鋼鐵生產中檢測技術的發展趨勢

現在的鋼鐵產品制造水平與信息化和自動化最基礎的技術之一檢測技術的水平密不可分，檢測技術發展源于生產過程質量、能耗、環境和安全等的要求，在需求推動下產生的測量技術給鋼鐵生產過程的控制和產品質量提供了技術保障，同樣生產過程水平的提高也對檢測技術發展提出了更高要求。

冶煉工藝需要提高過程可控水平冶煉工藝過程的檢測儀表設備有著量大、品種多的特點，如煉鐵過程中一座大型高爐至少需要上千臺套的儀表設備，才能適應要求。煉鋼的轉爐和精煉工藝過程也是如此。目前，在高爐方面，研制低成本的高爐檢測傳感器，用來探測高爐內煤氣成份、溫度和料柱透氣性等，將成為開發一種包括流體流動、動力學綜合模型的基礎。對煉鋼產品，品種和精度的要求是包括檢測技術在內的工藝技術不斷發展的推進力，如超純凈鋼要求鋼水純凈度檢測和預報，需要更快和更準確的分析檢測結果，也需要吹煉過程的氣體流量，溫度變化等準確和實時的測量結果，在控制模型正確的時候，檢測技術的高低將影響煉鋼工藝和后續產品總水平。鐵水和鋼水溫度的連續檢測技術越來越為人們重視，但是受測量方式限制，在高溫金屬液體中連續工作的測量元件壽命都是有限的。成分分析目前也采用采樣分析，幾分鐘的周期，同樣限制了控制的及時與準確。連續測溫和成分分析技術及裝備的研究始終在開展。

軋鋼過程要求提高過程控制精度和速度板材對于同板厚度差的要求已經提高到微米級，這就要求在熱軋和冷軋高速軋鋼過程中，測量不同材質運動鋼板的全截面上的厚度及分布。板材表面質量的要求，使在線缺陷檢測技術開發從成品線向軋制過程延伸。國內達到微米級的激光截面厚度檢驗檢測、冷軋和熱軋連軋機后，在線表面缺陷及孔洞、邊裂檢測都已經開發和應用。此外，控軋控冷(TMCP)、強力軋制(低溫臨界點軋制)和超細晶軋制技術要求軋制過程溫度、軋制力等的測量更準確、信息更全面，并且對軋制溫度控制和軋制尺寸提高了控制要求。

環境與能源技術將是鋼鐵生產的關鍵技術鋼鐵生產過程受到環境保護和可持續發展政策影響，將對生產過程測量控制提出新的要求。環境監測技術被認為是今后儀器儀表產業的重大方向，對工藝過程的氣、固、液排放的準確測量，現在的鋼鐵生產企業如果沒有足夠的能源、物料、環境監測能力，將難以作出正確的決策。環境檢測技術與裝備將是鋼鐵生產工藝過程不可或缺的保證。

鋼鐵工藝新技術突破帶來的變化鋼鐵工藝的新突破也會帶來裝備更新，當然包括測檢設備和裝置。新的煉鐵工藝———熔融還原煉鐵工藝是新型煉鐵生產方法，它不僅能使用非煉焦煤直接煉鐵，而且工藝流程短、投資省、生產成本低、污染少等，當然熔融還原煉鐵工藝作為一種新工藝，其裝備和控制系統也會產生新要求，熔融還原煉鐵的爐內溫度分布的檢測技術和氣氛(富氧)的檢測技術掌握，對于該工藝的控制要求有直接關系。CSP技術帶來的短流程低能耗鋼材生產工藝，將鑄坯與軋鋼過程縮短到一個流程中。傳統的連鑄過程控溫控速方式，將與高速化的軋鋼過程同步，從鋼水到薄坯再到板材在連續的生產過程中，其特性與產品質量參數必須被同時檢測，無論是溫度、成份、微結構、尺寸、板型、軋制力和速度等測量信息系統都在CSP流程中得到應用，并且有著在實時性和準確性方面更高要求。

檢測技術模型化檢測方法已經從單參數檢測向多參數檢測發展;從參數檢測向檢測后算法模型推定相關關鍵變量的復雜系統發展。軋鋼過程微觀組織結構和理化特性的在線檢測推定技術正在研究之中，并可能在近年成為可出售的技術。

檢測、控制技術的進步推動了鋼鐵技術的發展鋼鐵生產的需求驅動檢測、控制技術的進步，而檢測、控制技術的進步也推動了鋼鐵生產技術的發展。以溫度檢測技術為例，其檢測技術的突破始終伴隨著生產工藝控制水平的進步。當現在已被普遍使用的熱電現象被發現時，隨著熱電偶的研制成功和在冶煉過程的應用，冶金過程就從傳統的經驗觀察方法的冶煉術變為一門科學。而當根據熱輻射原理研制成功的各種紅外輻射溫度測量儀表的應用，則對整個從原料燒制、冶煉、鑄造、軋鋼等過程的工藝溫度的有效控制起到極大作用，提高了鋼鐵產品的質量控制水平和降低了工藝能耗。同時，隨著鋼鐵生產過程控制要求的提高，對溫度測量提出更高要求，如冶煉過程控制模型的發展，提出的鐵水溫度連續測量和鋼水連續測溫的課題，促進測量技術研究人員去研究和開發更耐高溫、響應更快、測量可靠的測溫裝置或研究新的測溫方法。軋鋼過程熱板型控制和控軋控冷技術將溫度測量要求擴展到連續多點、動態高速和低允許誤差的水平，而且這些測量是在軋鋼過程這樣的惡劣環境下完成，因此需要開發相應的檢測裝置或檢測技術以適應高精度的檢測量要求。另外，非接觸測量技術在鋼鐵生產過程亦已得到廣泛應用。這些檢測技術大多使用了各段電磁光譜作為載體，例如用電磁波來檢測鋼材表面的裂紋，用微波來檢測物料水分，用激光來測量鋼板運行速度，用放射線測量鋼板厚度，用紅外線測量物體表面溫度，用聲波和超聲波檢測物料位置、尺寸和缺陷，用紅外和可見光檢測運動鋼板的寬度等。但是根據對這些測量技術機理上的了解，所有這些測量過程都有局限性。

測量是通過物理量轉換，將需要測量的物理量以可測得量的形式表現出來，那么在測量過程始終會遇到物理過程不可能是理想化的問題，分析和解決影響變量始終會產生新的測量技術或裝置。新的物理現象和規律被發現更是改變測量技術的原動力，如介于微波和紅外波之間的T射線的特性被發現，又將帶來用電磁光譜作為載體的測量技術的重大變化。就像激光被發現后，不僅在高技術領域和軍事領域被廣泛應用于測量控制，對制造加工過程和鋼鐵工業過程的測量控制的影響也是巨大的。