一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)及其使用方法，其中一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)包括光學(xué)接收受系統(tǒng)、雙色交叉光路、光電轉(zhuǎn)換單元、A/D模數(shù)變換單元、信息處理單元和自動(dòng)控制系統(tǒng)，頂吹氧轉(zhuǎn)爐的頂部在吹氧導(dǎo)管和廢氣收集導(dǎo)管之間的位置設(shè)置有測(cè)溫窗口，自動(dòng)控溫系統(tǒng)位于測(cè)溫窗口的正上方。本發(fā)明控溫精度高，控溫范圍寬，能夠在煉鋼現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制，避免出現(xiàn)操作事故，值得推廣。
【專利說明】一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)爐煉鋼控溫領(lǐng)域，具體是指一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)及其 使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于現(xiàn)有頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)適時(shí)測(cè)溫或者溫度的自動(dòng)控制，以至于存 在著不合理的繁雜冶煉程序，上述情況進(jìn)而導(dǎo)致了原材料和能源的浪費(fèi)。同時(shí)，頂吹氧轉(zhuǎn)爐 煉鋼是由轉(zhuǎn)爐頂部通過管道向鋼水液面吹氧，這一化學(xué)反應(yīng)會(huì)釋放出大量的熱量。在吹氧 進(jìn)行高溫熔煉過程中，轉(zhuǎn)爐內(nèi)的溫度高達(dá)ie〇〇°C，產(chǎn)生很多含有各種雜質(zhì)的高溫高壓氣體， 廢氣溫度約為1000°C，壓力約為1. 5?2個(gè)大氣壓，需要通過導(dǎo)管和過濾冷卻水池，將其冷 卻至400?后排出轉(zhuǎn)爐外。
[0003] 要想實(shí)現(xiàn)煉鋼過程中溫度的自動(dòng)控制，首先必須實(shí)現(xiàn)適時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度。 目前國(guó)內(nèi)外普遍使用的紅外測(cè)溫儀，但它只能測(cè)出物體發(fā)出的輻射強(qiáng)度和它的溫度之間的 關(guān)系，其使用原理是：根據(jù)黑體輻射的定律來設(shè)計(jì)的，先把實(shí)際物體看成黑體，測(cè)量其溫度， 然后再按灰體進(jìn)行輻射率的修正；理想黑體有最大的輻射率，定義其輻射率為1 ;實(shí)際存在 的物體，它的吸收率和輻射率都比理想黑體小，而且是一個(gè)隨被測(cè)物體而變的復(fù)雜函數(shù)，所 以現(xiàn)有的紅外測(cè)溫儀都要進(jìn)行輻射率的修正。
[0004] 現(xiàn)有理論中，理想黑體的物理模型可以用普朗克（Planck)公式來描述：
[0005] φ (λ，TJ<ec廢-D -1
[0006] 其中φ 4λ，為黑體輻射功率密度，單位為瓦?厘米2 ·微米' Ci = 3· 7415ul0_12瓦?厘米2為第一輻射常數(shù)，C2 = 1. 43879厘米· K為第二輻射常數(shù)，λ為光 譜輻射的波長(zhǎng)，單位為微米，Τ為黑體溫度，單位為Κ。
[0007] 在高溫的情況下（λ Τ<3000μπι·κ)時(shí)，也常用維恩（Wien)公式來測(cè)溫，維恩公 式如下：φ 魏，T> =C，5e··7
[0008] 其中各量的物理意義與普朗克（Planck)公式相同。實(shí)際物體發(fā)射的輻射功率與 溫度為T的黑體發(fā)射的輻射功率相等，T就稱為實(shí)際物體的亮溫。實(shí)際物體發(fā)射的輻射光譜 功率分布與溫度為T的黑體發(fā)射的輻射光譜功率分布相等，T就稱為實(shí)際物體的色溫。目 前紅外測(cè)溫伩都采用黑體校準(zhǔn)，只能測(cè)出實(shí)際物體的亮溫和色溫，不能測(cè)出實(shí)際物體的真 矣溫度。
