專利名稱:轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種檢測在煉鋼工藝中所用的轉(zhuǎn)爐的爐襯厚度的方 法及裝置,尤其涉及一種對轉(zhuǎn)爐爐襯厚度進(jìn)行在線檢測的方法及其裝 置。
背景技術(shù):
轉(zhuǎn)爐爐體由爐殼和爐襯組成,而爐襯主要由工作層和永久層組 成。工作層直接與爐內(nèi)液態(tài)金屬、爐渣、爐氣接觸,不斷受到物理的、
機械的和化學(xué)的作用,爐襯不斷被侵蝕;由于侵蝕不均勻,容易造成 爐襯局部嚴(yán)重破壞,這樣就使得爐殼局部溫度過高,會造成爐殼嚴(yán)重 變形,甚至漏鋼,給生產(chǎn)帶來損失。因此,爐襯厚度連續(xù)在線快速監(jiān) 測工作對煉鋼生產(chǎn)有著極其重要的作用。
為了延長爐襯壽命,提高轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)率,降低煉鋼生產(chǎn)成本,國 內(nèi)外大多釆用激光測距的方法來測量爐襯表面起伏,掌握爐襯侵蝕情 況,以便進(jìn)行爐襯的濺渣護(hù)爐、投補或噴補處理。但這項技術(shù)有下面 三個關(guān)鍵問題需要解決(1)光學(xué)和數(shù)字濾波需在噪聲和強干擾背景 中提取,激光束易發(fā)生折射,影響測量結(jié)果;(2)各部分信息的時序、 流向及其向中央控制機的協(xié)調(diào)一致;(3)熱氣流、鋼渣等對測量元件影響較大,極大影響測量值的精度,同等條件下的最大偏差高達(dá)50mm。 另外,現(xiàn)有技術(shù)中還有通過紅外線攝像法、熱流計法等手段進(jìn)行 爐襯的在線厚度測量,這些方法同樣存在著測量精度不高的缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工序簡單、測量準(zhǔn)確性高的 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線測量方法及其裝置。
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明釆用如下技術(shù)方案 一種轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測方法,該方法包括以下步驟
① 采用有限元軟件建立轉(zhuǎn)爐數(shù)值模型,對轉(zhuǎn)爐爐襯溫度和爐襯 厚度進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計算,確定爐襯內(nèi)溫度的分布,設(shè)定爐體內(nèi)溫度的測量 點,并得到爐襯溫度-厚度參照表;
② 根據(jù)步驟①所確定的測量點,在轉(zhuǎn)爐爐襯永久層和轉(zhuǎn)爐爐體 底部埋設(shè)熱電偶測溫裝置,對爐襯進(jìn)行在線連續(xù)測溫;
③ 根據(jù)步驟②所得數(shù)據(jù),結(jié)合步驟①所得出的爐襯溫度-厚度 參照表,反向計算出爐襯厚度;
④ 根據(jù)步驟③所得的爐襯厚度決定是否對轉(zhuǎn)爐內(nèi)爐襯進(jìn)行修 復(fù)處理。
步驟②中熱電偶測溫裝置在轉(zhuǎn)爐的圓周爐襯中沿軸向等密度分 布,在轉(zhuǎn)爐爐底沿徑向等密度分布,且轉(zhuǎn)爐的托圈部位處的分布密度 大于其他處的分布密度。
步驟④中所述的修復(fù)處理包括投補或噴補處理。一種實施轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測方法的裝置,包括轉(zhuǎn)爐爐體,在 轉(zhuǎn)爐爐體的爐襯永久層中設(shè)有熱電偶測溫裝置,且熱電偶測溫裝置在 轉(zhuǎn)爐的圓周爐襯永久層中沿軸向等密度分布,轉(zhuǎn)爐的托圈部位處的分 布密度大于其他處的分布密度,熱電偶測溫裝置在轉(zhuǎn)爐爐底沿徑向等 密度分布。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明技術(shù)具有以下優(yōu)點
1、 本發(fā)明工序簡單、測量準(zhǔn)確度高。在本發(fā)明中,通過有限元 軟件建立數(shù)值計算模型,得到了轉(zhuǎn)爐爐襯工作層的高溫區(qū),通過設(shè)置 不同厚度的工作層就能夠確定溫度場的變化,從而制定出爐襯溫度一
厚度參照表;再通過在爐襯永久層和轉(zhuǎn)爐爐體底部埋設(shè)熱電偶測溫裝
置,對爐襯進(jìn)行在線連續(xù)測溫,利用已有的爐襯溫度-厚度參照表反 向計算出爐襯的厚度,然后就決定對轉(zhuǎn)爐的爐襯進(jìn)行修復(fù),整個工藝
過程簡單明了;而且,由于爐況復(fù)雜多變,導(dǎo)熱是一種熱擴散過程, 內(nèi)部溫度及熱流變化對爐襯內(nèi)溫度場的影響是經(jīng)過衰減的,將測溫元 件設(shè)在爐襯永久層上進(jìn)行在線直接測量,然后得出工作層厚度,這樣 準(zhǔn)確性高。
