[发明专利]一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置

说明书

本发明提供一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置，属于冶金熔体成分检测领域。该装置包含脉冲激光器、光谱仪和光电探测器、时序控制器、同轴采集光路、铁水在线取样设备和计算机等主要组成部分，通过激光诱导击穿光谱技术对铁水硅含量进行在线快速检测，其特点为无需制样、分析速度快和分析频率高。通过本发明可以大大缩减炼铁厂铁水硅含量的分析时间，增加铁水硅含量的检测频率，实现铁水硅含量的实时监控，从而有利于高炉工长及时对高炉操作参数做出调整，使高炉铁水硅含量降低并维持在较低水平。本发明有利于钢铁企业进一步降低生产成本，节能减排，对于实现钢铁企业智能化和绿色生产有重大价值。

技术领域

本发明涉及冶金熔体成分检测技术领域，特别是指一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置。

背景技术

高炉低硅冶炼是20世纪后期提出的一项炼铁新技术，降低铁水硅含量有利于降低吨铁能耗和炼钢渣量，目前钢铁企业炼铁过程中通过离线检测的方式对铁水硅含量进行检测，具体做法是：高炉出铁时，炉前工在撇渣器出口处使用样品勺取铁水样，待铁水样在空气中凝固后，将样品送至光谱化验室分析，其中还需要提前对样品进行打磨处理，光谱化验室使用火花直读光谱仪对铁水样品进行元素分析，最后检测工程师将结果反馈给高炉工长。通常以上整个分析过程耗时20分钟到1小时，分析时间经常受到现场工作人员的工作效率的影响。因此，通过常规检测方法得到的不及时检测结果对于指导高炉工长控制铁水硅含量的意义不大。

在钢铁企业的成本压力和国家节能减排需求越来越大的情况下，急需开发一种新的能够实现铁水硅含量在线快速检测的装置，缩短检测时间，提高炼铁效率，为高炉低硅冶炼操作提供及时、准确的检测结果作为支撑。

激光诱导击穿光谱(简称LIBS)技术是近年来新兴的一种利用激光激发等离子体，通过检测等离子体发射光谱对元素成分进行快速检测的技术，该技术可以实现对气体、液体和固体样品的原位、在线、快速成分检测，分析速度快，无需样品制备，在工程分析方面展现出较大的应用潜力。但是目前关于LIBS的设备大都是面向室内近距离检测应用，而钢铁企业工作环境恶劣，高炉出铁过程时常伴随着较大的粉尘污染和较强的高温辐射，而且铁水在铁水沟内流动时伴随着液面波动，这些都给LIBS技术在炼铁现场应用带来了干扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置，实现在高炉炼铁过程中对铁水沟中流动铁水的硅含量进行在线检测，为高炉工长提供及时的检测结果，基于此对高炉作业参数作出合理调整，将铁水硅含量控制在较低水平。

一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置，其特征在于：装置安装在铁水沟正上方，由铁水样在线采集系统、激光发射系统、时序控制系统、光谱采集与探测系统、同轴采集光路系统组成，各系统均与计算机相连。计算机内设有定量化分析系统，包括光谱背景去除、谱峰识别、特征谱线提取、已开发的定标模型及硅含量计算等模块，可以实现光谱的自动解析和硅元素含量推算，在短时间内准确给出当前铁水中硅元素的含量。

进一步地，为避免铁水沟26中铁水水位波动的影响，本装置单独设计了铁水样在线采集系统，首先进行铁水样在线采集，其次进行激光激发等离子体，然后通过光谱分光和探测器探测得到等离子体发射光谱的强度，最后通过预先设计的定量分析程序对等离子体发射光谱进行解析得到铁水硅含量值。