为炼铁高炉装上“火眼金睛”
本报记者 郭丽菲
高炉炼铁是钢铁生产中的重要环节，但是在传统操作中，很多数据需要人工监测，而人工读取时会造成一定误差，不但给炉前操作带来很多问题，同时对炉内操作造成很多麻烦，严重影响高炉的稳产、高产。
针对这一行业难题，由尹爱民牵头负责的山西新泰钢铁创新创业项目团队致力研究机炮智能测控项目，好似给炼铁高炉装上“火眼金睛”，打破原有铁口深度和打泥量靠经验判断的问题，实现在线实时显示铁口深度和打泥量，打破进口设备的束缚及垄断，为国产设备升级改造提供技术支持，同时也为高炉生产及高炉操作提供数据支撑。这一项目所取得的重大突破获得业界认可，一举获得第八届“创青春”山西青年创新创业大赛成长组一等奖。
剖析行业痛点
近年来，随着科学技术的不断进步，我国高炉炉前设备已基本达到先进水平。同时，炉前设备作为高炉出铁的重要组成部分，对高炉安全稳定运行起着举足轻重的作用，特别是开口机的稳定运行，能够保证铁口的准确打开，确保出铁的准点以及开口深度的准确测量；液压泥炮可靠、稳定运行，关系到铁口能否正常堵住、能否保持正常深度以及打泥量的精准测量，关系到高炉能否高效生产。
通常，较大型高炉的开口机、液压泥炮分别安装在高炉出铁沟两侧，由一套相应的液压站来提供动力，开口机和泥炮工作时都置于大壕之上，这也就造成开口机、液压泥炮长时间处于高温环境中运行，所以在工作时操作人员会往其上面喷水来达到降温的目的，但是最重要的是开口机和泥炮均未安装检测铁口深度以及打泥量的检测设备，只能靠经验和肉眼观察判断这些数据，这也是国产设备普遍存在的问题。如果要购买进口设备，那么价格将是国产设备的6-8倍，如何能够打破进口设备的束缚及垄断已经成为各大冶金设备厂家和各大钢铁企业所研究的课题。
目前，国内研究开铁口机深度检测和泥炮打泥量这一课题者虽然很多，但大多数都由于种种原因没有试验成功。
作为高炉来说，合适的铁口深度是按时出净渣铁及维护铁口的关键，合理的铁口深度一般是炉缸原内衬至炉壳厚度的1.2至1.5倍。高炉投产后，不断侵蚀，铁口区的砖衬侵蚀厉害，所以要每次出完铁后要用泥炮打入一定深度，还要在铁口区被侵蚀处形成泥包，弥补被侵蚀的砖衬。
尹爱民带领团队成员针对这一行业痛点展开研究，不仅研发出检测铁口深度和打泥量的测量方法和算法，还通过钻冲小车速度变化来判断铁口深度的起始位置，实现铁口深度在线检测。
寻找解决方案
目前，国产全液压开铁口机在使用过程中，只能实现打开铁口，并不能在线实时显示所钻铁口深度，这就给炉前操作带来很大难度。传统的检测铁口深度的方法是，炉前工人在开口机上方人为设置很多标尺，这些标尺由于各个生产厂条件不同，标尺制作时误差比较大，读取时全靠人工读取，也会造成一定误差，由于以上因素造成铁口深度不准确，不但给炉前操作带来很多问题，同时对炉内操作造成很多麻烦，严重影响高炉的稳产、高产。
为了解决这一问题，团队成员进行了深入研究，通过智能测控代替人工检测。
钻冲小车上装有液压凿岩机，其紧固在钻冲小车上，小车上装有四个行走车轮，沿行走轨梁槽钢的下椽行走。依靠行走轨梁尾部上方送进机构驱动装置带动链条，并通过链条牵动钻冲机构（或行走小车）行走。通过调节送进机构驱动装置上的液压油马达供油的流量，可控制钻冲小车的慢进和快退。
通过不断观察，团队成员发现钻冲小车在刚起步时速度比较快，当开始接触炮泥并直线冲打、破碎炮泥时速度就会变慢，此时开始记录数据说明是铁口深度初始值，当一根钻杆退火或者烧毁退出时，这时记录铁口2次深度。在更换新钻杆后，钻冲小车在刚起步时速度还是比较快，当到达2次深度位置时，钻冲小车速度就又会变慢……以此类推，当炮泥被钻透时，钻冲小车速度就又会变快，此时记录最终数据，用最终数据减去起始数据就是铁口深度，团队成员就是利用钻冲小车速度的变化来记录各个阶段的数据，并且将这些数据进行处理，最终测算出铁口深度。
