【研究目的】

随着国家供给侧改革及碳中和排放等政策的落地实施，精准化、自动化、智能化控制是提高产品质量及节能降耗的重要途径之一。精炼过程是钢铁冶炼过程的重要工序，目前精炼过程温度及成分检测采用离线及间歇式检测，未实现实时检测。成分及温度采用预报模型，导致工艺控制缺乏实时性及准确性。冶炼过程的控制精度低、终点命中率低、智能化程度低、控制难度大，针对这些问题采用LIBS技术手段开发精炼过程温度及成分在线检测智能装备。

【技术创新】

RH精炼炉氧枪集成光路系统，采用氮气冷却系统搭建远距离同轴光路激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，通过LIBS技术对熔融钢液表面实时在线元素成分检测和测温。主要技术创新点如下：

（1）通过改造氧枪，研发炉外精炼在线检测智能装备，实现对过程样品成分温度的快速检测与分析。为优化工艺操作提供基础数据，进而达到提高钢水质量、减少炉次间差异、缩短冶炼周期、降低能耗的目标。

（2）远距离LIBS光路系统搭建，可实现光路系统与氧枪设备的集成；可实现同轴光路，远距离1.5~2m光路聚焦和收光的功能。

（3）集成高温精炼环境成分及温度检测所需的软硬件设备，集成开发成分及温度在线检测算法；集成设计炉外精炼在线检测装备样机的总体应用方案，并应用于生产工业现场。

（4）LIBS高温钢水成分检测与智能装置开发还包括以下几个方面优势：

①高精度自动聚焦装置的开发；

②高精度LIBS时序控制装置的开发；

③光谱预处理、光谱分析模型的开发；

④快速、稳定的光谱数据存储与读取软件的开发；

⑤高效的元素光谱数据库设计与开发。

钢液成分在线检测原理图

【知识产权】

（1）发表研究论文9篇；

（2）申请国家发明专利/实用新型/外观/软著5项，授权3项。

【应用领域】

机械装备、钢铁、冶金等。

【应用情况】

（1）2020.06，与山西某公司开展横向技术合作；

（2）2020.09，与苏州某公司开展横向技术合作。