數(shù)字化出鐵溝技術(shù)要求范圍本文件規(guī)定了數(shù)字化出鐵溝的系統(tǒng)組成、技術(shù)要求、使用性能、運行、安全與防護。本文件適用于指導高爐出鐵溝數(shù)字化優(yōu)化設計，以及數(shù)字化出鐵溝建設、實施和評價。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T37393-2019數(shù)字化車間通用技術(shù)要求YB/T4921-2021高爐出鐵溝澆注料施工及驗收規(guī)范術(shù)語和定義GB/T37393、YB/T4921界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1出鐵溝tappingtrough高爐爐前的重要設施，實現(xiàn)液態(tài)渣和鐵的分離。3.2數(shù)字化出鐵溝digitaltappingtrough以傳感器感知、物聯(lián)網(wǎng)傳輸、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)字孿生建模、智能控制等數(shù)字化技術(shù)，對傳統(tǒng)出鐵溝進行全生命周期數(shù)字化改造和智能化升級，以提升其安全性、延長使用壽命和實現(xiàn)降本增效發(fā)展。系統(tǒng)組成概述數(shù)字化出鐵溝由出鐵溝和數(shù)字化監(jiān)測及管控系統(tǒng)（以下簡稱數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)）構(gòu)成。出鐵溝出鐵溝結(jié)構(gòu)示意圖如圖1a和圖1b所示，主要由混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、風道、隔熱層、耐火材料永久層和工作層，以及出鐵溝蓋板、風道蓋板等組成。1—混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；3—永久層；4—工作層；9—渣溝；10—憋渣器；11—出鐵口；12—高爐圖1a出鐵溝縱向結(jié)構(gòu)示意圖1—混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；2—風道；3—永久層；4—工作層；5—風道蓋板；6—熱電偶；7—隔熱層；8-出鐵溝蓋板圖1b出鐵溝橫向結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)如圖2所示，主要由感知層、傳輸層、處理層和應用層構(gòu)成。圖2數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖感知層由熱電偶、熱成像相機、流量計、壓力計等設備組成，主要對高爐出鐵溝溫度場分布、鐵水溫度、以及風冷通道進出空氣溫度、風量、壓力等進行檢測和數(shù)據(jù)采集。傳輸層主要由路由器、網(wǎng)關(guān)、控制器、工控器和邊緣服務器等設備組成，用于將感知層采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚韺?。處理層是將傳輸層傳輸過來的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用信息，存儲到數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)與數(shù)字化出鐵溝孿生模型的實時數(shù)據(jù)交互，并對出鐵溝熱狀態(tài)、侵蝕情況等進行分析和異常診斷預警。應用層是對數(shù)字化出鐵溝的運行狀態(tài)監(jiān)測、診斷和管控，并能實現(xiàn)數(shù)字孿生出鐵溝三維動態(tài)可視化及相關(guān)歷史數(shù)據(jù)查詢、報表管理等。技術(shù)要求總體要求數(shù)字化出鐵溝應包括過程監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)值仿真模型、智能侵蝕模型、強風冷卻智控系統(tǒng)等。過程監(jiān)測系統(tǒng)應能對主鐵溝現(xiàn)場溫度變化進行實時采集和監(jiān)控，并實現(xiàn)整體系統(tǒng)管控的可視化。數(shù)值仿真模型應能對工作層侵蝕情況進行實時展示，并運用AI大數(shù)據(jù)模型設定合理報警曲線。智能侵蝕模型應能結(jié)合三維激光掃描技術(shù)實時反映主溝耐材的侵蝕情況，并提出合理維護建議。