專利名稱：轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測(cè)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(cè)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(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯厚度進(jìn)行在線檢測(cè)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(jī)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(guò)高，會(huì)造成爐殼嚴(yán)重 變形，甚至漏鋼，給生產(chǎn)帶來(lái)?yè)p失。因此，爐襯厚度連續(xù)在線快速監(jiān) 測(cè)工作對(duì)煉鋼生產(chǎn)有著極其重要的作用。
為了延長(zhǎng)爐襯壽命，提高轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)率，降低煉鋼生產(chǎn)成本，國(guó) 內(nèi)外大多釆用激光測(cè)距的方法來(lái)測(cè)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(bǔ)或噴補(bǔ)處理。但這項(xiàng)技術(shù)有下面 三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題需要解決(1)光學(xué)和數(shù)字濾波需在噪聲和強(qiáng)干擾背景 中提取，激光束易發(fā)生折射，影響測(cè)量結(jié)果；(2)各部分信息的時(shí)序、 流向及其向中央控制機(jī)的協(xié)調(diào)一致；(3)熱氣流、鋼渣等對(duì)測(cè)量元件影響較大，極大影響測(cè)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(guò)紅外線攝像法、熱流計(jì)法等手段進(jìn)行 爐襯的在線厚度測(cè)量，這些方法同樣存在著測(cè)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(wèn)題是提供一種工序簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確性高的 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線測(cè)量方法及其裝置。
為解決上述技術(shù)問(wèn)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(cè)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(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯溫度和爐襯 厚度進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算，確定爐襯內(nèi)溫度的分布，設(shè)定爐體內(nèi)溫度的測(cè)量 點(diǎn)，并得到爐襯溫度-厚度參照表；
② 根據(jù)步驟①所確定的測(cè)量點(diǎn)，在轉(zhuǎn)爐爐襯永久層和轉(zhuǎn)爐爐體 底部埋設(shè)熱電偶測(cè)溫裝置，對(duì)爐襯進(jìn)行在線連續(xù)測(cè)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(jì)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(duì)轉(zhuǎn)爐內(nèi)爐襯進(jìn)行修 復(fù)處理。
步驟②中熱電偶測(cè)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(bǔ)或噴補(bǔ)處理。一種實(shí)施轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測(cè)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(cè)溫裝置，且熱電偶測(cè)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(cè)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(diǎn)
1、 本發(fā)明工序簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確度高。在本發(fā)明中，通過(guò)有限元 軟件建立數(shù)值計(jì)算模型，得到了轉(zhuǎn)爐爐襯工作層的高溫區(qū)，通過(guò)設(shè)置 不同厚度的工作層就能夠確定溫度場(chǎng)的變化，從而制定出爐襯溫度一
厚度參照表；再通過(guò)在爐襯永久層和轉(zhuǎn)爐爐體底部埋設(shè)熱電偶測(cè)溫裝
置，對(duì)爐襯進(jìn)行在線連續(xù)測(cè)溫，利用已有的爐襯溫度-厚度參照表反 向計(jì)算出爐襯的厚度，然后就決定對(duì)轉(zhuǎn)爐的爐襯進(jìn)行修復(fù)，整個(gè)工藝
過(guò)程簡(jiǎn)單明了；而且，由于爐況復(fù)雜多變，導(dǎo)熱是一種熱擴(kuò)散過(guò)程， 內(nèi)部溫度及熱流變化對(duì)爐襯內(nèi)溫度場(chǎng)的影響是經(jīng)過(guò)衰減的，將測(cè)溫元 件設(shè)在爐襯永久層上進(jìn)行在線直接測(cè)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(cè)溫裝置，這些測(cè)溫裝置形成在 線多通道測(cè)量溫度集成系統(tǒng)，有利于及時(shí)找出爐襯需投補(bǔ)或噴補(bǔ)點(diǎn)， 從而有效提高轉(zhuǎn)爐的爐齡。
3、 本發(fā)明能有效實(shí)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(shí)，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(cè)溫裝置，這樣實(shí)現(xiàn) 了對(duì)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(qiáng)了煉鋼 生產(chǎn)的安全性。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)裝置的爐身爐襯測(cè)量點(diǎn)溫 度對(duì)照?qǐng)D。
圖9是本發(fā)明轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測(cè)裝置的爐底各測(cè)溫點(diǎn)的原 始溫度分布圖。
具體實(shí)施例方式
一種轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測(cè)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(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯溫度和爐襯 厚度進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算，確定爐襯內(nèi)溫度的分布，設(shè)定爐體內(nèi)溫度的測(cè)量
