冶金工业出版社，2 0 1 2.