[0009]因此，對(duì)被測(cè)物體輻射率的修正，是基于對(duì)一些金屬在高溫下的輻射率經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 確定的。由于輻射率是灰體材料、溫度和波長(zhǎng)的函數(shù)，很難得到精確值，這就限制了測(cè)溫儀 的測(cè)溫精度，輻射率隨溫度和材料成分變化是很大的，要想把各種物體的輻射率修正準(zhǔn)確 是很困難的。所以目前紅外測(cè)溫儀測(cè)溫的最大缺陷是輻射率修正不準(zhǔn)，導(dǎo)致測(cè)溫精度不高， 適時(shí)進(jìn)行輻射率修正更是難以實(shí)現(xiàn)。目前紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫精度在丨％左右，不能適時(shí)修正 輻射率，使其在轉(zhuǎn)爐煉鋼測(cè)溫中的應(yīng)用受到限制。
[0010] 同時(shí)，一般情況下，通過鑒于鋼水溫度和吹氧溫度等而設(shè)定的溫度來管理轉(zhuǎn)爐內(nèi) 的溫度。這種轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度的測(cè)量是通過測(cè)量轉(zhuǎn)爐內(nèi)的鋼水的加熱溫度來測(cè)量的。然而，由 于為頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼，測(cè)溫過程中，由于高溫環(huán)境和轉(zhuǎn)爐頂部高度難以人工操作，且可能會(huì) 發(fā)生操作事故。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明提出一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)及其使用方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中 無法適時(shí)對(duì)鋼水的溫度進(jìn)行精確測(cè)定和對(duì)鋼水溫度自動(dòng)控制以及人工測(cè)溫的安全隱患的 問題。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)，頂吹氧轉(zhuǎn) 爐的頂部設(shè)置有吹氧導(dǎo)管和廢氣收集導(dǎo)管，吹氧導(dǎo)管連通頂吹氧轉(zhuǎn)爐的內(nèi)外部，位于鋼水 液面的上方，廢氣收集導(dǎo)管通過廢氣冷卻水池與廢氣排出口相通，自動(dòng)控溫系統(tǒng)依次包括 光學(xué)接受系統(tǒng)、雙色交叉光路、光電轉(zhuǎn)換單元、A/D模數(shù)變換單元、信息處理單元和自動(dòng)控制 系統(tǒng)，頂吹氧轉(zhuǎn)爐的頂部在吹氧導(dǎo)管和廢氣收集導(dǎo)管之間的位置設(shè)置有測(cè)溫窗口，自動(dòng)控 溫系統(tǒng)位于測(cè)溫窗口的正上方。
[0013] 優(yōu)選地，光學(xué)接受系統(tǒng)具有高的距離口徑的S/D比值；雙色交叉光路包括兩種探 測(cè)波長(zhǎng)互相疊加；光電轉(zhuǎn)換單元包括和探測(cè)波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的兩種光電器件。
[0014] 優(yōu)選地，A/D模數(shù)變換單元具有高精度和快轉(zhuǎn)換速度；信息處理單元包括計(jì)算方 法。
[0015] 優(yōu)選地，自動(dòng)控制系統(tǒng)包括工業(yè)控溫裝置和顯示裝置。
[0016] 優(yōu)選地，自動(dòng)控溫系統(tǒng)的測(cè)溫精度為1%。，控溫范圍為700°C?3000°C，測(cè)溫時(shí)間 間隔為50ms。
[0017] 一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)的使用方法，包括如下步驟：
[0018] 1)利用自動(dòng)控溫系統(tǒng)雙波長(zhǎng)交叉法探測(cè)鋼水的輻射強(qiáng)度；