反复实验，深入研究，团队成员之后又找到了液压泥炮堵口的解决方案，给高炉操作提供了数据支撑及依据。
由于开口机和液压泥炮长时间处于高温区运行，所以要想使以上方案能够顺利实施，必须解决电缆在高温区的正常使用，团队成员通过不断试验研究，最终研制出风冷电缆防护金属软管，成功解决这一难题，在使用时金属软管中间穿电缆，电缆两端填充胶圈并用金属卡扣固定，金属软管始端和末端端头侧面接入氮气，通氮气后起到冷却作用，氮气在泥炮旋转到铁口区域时开启，退出铁口区域时关闭，该项工艺技术达到国内先进水平。
贡献青春力量
机炮智能测控为解决铁口深度和打泥量在线检测提供了基础条件，该套智能检测设备在国产开口机和泥炮上得以成功应用。项目通过前期设计、研发、实验及生产、应用，已经符合批量生产要求，同时为了保护团队的知识产权，项目已申报2项实用新型专利和1项发明专利，同时发表学术论文1篇。
“2021年占领山西市场，2022年占领华北市场，2023年占领全国市场。”项目负责人表示，2021年占领山西市场，可带动直接就业人数27人、间接就业人数54人；2022年占领华北市场，可带动直接就业人数150人、间接就业人数300人；2023年占领全国市场，可带动直接就业人数380人、间接就业人数760人。
任何一项科研项目能够出成果，都离不开团队的集体智慧。这个年轻的创新创业团队始终坚持科技创新理念，团队成员根据自身特长，发挥自己的聪明才智，近年来先后研发的炉前重机枪、机炮智能测控等技术成功应用于实践当中，给企业带来可观的经济效益，为全方位推动高质量发展贡献了青春力量。
高炉炼铁是钢铁生产中的重要环节，但是在传统操作中，很多数据需要人工监测，而人工读取时会造成一定误差，不但给炉前操作带来很多问题，同时对炉内操作造成很多麻烦，严重影响高炉的稳产、高产。
针对这一行业难题，由尹爱民牵头负责的山西新泰钢铁创新创业项目团队致力研究机炮智能测控项目，好似给炼铁高炉装上“火眼金睛”，打破原有铁口深度和打泥量靠经验判断的问题，实现在线实时显示铁口深度和打泥量，打破进口设备的束缚及垄断，为国产设备升级改造提供技术支持，同时也为高炉生产及高炉操作提供数据支撑。这一项目所取得的重大突破获得业界认可，一举获得第八届“创青春”山西青年创新创业大赛成长组一等奖。
剖析行业痛点
近年来，随着科学技术的不断进步，我国高炉炉前设备已基本达到先进水平。同时，炉前设备作为高炉出铁的重要组成部分，对高炉安全稳定运行起着举足轻重的作用，特别是开口机的稳定运行，能够保证铁口的准确打开，确保出铁的准点以及开口深度的准确测量；液压泥炮可靠、稳定运行，关系到铁口能否正常堵住、能否保持正常深度以及打泥量的精准测量，关系到高炉能否高效生产。
通常，较大型高炉的开口机、液压泥炮分别安装在高炉出铁沟两侧，由一套相应的液压站来提供动力，开口机和泥炮工作时都置于大壕之上，这也就造成开口机、液压泥炮长时间处于高温环境中运行，所以在工作时操作人员会往其上面喷水来达到降温的目的，但是最重要的是开口机和泥炮均未安装检测铁口深度以及打泥量的检测设备，只能靠经验和肉眼观察判断这些数据，这也是国产设备普遍存在的问题。如果要购买进口设备，那么价格将是国产设备的6-8倍，如何能够打破进口设备的束缚及垄断已经成为各大冶金设备厂家和各大钢铁企业所研究的课题。
目前，国内研究开铁口机深度检测和泥炮打泥量这一课题者虽然很多，但大多数都由于种种原因没有试验成功。
