CN1018481B - 高炉及工业炉窑炉衬测厚装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明为高炉及工业炉窑炉衬厚度的检测技术。其主要特征是在炉衬内沿垂直炉衬的方向埋设电阻元件，且电阻元件的电阻值与其长度呈相关关系；电阻元件与炉衬同步磨损和浸蚀。通过测量电阻元件电阻值的变化和利用相应的测量仪表，就可在线检测炉衬的现存厚度。与现有技术相比，本发明的测量精度高，测量装置和测量方法简单。

Description

本发明属于高炉及工业炉窑炉衬的检测技术领域。

高炉及工业炉窑是一个巨大的高温反应器，炉衬受到机械碰撞、静压力、气流及熔渣的冲刷作用，承受化学浸蚀和热应力的侵害，不可避免地被浸蚀和磨损。炉衬的损坏会降低炉窑的使用寿命，甚至发生重大事故。如果在高炉及工业炉窑的运行过程中，能及时准确地监测炉衬的状况，有目的地改进操作，采取适当的保护措施，对延长炉龄和安全生产具有重要意义。

高炉生产等是个封闭系统，使得在线测量炉衬的烧损等较为困难。目前工业炉窑的炉衬厚度检测技术，以高炉为例，有以下几种：①多点热电偶法，在炉衬深度埋设多支热电偶，假设炉内温度值，用稳定态温度场理论，根据各点温度推算炉衬厚度（《高炉自动化学术会议论文集》第二分册，143～148页）;②触发响应法，在炉衬不同深度埋设热电偶，当炉内温度变化时，对各热电偶的温度变化曲线进行相关分析，得出传递时间，用不稳定态温度场理论推算炉衬厚度（《科技资料》高炉炉衬译文集，161～168页）;③热流计法，在炉体的钢壳上安置热流计，由热流值推算炉衬厚度（《科技资料》高炉炉衬译文集，142～149页）。上述测量工业炉窑炉衬厚度 的方法，都是通过温度或热流的变化，间接推算炉衬厚度及状况，又因计算中假设条件与实际情况有差距，所以测量误差大，精度低，满足不了实际在线生产的需要。

苏联专利SU1359622、SU1359623介绍了冶炼设备炉衬厚度检测用装置。它是通过埋设在炉衬内的两组导线和炉外的电阻器、熔断器及相应的测量系统，组成测量电路。通过测量不同时间下电阻的大小来表明炉衬厚度减小的位置。上述专利虽能测定炉衬现存的厚度，但测量精度较差，同时，只能测量熔池部分炉衬的厚度，且埋设导线困难，测量线路复杂。

本发明的目的在于提供一种测量精度高，能直接在线测定高炉及工业炉窑炉衬各部位厚度的装置和方法。

为达到上述目的，其主要技术方案是将一种电阻元件沿垂直炉衬的方向埋设在炉衬内，并与炉衬的内外表面相齐，通过引线将电阻元件与测量系统相连接。电阻元件由复合材料组成，其特点是电阻元件的电阻值在高温和不同温度下，均都与其长度保持相关关系。

所采用的电阻元件有三种，即断路型电阻元件、短路型电阻元件和复合型电阻元件。电阻元件满足如下要求：

1.在高温和不同的温度下，电阻元件的电阻值稳定，与元件的长度保持相关关系。

2.抗电磁干扰。

3.安装方便，在施工时，其电阻值不变化。

4.能批量生产，且规格化。

电阻元件可以是带（片）状，也可为棒状。采用带（片）状时，则在砌炉或筑炉过程中，将带（片）状电阻元件随耐火砖砌在一起，即处于炉衬的砖缝上;采用棒状电阻元件，可随砌炉时埋设在炉衬内，也可在砌好的炉衬上钻一直通孔，将电阻元件插入孔内，并填入耐火材料，密封好。无论采用带（片）状，还是棒状，电阻元件的埋设方向均垂直于炉衬，在炉衬外表面一侧，用引线将电阻元件与测量系统相连接。

在高炉及工业炉窑的运行或工作过程中，随着炉料对炉衬的磨损和炉内熔融体对炉衬的浸蚀，电阻元件的前端也随炉衬同步被磨损和浸蚀。也就是说，电阻元件是随炉衬的逐步减薄而逐渐变短的，电阻元件的前端一直与炉衬内表面相齐。这样，通过测量电阻元件的电阻值，并根据电阻值与其长度的相关关系，就可得出电阻元件现有的长度，从而反映出炉衬的现存厚度。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.电阻元件规格化，测量准确，测量精度高;

2.结构简单，安装方便;

3.既可测量熔池部分的炉衬，也可测量熔池以外炉衬的厚度;

4.能实现对高炉和工业炉窑炉衬状况的在线连续监测。

下面结合实施例，对本发明作进一步的陈述。

附图1为在线测量高炉炉衬厚度装置的结构示意图。

附图2为断路型电阻元件的结构示意图。

附图3为短路型电阻元件的结构示意图。

附图4为断路型电阻元件的电阻值与其长度的关系曲线。

附图5为短路型电阻元件的电阻值与其长度的关系曲线。

图1中，1为高炉炉衬，2为炉壳，3为炉缸，4为炉腹，5为炉腰，6为炉身，7为电阻元件，8为引线，9为信号变换器，10为直流电源，11为计算机，12为显示器，13为打印机。由电阻元件7、引线8、信号变换器9、直流电源10、计算机11、显示器12、打印机13组成炉衬厚度检测装置。

