CN102886500B - 一种快速、准确检测和控制钢包烘烤温度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢铁、有色冶金行业中的高温炉窑温度测量领域，尤其涉及一种快速、准确检测和控制钢包烘烤温度的方法及装置，其特征在于，应用红外测温仪器测量钢包外表面多点的温度值，通过传热模型计算出钢包内表面各点温度值，利用钢包外表面温度和对流辐射换热系数计算钢包内表面不同深度处的瞬时温度，根据钢包烘烤要求由PID温度反馈调节器调整烘烤空燃比，实现钢包的自动烘烤，当钢包内的瞬时温度达到目标值后，自动转入保温程序。与以前的技术相比，本发明的有益效果是：结构紧凑、简单合理，易于操作，极大地改善了钢包烘烤的测温环境，延长了测温仪器的使用寿命，同时提高了测温的准确性，为钢包烘烤的热工制度的精确控制提供基础的数据。

Description

一种快速、准确检测和控制钢包烘烤温度的方法及装置

技术领域

本发明涉及钢铁、有色冶金行业中的高温炉窑温度测量领域，尤其涉及一种快速、准确检测和控制钢包烘烤温度的方法及装置。

背景技术

钢包是盛储钢水的容器，又是精炼设备的组成部分，它担负着盛接、精炼和运输钢水等多重任务。评价钢包的标准除了考核其设计参数是否满足所在流程中前后工序的要求外，钢包烘烤温度是保证钢包质量和影响炼钢车间的生产成本及钢水质量的重要因素。

研究表明提高出钢前的钢包内壁温度，可以减少出钢过程钢水温降。在满足连铸合理浇铸温度前提下，适当降低出炉钢水温度，可以提高转炉寿命，增加钢产量，因此快速、准确检测钢包烘烤温度是实现炼钢和连铸精确控制的必要条件。

目前主要是利用钢包盖顶部插入热电偶测量包内气氛温度，再辅以有经验的技术人员用手摸钢座的方法估算钢包内壁温度。但是由于热电偶长度限制，它只能测得包盖附近的炉气温度；热气体密度小上浮，使得钢包内炉气温度分布不均；同时又不时打开包盖吸入冷空气，使得现行的测量方法不能准确的测得钢包内壁温度。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速、准确检测和控制钢包烘烤温度的方法及装置，改善钢包烘烤装置的测温环境，延长测温仪器的使用寿命，同时提高了测温的准确性，为钢包烘烤热工制度的精确控制提供基础的数据。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种快速、准确控制钢包烘烤温度方法，应用红外测温仪器测量钢包外表面多点的温度值，通过传热模型计算出钢包内表面各点温度值，其实现的步骤如下：

1）在钢包的外表面，沿圆周和垂直方向上均布若干个测温点，红外测温仪依次测量各测温点，得各点温度测量值；

2）采用可编程序控制器对各点温度测量值进行加权算法，排除测量误差，计算得出合理的各测量点钢包外表面温度t_w；

3）利用热线风速仪测定钢包周边50-100mm距离内的空气温度t_o，并导入对流辐射换热系数计算模块，计算出对流辐射换热系数h；

$h=9.2\×{(t_w-t_o)}^{1/4}+\frac{20.4\×\mathrm{\ϵ}\×[{\left(\frac{t_w+273}{100}\right)}^4-{\left(\frac{t_o+273}{100}\right)}^4]}{t_w-t_o}---\left(1\right)$

公式（1）中：t_w-钢包外表面温度，℃；t_o-空气温度，℃；ε-钢包外表面黑度；

4）利用钢包外表面温度t_w和对流辐射换热系数h计算钢包内表面不同深度处的瞬时温度t_i；

$t_i=t_w+q\×(\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{{\mathrm{\λ}}_i}+h)---\left(2\right)$

公式（2）中：q-热流密度，w/m² 现场测得；δ_i-第i层材料的厚度，m；λ_i-第i层材料的导热系数,w/(m·k)；

5）根据钢包烘烤要求由PID温度反馈调节器调整烘烤空燃比，实现钢包的自动烘烤，当钢包内的瞬时温度达到目标值后，自动转入保温程序。

一种快速、准确控制钢包烘烤温度的装置，包括PLC、红外测温仪、热线风速仪和电磁阀，红外测温仪器、热线风速仪和电磁阀分别与PLC相连，所述电磁阀设有燃料管道上。

与以前的技术相比，本发明的有益效果是：结构紧凑、简单合理，易于操作，极大地改善了钢包烘烤的测温环境，延长了测温仪器的使用寿命，同时提高了测温的准确性，为钢包烘烤的热工制度的精确控制提供基础的数据。