點(diǎn)，并得到爐襯溫度-厚度參照表；
② 根據(jù)步驟①所確定的測(cè)量點(diǎn)，在轉(zhuǎn)爐爐襯永久層和轉(zhuǎn)爐爐體
底部埋設(shè)熱電偶測(cè)溫裝置，對(duì)爐襯進(jìn)行在線連續(xù)測(cè)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(jì)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(duì)轉(zhuǎn)爐內(nèi)爐襯進(jìn)行修
復(fù)處理。
在本實(shí)施例中，步驟②中熱電偶測(cè)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(cè)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(bǔ)或噴補(bǔ)處理。
一種實(shí)施轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測(cè)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(cè)溫裝置4，且熱電偶測(cè) 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(cè)溫裝置4在轉(zhuǎn)爐 爐底沿徑向等密度分布，熱電偶測(cè)溫裝置4沿爐體徑向和軸向的布置 參照?qǐng)D2、圖3和圖4，本實(shí)施例中選用的熱電偶測(cè)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(wú)固定安裝模式；型號(hào)WRP-120，WR -121,分度號(hào)S;保溫管。16~ ①25;總長(zhǎng)度300 ~2150mm;置深長(zhǎng)度150~ 2000mm;響應(yīng)時(shí)間 r。5<90 補(bǔ)償導(dǎo)線對(duì)應(yīng)分度號(hào)S,長(zhǎng)度~ 20,000mm。
在本實(shí)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(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯溫度與厚度進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)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?qǐng)D8和圖9)，上述函數(shù)關(guān)系 具體的表達(dá)式為T(mén)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(cè)溫裝置后，熱電偶將開(kāi)始在線連續(xù)測(cè)溫，在本實(shí) 施例中選擇的測(cè)溫周期小于2秒，測(cè)量結(jié)果通過(guò)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(shí)，即需要 進(jìn)行該區(qū)域爐襯進(jìn)行投補(bǔ)、噴補(bǔ)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(shí)，當(dāng)爐身爐 襯溫度^938"C和爐底爐襯溫度^0(TC時(shí)，就需要對(duì)該區(qū)域爐襯進(jìn)行投 補(bǔ)或噴補(bǔ)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(cè)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(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯溫度和爐襯厚度進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算，確定爐襯內(nèi)溫度的分布，設(shè)定爐體內(nèi)溫度的測(cè)量點(diǎn)，并得到爐襯溫度-厚度參照表；②根據(jù)步驟①所確定的測(cè)量點(diǎn)，在轉(zhuǎn)爐爐襯永久層和轉(zhuǎn)爐爐體底部埋設(shè)熱電偶測(cè)溫裝置，對(duì)爐襯進(jìn)行在線連續(xù)測(cè)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(jì)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(duì)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(cè)方法，其特征 在于步驟②中熱電偶測(cè)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(cè)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(cè)方法，其特征 在于步驟(D中所述的修復(fù)處理包括投補(bǔ)或噴補(bǔ)處理。
4、 一種實(shí)施權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測(cè)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(cè)溫裝置，且熱電偶測(cè)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(cè)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(kāi)了一種轉(zhuǎn)爐爐襯厚度在線檢測(cè)方法及其裝置，檢測(cè)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(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯溫度和爐襯厚度進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算，確定爐襯內(nèi)溫度的分布，設(shè)定爐體內(nèi)溫度的測(cè)量點(diǎn)，并得到爐襯溫度-厚度參照表；根據(jù)步驟①所確定的測(cè)量點(diǎn)，在轉(zhuǎn)爐爐襯永久層和轉(zhuǎn)爐爐體底部埋設(shè)熱電偶測(cè)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(jì)算出爐襯厚度；根據(jù)步驟③所得的爐襯厚度決定是否對(duì)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(cè)溫裝置。本發(fā)明工序簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確度高而且能有效提高轉(zhuǎn)爐爐齡。
文檔編號(hào)G01K1/14GK101514896SQ20081012474
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中冶華天工程技術(shù)有限公司