強風冷卻智控系統(tǒng)應能顯著緩解傳統(tǒng)鐵溝鋼殼溫度偏高現(xiàn)象，提高主鐵溝使用壽命，避免漏鐵事故發(fā)生。設備要求5.2.1出鐵溝5.2.1.1出鐵溝永久層可采用預制塊構(gòu)成或澆注料澆筑成型。其中預制塊永久層主要由側(cè)面預制塊，底部預制塊，預制件密封材料構(gòu)筑。5.2.1.2出鐵溝應具備風道結(jié)構(gòu)。出鐵溝風道主要采用鋼結(jié)構(gòu)或混凝土支撐，通過預加軸力確保穩(wěn)定性。同時應對出鐵溝風道的上口進行封閉。出鐵溝風道宜配備獨立的風機，可實現(xiàn)風道內(nèi)空氣的循環(huán)和強制冷卻。5.2.1.3出鐵溝風道與永久層之間應預留熱電偶的埋設位置，并考慮熱電偶的分布設計。5.2.2數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)5.2.2.1熱電偶的測量范圍：0℃-600℃；5.2.2.2熱成像相機a）熱成像相機宜采用固定式紅外熱成像攝像機，防護等級≥IP66；b）熱成像相機分辨率≥640×480dpi；c）熱成像相機的靈敏度最小可分辨值≤0.05℃；d）熱成像相機的溫度測量精度≤2℃。5.2.2.3監(jiān)控系統(tǒng)服務器a）監(jiān)控系統(tǒng)服務器應采用高速GPU處理器；b)監(jiān)控系統(tǒng)服務器應具備可擴展能力；c）監(jiān)控系統(tǒng)服務器支持高內(nèi)存容量、高帶寬數(shù)據(jù)通信能力。5.2.2.4監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡a）監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡的傳輸速率應達到千兆及以上；b)接入層網(wǎng)絡應采用工業(yè)級網(wǎng)絡交換機，不低于100M數(shù)據(jù)帶寬；c)匯聚層網(wǎng)絡應采用企業(yè)級及以上網(wǎng)絡交換機，不低于1000M數(shù)據(jù)帶寬；d）監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡的傳輸介質(zhì)應采用單模光纖或六類以上網(wǎng)線。5.2.2.5監(jiān)控系統(tǒng)存儲a)圖片存儲時間：≥6個月；b)視頻存儲時間：≥3個月；c)數(shù)據(jù)存儲時間：≥1年。5.2.2.6監(jiān)控系統(tǒng)供電電源a)監(jiān)控系統(tǒng)供電電源應采用冗余電源模式；b)監(jiān)控系統(tǒng)供電電源應采用防雷、防惡劣環(huán)境保護措施；c)監(jiān)控系統(tǒng)供電電源控制箱應具備IP68及防爆等防護要求。材質(zhì)及性能要求5.3.1出鐵溝永久層預制塊材質(zhì)和主要性能指標要求見表1。表1永久層預制塊材質(zhì)和主要性能指標要求項目指標上部預制件下部預制件化學成分（%）Al2O3≥70≥60SiC+C≥10≥5體積密度（g/cm3）—≥2.8≥2.4線變化率（%）（1500℃×5h）的條件下-0.5~+0.5-1.0~+1.0常溫耐壓強度（Mpa）—≥60≥60最高使用溫度（℃）—16001600孔隙度（110℃）的條件下≤15≤13導熱系數(shù)（W/mk）（1000℃）的條件下3.61.85.3.2出鐵溝永久層澆注料材質(zhì)和主要性能指標要求見表2。

表2永久層澆注料材質(zhì)和主要性能指標要求項目指標化學成分（%）Al2O3≥60SiC+C≥5體積密度（g/cm3）—≥2.4線變化率（110℃×24h）的條件下-0.5~+0.5常溫耐壓強度（MPa）110℃）的條件下≥60孔隙度110℃）的條件下≥5最高使用溫度（℃）—16005.3.3出鐵溝隔熱層材質(zhì)和主要性能指標要求見表3。表3出鐵溝隔熱層材質(zhì)和主要性能指標要求項目指標溫度級別（℃）1300體積密度（g/cm3）~0.4抗折強度（MPa）≥1.0抗壓強度（壓縮10%）≥0.4收縮率（1200℃×24h）-2.85導熱率≤0.15功能要求5.4.1數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)a）數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)應能將熱電偶編號顯示的對應溫度信息通過通訊電纜實時傳輸?shù)胶笈_；b）數(shù)字監(jiān)測系統(tǒng)應能實時匯總展示傳感器的溫度值數(shù)據(jù)，并設置傳感器列表清單；c）數(shù)字監(jiān)測系統(tǒng)應能展示傳感器數(shù)據(jù)異常情況，并設置異常列表報警清單；d）數(shù)字監(jiān)測系統(tǒng)應能滿足生產(chǎn)系統(tǒng)查看溫度極值，自由選擇設備、采集點、報警類型、時間范圍；e）數(shù)字監(jiān)測系統(tǒng)應能判斷設備的運行情況和進行異常分析，基于傳感器歷史溫度數(shù)據(jù)繪制變化曲線。