附图说明

图1是本发明装置实施例结构示意图。

图中：1-钢包  2-测温点  3-烧嘴  4–燃料管道  5-电磁阀6-红外测温仪  7-热线风速仪  8- PLC

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1，是本发明一种快速、准确控制钢包烘烤温度的装置实施例结构示意图，包括PLC8、红外测温仪6、热线风速仪7和电磁阀8，红外测温仪6、热线风速仪7和电磁阀5分别与PLC8相连，电磁阀5设有燃料管道4上。PLC8型号为西门子S7-200。

本发明一种快速、准确控制钢包烘烤温度方法，是应用红外测温仪6测量钢包1外表面多测量点2的温度值，通过植入PLC的传热模型计算出钢包内表面各点温度值，其实现的步骤如下：

1）在钢包1的外表面，沿圆周和垂直方向上均布若干个测温点2，红外测温仪6依次测量各测温点2，得各点温度测量值；

2）采用可编程序控制器PLC对各点温度测量值进行加权算法，排除测量误差，计算得出合理的各测量点钢包外表面温度t_w；

3）利用热线风速仪7测定钢包周边50-100mm距离内的空气温度t_o，并导入对流辐射换热系数计算模块，计算出对流辐射换热系数h；

$h=9.2\×{(t_w-t_o)}^{1/4}+\frac{20.4\×\mathrm{\ϵ}\×[{\left(\frac{t_w+273}{100}\right)}^4-{\left(\frac{t_o+273}{100}\right)}^4]}{t_w-t_o}---\left(1\right)$

公式（1）中：t_w-钢包外表面温度，℃；t_o-空气温度，℃；ε-钢包外表面黑度；

4）利用钢包1外表面温度t_w和对流辐射换热系数h计算钢包内表面不同深度处的瞬时温度t_i；

$t_i=t_w+q\×(\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{{\mathrm{\λ}}_i}+h)---\left(2\right)$

公式（2）中：q-热流密度，w/m² 现场测得；δ_i-第i层材料的厚度，m；λ_i-第i层材料的导热系数,w/(m·k)；

5）根据钢包烘烤要求由PID温度反馈调节器调整烘烤空燃比，利用PLC对安装在燃料管道4上的电磁阀5开度进行控制，调整流经烧嘴3的燃料供给量，实现钢包的自动烘烤，当钢包内的瞬时温度达到目标值后，自动转入保温程序。

Claims (1)

1.一种快速、准确控制钢包烘烤温度方法，其特征在于，应用红外测温仪器测量钢包外表面多点的温度值，通过传热模型计算出钢包内表面各点温度值，其实现的步骤如下：

1）在钢包的外表面，沿圆周和垂直方向上均布若干个测温点，红外测温仪依次测量各测温点，得各点温度测量值；

2）采用可编程序控制器对各点温度测量值进行加权算法，排除测量误差，计算得出合理的各测量点钢包外表面温度t_w；

3）利用热线风速仪测定钢包周边50-100mm距离内的空气温度t_o，并导入对流辐射换热系数计算模块，计算出对流辐射换热系数h；

$h=9.2\×{(t_w-t_o)}^{1/4}+\frac{20.4\×\mathrm{\ϵ}\×[{\left(\frac{t_w+273}{100}\right)-{\left(\frac{t_o+273}{100}\right)}^4]}^4}{t_w-t_o}---\left(1\right)$

公式（1）中：t_w-钢包外表面温度，℃；t_o-空气温度，℃；ε-钢包外表面黑度；

4）利用钢包外表面温度t_w和对流辐射换热系数h计算钢包内表面不同深度处的瞬时温度t_i；

$t_i=t_w+q\×(\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{{\mathrm{\λ}}_i}+h)---\left(2\right)$

公式（2）中：q-热流密度，w/m²现场测得；δ_i-第i层材料的厚度，m；λ_i-第i层材料的导热系数,w/(m·k)；

5）根据钢包烘烤要求由PID温度反馈调节器调整烘烤空燃比，实现钢包的自动烘烤，当钢包内的瞬时温度达到目标值后，自动转入保温程序。