[0019] 2)建立鋼水輻射測(cè)溫物理模型，計(jì)算雙波長(zhǎng)交叉法所測(cè)得的鋼水的輻射強(qiáng)度之比 與鋼水的溫度之間的關(guān)系。
[0020] 優(yōu)選地，鋼水輻射測(cè)溫物理模型包括鋼水輻射強(qiáng)度的表達(dá)公式、輻射的相關(guān)系數(shù)A 與B、輻射的相關(guān)系數(shù)A與B的求解方法和鋼水的溫度的求解方法，
[0021] 鋼水輻射強(qiáng)度的表達(dá)公式具體為：
[0022] ψ(λ，T) = AA-5(eBMT-I)-1，
[0023] 或 Ψ (λ，Τ) = Αλ-5e-BMT，
[0024] 其中Ψ ( λ，Τ)是鋼水的輻射強(qiáng)度，λ為輻射波長(zhǎng)，Τ為鋼水的溫度，Α、Β為輻射 的相關(guān)系數(shù)。
[0025] 優(yōu)選地，輻射的相關(guān)系數(shù)Α與Β的求解方法包括如下步驟：
[0026] 1)測(cè)得鋼水在溫度?\時(shí)，對(duì)應(yīng)輻射波長(zhǎng)、入2的輻射強(qiáng)度值ψι(λι，Τι)、 Ψ2(λ2, Τ1);
[0027] 2)測(cè)得鋼水在溫度Τ2時(shí)，對(duì)應(yīng)福射波長(zhǎng)λ i、λ 2的福射強(qiáng)度值ψ3 ( χ ρ Τ2)、 Ψ4 (入 2，Τ 2);
[0028] 3)將測(cè)得的…（入丨，Tj/'Uv TJ 和 ψ3(λι，τ2)/ψ4(λ2, τ2)的比值，代 入鋼水輻射強(qiáng)度的表達(dá)公式Ψ(λ，Τ) =Αλ-5(eBAT-D-1或ψ(λ，Τ) =Αλ?λτ 中，聯(lián)立方程,求得輻射的相關(guān)系數(shù)Α與Β的值。
[0029] 優(yōu)選地，鋼水的溫度的求解方法包括如下步驟：
[0030] Α)由輻射的相關(guān)系數(shù)Α與Β計(jì)算出對(duì)于輻射波長(zhǎng)入i的一系列不同溫度下的輻射 強(qiáng)度τ)和對(duì)于輻射波長(zhǎng)λ2的一系列不同溫度下的輻射強(qiáng)度ψ 2(λ2, τ); [0031] Β)由ιΜλρ Τ)/Ψ2(λ2, Τ)的比值得到兩種輻射波長(zhǎng)測(cè)得的輻射強(qiáng)度之比對(duì) 應(yīng)的鋼水的溫度。
[0032] 優(yōu)選地，輻射波長(zhǎng)與探測(cè)波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)。
[0033] 本發(fā)明提出鋼水輻射測(cè)溫物理模型，是建立在以接收到的鋼水輻射強(qiáng)度，與鋼水 溫度之間關(guān)系基礎(chǔ)之上的，在轉(zhuǎn)爐的頂部設(shè)置非接觸測(cè)溫窗口，控制轉(zhuǎn)爐內(nèi)條件，通過交叉 的雙波長(zhǎng)同時(shí)探測(cè)物體的輻射強(qiáng)度，提出改造的普朗克（planck)輻射表達(dá)公式，ψ (λ， Τ)=八入4(6^^1)'在不同的溫度下，用雙波長(zhǎng)同時(shí)測(cè)量物體的輻射強(qiáng)度得到兩個(gè)聯(lián) 立方程，結(jié)合改造的普朗克輻射表達(dá)公式ψ (λ，Τ) = Αλ-5( e WM-l)-1，就可以得到物體 的福射強(qiáng)度與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這樣就可以通過測(cè)量福射強(qiáng)度來測(cè)量物體的溫度。本發(fā)明 通過對(duì)黑體輻射的普朗克（planck)公式的兩個(gè)常數(shù)項(xiàng)(；和(： 2進(jìn)行改造，并對(duì)這兩個(gè)常數(shù) 賦予新的物理意義，對(duì)新提出來的輻射系數(shù)A、B進(jìn)行標(biāo)定，來達(dá)到精確測(cè)量鋼水溫度的目 的。將測(cè)量到的溫度值再輸入到，可實(shí)現(xiàn)多路控制的工業(yè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)可適時(shí)進(jìn)行頂吹氧 轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫。其中輻射相關(guān)系數(shù)A、B是隨物體的材料、溫度和探測(cè)波長(zhǎng)而變化的表 征系數(shù)。這就使黑體輻射理論得到改造和擴(kuò)展，使其可以在更多領(lǐng)域更好地應(yīng)用于輻射測(cè) 溫。