f）數(shù)字監(jiān)測系統(tǒng)應能不同測點熱電偶溫度數(shù)據(jù)進行出鐵溝熱狀態(tài)（溫度場）跟蹤，基于大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)實現(xiàn)在線預測鐵溝工作層殘厚和預警，以避免鐵水出現(xiàn)穿溝的嚴重安全事故。g)數(shù)字監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)強風冷技術(shù)中出鐵工藝和風冷風機轉(zhuǎn)速、風速的閉環(huán)聯(lián)鎖控制，達到節(jié)能降耗和保證強風冷效果。5.4.2數(shù)值仿真系統(tǒng)a）數(shù)值仿真系統(tǒng)應能模擬鐵溝截面溫度分布，并評估鐵溝截面結(jié)構(gòu)和散熱系統(tǒng)等對溫度分布的影響；b）數(shù)值仿真系統(tǒng)應能模擬流動過程中鐵水和鐵渣對鐵溝壁面的剪切力，依據(jù)最大剪切力隨出鐵流速的位置變化，以及易侵蝕區(qū)域剪切力隨時間的變化，進而評估流動侵蝕的危險點及結(jié)構(gòu)的合理性；c）數(shù)值仿真系統(tǒng)應能利用出鐵速率，渣口與鐵壩的高度差等因素，分析一定流入比例下渣鐵分離效率；d）數(shù)值仿真系統(tǒng)應能通過設置不同參數(shù)測試敏感性的方式優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)與模型。5.4.3數(shù)據(jù)處理技術(shù)a）數(shù)據(jù)處理技術(shù)可通過網(wǎng)絡邊緣側(cè)的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)或邊緣服務器就近處理，優(yōu)化系統(tǒng)能效與帶寬壓力，且要求windows10+或Linux14+系統(tǒng)適用多數(shù)生產(chǎn)環(huán)境；b）數(shù)據(jù)處理技術(shù)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集-模擬量正確性判斷-數(shù)字濾波-參數(shù)補償-非線性校正-工程量單位變換-數(shù)據(jù)存儲-數(shù)據(jù)二次篩選-數(shù)據(jù)分析的全處理流程，確保數(shù)據(jù)在整個處理鏈條中的有效性與可用性。c）數(shù)據(jù)處理技術(shù)可安全高效的實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號的采集和處理，且滿足實時性和準確性的性能要求和設定合理報警值，實現(xiàn)對異常數(shù)據(jù)的即時診斷與預警，保障運行安全。其他要求數(shù)字化出鐵溝的應用可實現(xiàn)指導和優(yōu)化高爐生產(chǎn)的功能，具體如下：a）通過數(shù)字化出鐵溝的仿真計算可實現(xiàn)出鐵口角度、孔徑等參數(shù)的優(yōu)化；b）通過數(shù)字化出鐵溝的仿真計算可實現(xiàn)出鐵溝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化；c）通過數(shù)字化出鐵溝的仿真計算可預測和優(yōu)化耐材使用性能要求。數(shù)字化出鐵溝永久層使用壽命應不低于10年。數(shù)字化出鐵溝可實現(xiàn)通鐵量提高10%。數(shù)字化出鐵溝可實現(xiàn)漏鐵預報和數(shù)智圍欄等安全預警功能。運行、安全與防護設備運行數(shù)字化出鐵溝應能實現(xiàn)自動采集、分析與處理數(shù)據(jù)。數(shù)字化出鐵溝應定期進行系統(tǒng)維護和保養(yǎng)。數(shù)字化出鐵溝應建立完善的監(jiān)控設備日常管理和記錄體系。人身安全數(shù)字化出鐵溝應建立健全