图2、3中，21为保护层，22为连接线路，8为引线，R为电阻。电阻元件由保护层21、连接线路22、引线8和多个电阻R组成。

图2的断路型电阻元件由n（n＞1）个并联的电阻R组成，整个并联线路的电阻值与其元件长度呈相关关系，即电阻值的大小反映电阻元件的长度。电阻元件的原始长度与安装时炉衬的厚度一致。当炉衬被磨损或浸蚀到一定程度时，处于元件前端的电阻R，也同步被磨损或浸蚀，这时整个元件的电阻值升高。

图3的短路型电阻元件由n（n＞1）个串联的电阻R组成，整个串联线路的电阻值与其元件的长度呈相关关系。当炉衬被磨损或浸蚀时，元件前端的电阻R被熔体熔蚀掉，形成短路，整个电阻元件的电阻值降低。

复合型电阻元件由多个串、并联电阻、连接线路、保护层和引线组成。

图4、5中，横座标为电阻元件的长度（mm），纵座标为电阻元件的电阻值（欧姆），曲线a、b为电阻元件的电阻值与电阻元件长度的相关关系曲线。

在图1中，沿高炉高度方向和沿高炉的圆周方向上，相隔一定的距离都埋设了电阻元件，然后通过各自的引线，与测量系统相连接。

根据高炉不同部位的工作状况，相应炉衬所埋设的电阻元件类型也不同，炉缸部位采用短路型电阻元件，炉身部位采用断路型电阻元件，炉腹和炉腰部位可采用复合型电阻元件。

测量电路中采用直流电源10和信号变换器9，这样，电阻元件的电阻值就转换成直流电压信号，输入计算机。

在检测前，需将各类电阻元件的电阻值与其长度的关系曲线、高炉内型和炉衬的各项参数，预先输入计算机中储存。

在高炉和工业炉窑的运行过程中，即在检测过程中，随着炉衬不断地被磨损和浸蚀，各部位的电阻元件7的电阻值也不断变化，通过引线8、直流电源10和信号变换器9，这些不断变化的电阻值信号转换成电压信号，再经过计算机的运算、处理，并同时与预先输入的电阻元件的电阻值与其长度的关系曲线相结合，就可转换为对应的数字，得出相应炉衬部位的炉衬厚度值。通过对高炉沿高度方向和圆周方向所埋设的 电阻元件实行巡迴检测，就得出某一时间内各测量点相应部位炉衬的厚度值，并可在显示器12上显示出高炉高度方向和圆周方向不同纵、横剖面各部位炉衬的厚度图形、趋势图和数据，在打印机13上可印出各种表报，这样就可了解和监测整个高炉各部位炉衬的状况，有利于高炉的正常运行和安全生产。

本发明除用于高炉外，还可用于各种炼钢炉、铁水罐、冲天炉、玻璃熔窑和其它炉窑等。

Claims (7)

1、一种在线测量高炉及工业炉窑炉衬厚度的方法，其特征在于：

A、将电阻元件沿高炉的高度方向和园周方向，相隔一定距离埋设在炉衬内，埋设方向为垂直炉衬方向，并与炉衬内外表面相齐；

B、电阻元件的电阻值与其长度相呈相关关系；

C、电阻元件与炉衬内表面同步受到磨损或浸蚀，即电阻元件现有的长度就反映出炉衬现存的厚度；

D、电阻元件与测量系统的信号变换器相连接；

E、通过测量系统，将电阻元件因磨损或浸蚀所引起的电阻变化信号转换成电压信号，经过计算机的运算、处理，并与预先输入的电阻元件的电阻值与其长度的关系曲线相结合，得出电阻元件的长度，即为相应炉衬部位的炉衬厚度值。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于在检测前将电阻元件的电阻值与其长度的关系曲线、炉衬的各项参数，预先输入计算机中储存。

3、一种利用权利要求1所述的方法，在线检测高炉及工业炉窑炉衬厚度的装置，其特征在于该装置由埋设在炉衬内的电阻元件、引线、信号变换器、直流电源、计算机、显示器、打印机组成;通过引线，电阻元件与测量系统的信号变换器相连。

4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于电阻元件由保护层、连接线路、多个电阻和引线组成。

5、根据权利要求3所述的装置，其特征在于电阻元件分断路型电阻元件、短路型电阻元件和复合型电阻元件三种。

6、根据权利要求3或5所述的装置，其特征在于断路型电阻元件由n（n＞1）个并联的电阻组成;短路型电阻元件由n（n＞1）个串联的电阻组成;复合型电阻元件由多个串联、并联的电阻组成。

7、根据权利要求3或4或5所述的装置，其特征在于电阻元件可做成带（片）状或棒状。

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