[0034] 本發(fā)明的有益效果為：
[0035] 1)本發(fā)明控溫精度高，控溫范圍寬，在中高溫度段（700--3000°C )精確測(cè)量鋼 水的溫度，測(cè)溫精度比現(xiàn)有技術(shù)提高一個(gè)數(shù)量級(jí)；
[0036] 2)本發(fā)明抗粉塵和煙霧干擾，能夠顯示和存儲(chǔ)溫度的變化過程，能夠在煉鋼現(xiàn)場(chǎng) 惡劣的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制，還可以應(yīng)用在其他類型的煉鋼爐中以及遙測(cè)和遙控等 智能化方面，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0038]圖1為本發(fā)明一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖；
[0039]圖2為圖1所示自動(dòng)控溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫方法一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。
[0041]圖中：
[0042] 1、吹氧導(dǎo)管；2、鋼水液面；3、測(cè)溫窗口；4、自動(dòng)控溫系統(tǒng)；5、廢氣收集導(dǎo)管；6、廢 氣冷卻水池；7、廢氣排出口；8、光學(xué)接受系統(tǒng);9、雙色交叉光路；H)、光電轉(zhuǎn)換單元；11、A/D 模數(shù)變換單元；12、信息處理單元；13、自動(dòng)控制系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0044] 實(shí)施例1
[0045]如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)，頂吹氧轉(zhuǎn)爐的頂部 設(shè)置有吹氧導(dǎo)管1和廢氣收集導(dǎo)管5,吹氧導(dǎo)管1連通頂吹氧轉(zhuǎn)爐的內(nèi)外部，位于鋼水液面 2的上方，廢氣收集導(dǎo)管5通過廢氣冷卻水池6與廢氣排出口 7相通，自動(dòng)控溫系統(tǒng)4依次 包括光學(xué)接受系統(tǒng)8、雙色交叉光路9、光電轉(zhuǎn)換單元l〇、A/D模數(shù)變換單元11、信息處理單 元12和自動(dòng)控制系統(tǒng)13,頂吹氧轉(zhuǎn)爐的頂部在吹氧導(dǎo)管1和廢氣收集導(dǎo)管5之間的位置設(shè) 置有測(cè)溫窗口 3,自動(dòng)控溫系統(tǒng)4位于測(cè)溫窗口 3的正上方。
[0046]光學(xué)接受系統(tǒng)8具有高的距離口徑的S/D比值；雙色交叉光路9包括兩種探測(cè)波 長(zhǎng)互相疊加；光電轉(zhuǎn)換單元10包括和探測(cè)波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的兩種光電器件。A/D模數(shù)變換單元 11具有高精度和快轉(zhuǎn)換速度；信息處理單元12包括計(jì)算方法。自動(dòng)控制系統(tǒng)13包括工業(yè) 控溫裝置和顯示裝置。
[0047]自動(dòng)控溫系統(tǒng)4的測(cè)溫精度為1%。，控溫范圍為700°C?3000°C，測(cè)溫時(shí)間間隔為 50ms 〇