2、 本發(fā)明能有效提高轉(zhuǎn)爐的爐齡。在本發(fā)明中,在轉(zhuǎn)爐爐襯永 久層和轉(zhuǎn)爐爐體底部均埋設(shè)有熱電偶測溫裝置,這些測溫裝置形成在 線多通道測量溫度集成系統(tǒng),有利于及時找出爐襯需投補或噴補點, 從而有效提高轉(zhuǎn)爐的爐齡。
3、 本發(fā)明能有效實現(xiàn)漏鋼預(yù)警。由于在托圈附近的爐殼散熱條
件差,特別是在出鋼和出渣時,還受到鋼包內(nèi)鋼水和渣罐內(nèi)爐渣的熱輻射,該部位的爐襯容易受到局部侵蝕,造成爐殼損壞,甚至造成漏 鋼,因此本發(fā)明在托圈附近進(jìn)行加密設(shè)置熱電偶測溫裝置,這樣實現(xiàn) 了對該處溫度的嚴(yán)格監(jiān)控,有效防止了漏鋼事故的發(fā)生,增強了煉鋼 生產(chǎn)的安全性。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。 圖l是本發(fā)明網(wǎng)格劃分圖。
圖2是本發(fā)明轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的A-A剖視圖。
圖4是圖2的B-B剖視圖。
圖5是本發(fā)明轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測裝置的爐襯-爐殼導(dǎo)熱系 數(shù)圖。
圖6是本發(fā)明轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測裝置的爐襯-永久層導(dǎo)熱 系數(shù)圖。
圖7是本發(fā)明轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測裝置的爐襯-工作層導(dǎo)熱 系數(shù)圖。
圖8是本發(fā)明轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測裝置的爐身爐襯測量點溫 度對照圖。
圖9是本發(fā)明轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測裝置的爐底各測溫點的原 始溫度分布圖。
具體實施例方式
一種轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測方法,該方法包括以下步驟
① 釆用有限元軟件建立轉(zhuǎn)爐數(shù)值模型,對轉(zhuǎn)爐爐襯溫度和爐襯 厚度進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計算,確定爐襯內(nèi)溫度的分布,設(shè)定爐體內(nèi)溫度的測量
點,并得到爐襯溫度-厚度參照表;
② 根據(jù)步驟①所確定的測量點,在轉(zhuǎn)爐爐襯永久層和轉(zhuǎn)爐爐體
底部埋設(shè)熱電偶測溫裝置,對爐襯進(jìn)行在線連續(xù)測溫;
(D根據(jù)步驟②所得數(shù)據(jù),結(jié)合步驟①所得出的爐襯溫度-厚度
參照表,反向計算出爐襯厚度;
④根據(jù)步驟③所得的爐襯厚度決定是否對轉(zhuǎn)爐內(nèi)爐襯進(jìn)行修
復(fù)處理。
在本實施例中,步驟②中熱電偶測溫裝置在轉(zhuǎn)爐的圓周爐襯永久 層中沿軸向等密度分布,且轉(zhuǎn)爐的托圈部位處的分布密度大于其他處 的分布密度,熱電偶測溫裝置4在轉(zhuǎn)爐爐底沿徑向等密度分布,步驟 ④中所述的修復(fù)處理包括投補或噴補處理。
一種實施轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測方法的裝置,包括轉(zhuǎn)爐爐體1, 在轉(zhuǎn)爐爐體1的爐襯永久層2中設(shè)有熱電偶測溫裝置4,且熱電偶測 溫裝置4在轉(zhuǎn)爐的圓周爐襯永久層中沿軸向等密度分布,轉(zhuǎn)爐的托圈 部位處的分布密度大于其他處的分布密度,熱電偶測溫裝置4在轉(zhuǎn)爐 爐底沿徑向等密度分布,熱電偶測溫裝置4沿爐體徑向和軸向的布置 參照圖2、圖3和圖4,本實施例中選用的熱電偶測溫裝置4具體要 求參數(shù)如下單支鉑銠IO—鉑型熱電偶,溫度范圍0~ 1300°C;無固定安裝模式;型號WRP-120,WR -121,分度號S;保溫管。16~ ①25;總長度300 ~2150mm;置深長度150~ 2000mm;響應(yīng)時間 r。5<90 補償導(dǎo)線對應(yīng)分度號S,長度~ 20,000mm。
