激光测定耐火材料内衬已经在钢铁行业中应用了二十多年。主要是应用于BOF炉。随着速度和准确度的提高,激光测定也用于其它冶金装置。
激光测定用于钢包时,其技术不同于BOF,由于寿命短、原始衬厚度较薄,所以需要频繁的测定。衬越薄越要求较高的准确性。20″炉子砖上的1″误差是5%的误差,在5″钢包砖上的同样1″误差是20%误差。钢包常常显示出较小的临界缺陷,如裂纹、砖剥落和接缝磨损。这就要求较细致的测定。
设 备
激光测定设备包括三个主要元件:一个激光距离测定装置,一台扫描装置,将射束指向表面上的多点,还有一台计算机,控制激光测定仪并处理数据。
激光测距仪在红外线距离内操作而且通常利用穿行的时间计算距离。激光必须准确地调节以便测定热表面。热表面释放的能量在红外线范围内,造成对激光信号的干扰。这就相当于雷雨天听AM广播。寻找的信号消失在背景噪声中。需要大范围的调节和过滤。
扫描装置指挥射束扫过理想的测定区域。该装置输出一个与激光距离读数有关的方位和高度读数。这个方向和数值决定一个矢量,从这个矢量开始利用笛卡儿坐标系统计算测定点的位置。目前的扫描装置利用的是步进电机或旋转镜。扫描装置必须准确地确定射束的方位和高度。定位控制必须是可重复的。计算机是系统的中心控制装置。它作为操作界面,控制硬件,并进行计算,评定被测定的表面。
测定原理
测定过程包括扫描理想的表面,至少扫描三个参考点,这三个点在耐火衬的使用过程中位置是固定的。然后是扫描破损的表面,并与固定参考点联系起来。利用参考点,调整两个扫描的表面,计算它们之间的变化。测定时将结果显示出来。这三个参考点是形成参考平面的最低要求,这样能充分确定相对于激光的在空间的表面位置。在实际操作中,一般选择一个表面与其它的测定进行比较。这个表面通常称作模型或参考表面。
误差源
测定装置存在一定的误差源。激光距离测定和角位置控制存在一定量的偏差。激光距离和角位置测定的精确度和可重复性产生了测定点位置的偏差。另一个误差源是软件准确调整图象和计算差的能力。
最常见、最大的误差是两个表面调整不当造成的。选择参考点是准确测定的关键。如果在耐火材料的使用过程中参考点位置不固定,或者位置计算的不准确,就会产生系统误差。参考点系统的变化会引起测定的偏移、倾斜或两种误差的综合。
测定极限
必须了解激光测定的几个极限,以便正确地理解收集到的数据。激光只测定表面,所以检测不出机械粘砂。激光不能区分耐火材料和炉渣堆积。测定表面局限于视线。炉衬的凹陷区域或炉渣堆积阻碍激光测定炉衬的关键区域。
和射束方向垂直的裂纹一般检测不出来。和射束平行的裂纹容易检测。裂纹的检测结果通常小于实际深度。这是因为激光射束本身有固定的宽度,所以穿透裂纹时只能达到那个深度。
测定的质量取决于测定的分辨率。分辨率是在给定的表面积内测定的离散点的数量。这就定义了检测的缺陷的尺寸。每9平方英寸为一个点的扫描密度,检测缺陷。缺陷的测定准确度和垂直裂纹的视线极限相同。
激光检测的优势
激光检测应用于钢包具有一些优势。最明显的优势是防止过早地结束炉衬的使用寿命。炉衬可能有足够的厚度继续使用,但操作者可能会根据目测或者预定的操作极限如炉次或接触时间提前拆除炉衬。
激光测定可以及时提醒炉衬失效,避免炉子烧穿。它可以帮助查找磨损原因。确定发生磨损的炉次和原因以及磨损形式和机理的变化。
激光测定可以定量地、客观地评定耐火材料的性能。