[0048] 本發(fā)明光探測(cè)作用由光學(xué)接受系統(tǒng)8、雙色交叉光路9和光電轉(zhuǎn)換單元10完成，光 學(xué)接受系統(tǒng)8的作用是接收鋼水發(fā)出的輻射強(qiáng)度，聚焦在光電轉(zhuǎn)換單元10上，光電轉(zhuǎn)換單 元10的作用是把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。信號(hào)采集和轉(zhuǎn)換作用由A/D模數(shù)變換單元11和 信息處理單元I2完成，A/D模數(shù)變換單元11的作用是主要由適時(shí)電壓采集電路和高精度 的模擬量/數(shù)字量變換電路，信息處理單元12的主要作用是采集光學(xué)接受系統(tǒng)8和光電轉(zhuǎn) 換單元10輸出的電壓信號(hào)，并將模擬量的電壓信號(hào)變換為數(shù)字量信號(hào)。
[0049]本發(fā)明的工作過程如下：光學(xué)接受系統(tǒng)8把接收到的光能量分別轉(zhuǎn)換到雙色交叉 光路9上，雙色交叉光路9的峰值波長(zhǎng)分別在910nm和1030nm，由兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元10來 接收輻射能量；自動(dòng)采樣鋼水輻射強(qiáng)度，將鋼水輻射轉(zhuǎn)換成低噪音電壓信號(hào)的（<1 μ V)，和 變化很大的福射能量動(dòng)態(tài)信號(hào)（〇· 2mv?5ν)，輸送到A/D模數(shù)變換單元11 ;轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 再送入信息處理單元12,信息處理單元I2根據(jù)被測(cè)物體的幾個(gè)標(biāo)定溫度和電壓，準(zhǔn)確的計(jì) 算出被測(cè)物體的適時(shí)溫度，將計(jì)算結(jié)果輸送入自動(dòng)控制系統(tǒng)I 3,進(jìn)行適時(shí)溫度顯示和實(shí)測(cè) 溫度的存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)多路控制裝置的溫度自動(dòng)控制。把測(cè)得鋼水的溫度輸送至自動(dòng)控制 系統(tǒng)I 3,通過信號(hào)反饋實(shí)現(xiàn)多種適時(shí)控制，包括吹氧的控制，出鋼的控制和遠(yuǎn)距離遙控等操 作控制。
[0050] 實(shí)施例2
[0051] 如圖1?3所示，本發(fā)明一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)的使用方法，包括如下 步驟：
[0052] 1)利用自動(dòng)控溫系統(tǒng)4雙波長(zhǎng)交叉法探測(cè)鋼水的輻射強(qiáng)度；
[0053] 2)建立鋼水輻射測(cè)溫物理模型，計(jì)算雙波長(zhǎng)交叉法所測(cè)得的鋼水的輻射強(qiáng)度之比 與鋼水的溫度之間的關(guān)系。
[0054]鋼水輻射測(cè)溫物理模型包括鋼水輻射強(qiáng)度的表達(dá)公式、輻射的相關(guān)系數(shù)A與B、輻 射的相關(guān)系數(shù)A與B的求解方法和鋼水的溫度的求解方法。
[0055] 鋼水輻射強(qiáng)度的表達(dá)公式具體為：
[0056] ψ(λ，Τ) ^Αλ?β^τ-ΙΓ1，
[0057] 或 Ψ (入，Τ) = Αλ-5ε-Β/λΤ，
[0058] 其中Ψ U，Τ)是鋼水的輻射強(qiáng)度，λ為輻射波長(zhǎng)，τ為鋼水的溫度，Α、Β為輻射 的相關(guān)系數(shù)。
[0059] 輻射的相關(guān)系數(shù)Α與Β的求解方法包括如下步驟：
[0060] 1)測(cè)得鋼水在溫度時(shí)，對(duì)應(yīng)輻射波長(zhǎng)λ。λ2的輻射強(qiáng)度值'(λ。1\)、 Ψ2(λ2, ?\);
[0061] 2)測(cè)得鋼水在溫度Τ2時(shí)，對(duì)應(yīng)輻射波長(zhǎng)、入2的輻射強(qiáng)度值Τ 2)、 取4(入2, Τ2);
[0062] 3)將測(cè)得的1\)/￥2(入2, TJ和?（入】，τ2)/ψ4(λ2, Τ2)的比值，代 入鋼水輻射強(qiáng)度的表達(dá)公式Ψ(λ，Τ) =Αλ-5(eWT-：〇_ι或以入，Τ) =Αλ-5e-B/XT 中，聯(lián)立方程，求得輻射的相關(guān)系數(shù)Α與Β的值。
[0063] 鋼水的溫度的求解方法包括如下步驟：