在本實施例中,首先釆用AutoCAD繪圖軟件及有限元分析軟件釆 用Ansys6. 0軟件,建立如圖1所示的轉(zhuǎn)爐二維數(shù)學(xué)模型,邊界條件 的設(shè)置如下設(shè)定爐襯工作層3的溫度為160(TC,爐殼的溫度為30 。C,然后對轉(zhuǎn)爐爐襯溫度與厚度進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計算,找出兩者之間函數(shù)關(guān) 系,制作爐襯溫度-厚度參照表,(參照圖8和圖9),上述函數(shù)關(guān)系 具體的表達(dá)式為T產(chǎn)1610.7D卩°'439, T2=1587. 3D2-°5652 ,在表達(dá)式中T,表 示爐身爐襯溫度、"表示爐身工作層厚度、T2表示爐底爐襯溫度、D2 表示爐底工作層厚度。
設(shè)置好熱電偶測溫裝置后,熱電偶將開始在線連續(xù)測溫,在本實 施例中選擇的測溫周期小于2秒,測量結(jié)果通過數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)進(jìn)行整 理、繪制成爐襯空間溫度分布云圖,當(dāng)爐襯溫度2初設(shè)值時,即需要 進(jìn)行該區(qū)域爐襯進(jìn)行投補、噴補處理,例如,將爐身爐襯溫度的初設(shè) 值和爐底爐襯溫度的初設(shè)值分別設(shè)置為938'C和80(TC時,當(dāng)爐身爐 襯溫度^938"C和爐底爐襯溫度^0(TC時,就需要對該區(qū)域爐襯進(jìn)行投 補或噴補處理。
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權(quán)利要求
1、一種轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測方法,其特征在于該方法包括以下步驟①采用有限元軟件建立轉(zhuǎn)爐數(shù)值模型,對轉(zhuǎn)爐爐襯溫度和爐襯厚度進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計算,確定爐襯內(nèi)溫度的分布,設(shè)定爐體內(nèi)溫度的測量點,并得到爐襯溫度-厚度參照表;②根據(jù)步驟①所確定的測量點,在轉(zhuǎn)爐爐襯永久層和轉(zhuǎn)爐爐體底部埋設(shè)熱電偶測溫裝置,對爐襯進(jìn)行在線連續(xù)測溫;③根據(jù)步驟②所得數(shù)據(jù),結(jié)合步驟①所得出的爐襯溫度-厚度參照表,反向計算出爐襯厚度;④根據(jù)步驟③所得的爐襯厚度決定是否對轉(zhuǎn)爐內(nèi)爐襯進(jìn)行修復(fù)處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測方法,其特征 在于步驟②中熱電偶測溫裝置在轉(zhuǎn)爐的圓周爐襯永久層中沿軸向等 密度分布,且轉(zhuǎn)爐的托圈部位處的分布密度大于其他處的分布密度, 熱電偶測溫裝置在轉(zhuǎn)爐爐底沿徑向等密度分布。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測方法,其特征 在于步驟(D中所述的修復(fù)處理包括投補或噴補處理。
4、 一種實施權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測方法的裝 置,包括轉(zhuǎn)爐爐體(l),其特征在于在轉(zhuǎn)爐爐體(l)的爐襯永久層(2)中設(shè)有熱電偶測溫裝置,且熱電偶測溫裝置在轉(zhuǎn)爐的圓周爐 襯永久層中沿軸向等密度分布,轉(zhuǎn)爐的托圈部位處的分布密度大于其 他處的分布密度,熱電偶測溫裝置在轉(zhuǎn)爐爐底沿徑向等密度分布。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測方法及其裝置,檢測方法包括以下步驟采用有限元軟件建立轉(zhuǎn)爐數(shù)值模型,對轉(zhuǎn)爐爐襯溫度和爐襯厚度進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計算,確定爐襯內(nèi)溫度的分布,設(shè)定爐體內(nèi)溫度的測量點,并得到爐襯溫度-厚度參照表;根據(jù)步驟①所確定的測量點,在轉(zhuǎn)爐爐襯永久層和轉(zhuǎn)爐爐體底部埋設(shè)熱電偶測溫裝置;根據(jù)步驟②所得數(shù)據(jù),結(jié)合步驟①所得出的爐襯溫度-厚度參照表,反向計算出爐襯厚度;根據(jù)步驟③所得的爐襯厚度決定是否對轉(zhuǎn)爐內(nèi)爐襯進(jìn)行修復(fù)處理;本發(fā)明所采用的裝置包括轉(zhuǎn)爐爐體(1),在轉(zhuǎn)爐爐體(1)的爐襯永久層(2)中設(shè)有熱電偶測溫裝置。本發(fā)明工序簡單、測量準(zhǔn)確度高而且能有效提高轉(zhuǎn)爐爐齡。
文檔編號G01K1/14GK101514896SQ20081012474
公開日2009年8月26日 申請日期2008年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月2日
發(fā)明者崔榮峰, 陳林權(quán) 申請人:中冶華天工程技術(shù)有限公司