作为高炉来说，合适的铁口深度是按时出净渣铁及维护铁口的关键，合理的铁口深度一般是炉缸原内衬至炉壳厚度的1.2至1.5倍。高炉投产后，不断侵蚀，铁口区的砖衬侵蚀厉害，所以要每次出完铁后要用泥炮打入一定深度，还要在铁口区被侵蚀处形成泥包，弥补被侵蚀的砖衬。
尹爱民带领团队成员针对这一行业痛点展开研究，不仅研发出检测铁口深度和打泥量的测量方法和算法，还通过钻冲小车速度变化来判断铁口深度的起始位置，实现铁口深度在线检测。
寻找解决方案
目前，国产全液压开铁口机在使用过程中，只能实现打开铁口，并不能在线实时显示所钻铁口深度，这就给炉前操作带来很大难度。传统的检测铁口深度的方法是，炉前工人在开口机上方人为设置很多标尺，这些标尺由于各个生产厂条件不同，标尺制作时误差比较大，读取时全靠人工读取，也会造成一定误差，由于以上因素造成铁口深度不准确，不但给炉前操作带来很多问题，同时对炉内操作造成很多麻烦，严重影响高炉的稳产、高产。
为了解决这一问题，团队成员进行了深入研究，通过智能测控代替人工检测。
钻冲小车上装有液压凿岩机，其紧固在钻冲小车上，小车上装有四个行走车轮，沿行走轨梁槽钢的下椽行走。依靠行走轨梁尾部上方送进机构驱动装置带动链条，并通过链条牵动钻冲机构（或行走小车）行走。通过调节送进机构驱动装置上的液压油马达供油的流量，可控制钻冲小车的慢进和快退。
通过不断观察，团队成员发现钻冲小车在刚起步时速度比较快，当开始接触炮泥并直线冲打、破碎炮泥时速度就会变慢，此时开始记录数据说明是铁口深度初始值，当一根钻杆退火或者烧毁退出时，这时记录铁口2次深度。在更换新钻杆后，钻冲小车在刚起步时速度还是比较快，当到达2次深度位置时，钻冲小车速度就又会变慢……以此类推，当炮泥被钻透时，钻冲小车速度就又会变快，此时记录最终数据，用最终数据减去起始数据就是铁口深度，团队成员就是利用钻冲小车速度的变化来记录各个阶段的数据，并且将这些数据进行处理，最终测算出铁口深度。
反复实验，深入研究，团队成员之后又找到了液压泥炮堵口的解决方案，给高炉操作提供了数据支撑及依据。
由于开口机和液压泥炮长时间处于高温区运行，所以要想使以上方案能够顺利实施，必须解决电缆在高温区的正常使用，团队成员通过不断试验研究，最终研制出风冷电缆防护金属软管，成功解决这一难题，在使用时金属软管中间穿电缆，电缆两端填充胶圈并用金属卡扣固定，金属软管始端和末端端头侧面接入氮气，通氮气后起到冷却作用，氮气在泥炮旋转到铁口区域时开启，退出铁口区域时关闭，该项工艺技术达到国内先进水平。
贡献青春力量
机炮智能测控为解决铁口深度和打泥量在线检测提供了基础条件，该套智能检测设备在国产开口机和泥炮上得以成功应用。项目通过前期设计、研发、实验及生产、应用，已经符合批量生产要求，同时为了保护团队的知识产权，项目已申报2项实用新型专利和1项发明专利，同时发表学术论文1篇。
“2021年占领山西市场，2022年占领华北市场，2023年占领全国市场。”项目负责人表示，2021年占领山西市场，可带动直接就业人数27人、间接就业人数54人；2022年占领华北市场，可带动直接就业人数150人、间接就业人数300人；2023年占领全国市场，可带动直接就业人数380人、间接就业人数760人。
任何一项科研项目能够出成果，都离不开团队的集体智慧。这个年轻的创新创业团队始终坚持科技创新理念，团队成员根据自身特长，发挥自己的聪明才智，近年来先后研发的炉前重机枪、机炮智能测控等技术成功应用于实践当中，给企业带来可观的经济效益，为全方位推动高质量发展贡献了青春力量。