[0064] Α)由輻射的相關(guān)系數(shù)Α與Β計(jì)算出對(duì)于輻射波長(zhǎng)λ i的一系列不同溫度下的輻射 強(qiáng)度ViUi，τ)和對(duì)于輻射波長(zhǎng)λ2的一系列不同溫度下的輻射強(qiáng)度ψ 2(λ2, τ);
[0065] Β)由Τ)/ψ2(λ2, Τ)的比值得到兩種輻射波長(zhǎng)測(cè)得的輻射強(qiáng)度之比對(duì) 應(yīng)的鋼水的溫度。
[0066] 上述方法中輻射波長(zhǎng)與探測(cè)波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)。
[0067] 自動(dòng)控溫系統(tǒng)4進(jìn)行雙色交叉波長(zhǎng)的采樣，對(duì)應(yīng)雙色交叉波長(zhǎng)的光電轉(zhuǎn)換，設(shè)置 有高精度和快轉(zhuǎn)換速度的A/D模數(shù)變換單元11和信息處理單元12等，以確保實(shí)現(xiàn)測(cè)溫精 度高、控溫范圍精和適時(shí)反應(yīng)快的目的。雙波長(zhǎng)交叉的測(cè)溫方法可以抑制轉(zhuǎn)爐內(nèi)高溫廢氣 的輻射對(duì)測(cè)溫的干擾。
[0068] 熱輻射的短波段有瑞利-金斯（Rely-Jinse)公式I ( λ，T) cj/c2 λ 4,在長(zhǎng)波 段有維恩（Wien)公式我揭后來有包括全波段的普朗克（Planck)公式 _，)=_4(#/〃-|1，式中1(入，1')為黑體輻射強(qiáng)度，入為輻射波長(zhǎng)，1'為絕對(duì)溫度， Cl，c2為常數(shù)，以上都是黑體的熱輻射公式。一般物體和黑體的區(qū)別是物體的輻射率大于零， 小于黑體。但物體和黑體都是熱輻射體，因此都共同遵守?zé)彷椛涞囊?guī)律。輻射強(qiáng)度隨溫度 與波長(zhǎng)呈指數(shù)形式變化，輻射強(qiáng)度的峰值隨著輻射溫度的升高，往短波方向移動(dòng)。黑體輻射 的公式中c 1;c2二個(gè)常數(shù)是不變的，因黑體輻射率和吸收率都是L而且不隨物體材料的性 質(zhì)和溫度而變化。物體的輻射率和吸收率是隨物體材料的性質(zhì)和溫度而變的。
[0069] 本發(fā)明輻射相關(guān)系數(shù)的A、B的物理意義是表征輻射率在〇和1之間的變化，輻射 相關(guān)的系數(shù)A、B決定了輻射率隨灰體的材料、溫度和波長(zhǎng)而變化的情況，而且這兩個(gè)參數(shù) 是相關(guān)的。
[0070] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)，其特征在于，所述頂吹氧轉(zhuǎn)爐的頂部設(shè)置有吹 氧導(dǎo)管（1)和廢氣收集導(dǎo)管（5)，所述吹氧導(dǎo)管（1)連通所述頂吹氧轉(zhuǎn)爐的內(nèi)外部，位于鋼 水液面（2)的上方，所述廢氣收集導(dǎo)管（5)通過廢氣冷卻水池（6)與廢氣排出口（7)相通， 所述自動(dòng)控溫系統(tǒng)（4)依次包括光學(xué)接受系統(tǒng)（8)、雙色交叉光路（9)、光電轉(zhuǎn)換單元（10)、 A/D模數(shù)變換單元（11)、信息處理單元（12)和自動(dòng)控制系統(tǒng)（13)，所述頂吹氧轉(zhuǎn)爐的頂部 在所述吹氧導(dǎo)管（1)和所述廢氣收集導(dǎo)管（5)之間的位置設(shè)置有測(cè)溫窗口（3)，所述自動(dòng)控 溫系統(tǒng)（4)位于所述測(cè)溫窗口（3)的正上方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué) 接受系統(tǒng)（8)具有高的距離口徑的S/D比值；所述雙色交叉光路（9)包括兩種探測(cè)波長(zhǎng)互 相疊加；所述光電轉(zhuǎn)換單元（10)包括和所述探測(cè)波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的兩種光電器件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)，其特征在于，所述A/D模 數(shù)變換單元（11)具有高精度和快轉(zhuǎn)換速度；所述信息處理單元（12)包括計(jì)算方法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng) 控制系統(tǒng)（13)包括工業(yè)控溫裝置和顯示裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)，其特征在 于，所述自動(dòng)控溫系統(tǒng)（4)的測(cè)溫精度為1%。，控溫范圍為700°C?3000°C，測(cè)溫時(shí)間間隔為 50ms 〇
6. -種如權(quán)利要求5所述的頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)的使用方法，其特征在于， 包括如下步驟： 1) 利用自動(dòng)控溫系統(tǒng)（4)雙波長(zhǎng)交叉法探測(cè)鋼水的輻射強(qiáng)度； 2) 建立鋼水輻射測(cè)溫物理模型，計(jì)算所述雙波長(zhǎng)交叉法所測(cè)得的所述鋼水的輻射強(qiáng)度 之比與所述鋼水的溫度之間的關(guān)系。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)的使用方法，其特征在 于，所述鋼水輻射測(cè)溫物理模型包括鋼水輻射強(qiáng)度的表達(dá)公式、輻射的相關(guān)系數(shù)A與B、所 述輻射的相關(guān)系數(shù)A與B的求解方法和所述鋼水的溫度的求解方法， 所述鋼水輻射強(qiáng)度的表達(dá)公式具體為： ψ (λ，T) = Αλ-5( e^T-l)-1， 或 ψ (λ，T) = Αλ?/λτ， 其中ψ ( λ，Τ )是所述鋼水的輻射強(qiáng)度，λ為輻射波長(zhǎng)，Τ為所述鋼水的溫度，A、Β為 所述輻射的相關(guān)系數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)的使用方法，其特征在 于，所述輻射的相關(guān)系數(shù)Α與Β的求解方法包括如下步驟： 1) 測(cè)得所述鋼水在溫度1\時(shí)，對(duì)應(yīng)所述輻射波長(zhǎng)λρλ2的輻射強(qiáng)度值^(λρ?^)、 Ψ2(λ2, ?\); 2) 測(cè)得所述鋼水在溫度1~2時(shí)，對(duì)應(yīng)所述輻射波長(zhǎng)λρλ2的輻射強(qiáng)度值ψ^λρ?%)、 Ψ 4 (入 2，Τ 2); 3) 將測(cè)得的ιΜλρ ?\)和…（入丨，Τ2)/ψ4(λ2, Τ2)的比值，代入所 述鋼水輻射強(qiáng)度的表達(dá)公式Ψ(λ，T) =AX_5(eBAT-l)_1或ψ(λ，T) =AX_5e_BAT 中，聯(lián)立方程，求得所述輻射的相關(guān)系數(shù)A與B的值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)的使用方法，其特征在 于，所述鋼水的溫度的求解方法包括如下步驟： A)由所述輻射的相關(guān)系數(shù)A與B計(jì)算出對(duì)于所述輻射波長(zhǎng)λ ^勺一系列不同溫度下的 輻射強(qiáng)度Τ)和對(duì)于所述輻射波長(zhǎng)λ2的一系列不同溫度下的輻射強(qiáng)度ψ2(λ2， Τ)； Β)由Τ)/ψ2(λ2, Τ)的比值得到兩種所述輻射波長(zhǎng)測(cè)得的輻射強(qiáng)度之比對(duì) 應(yīng)的所述鋼水的溫度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種頂吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控溫系統(tǒng)的使用方法，其特征在 于，所述輻射波長(zhǎng)與探測(cè)波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)。
【文檔編號(hào)】C21C5/32GK104232832SQ201410415465
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】田乃良, 徐光宇 申請(qǐng)人:田乃良, 徐光宇