CN102998021B - 利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置和方法，装置中的挠性热电偶端子接管安装于炉台排污口，钢卷热点测温热电偶和钢卷冷点测温热电偶由挠性热电偶端子接管穿至炉台底部，并分别通过热电偶补偿导线与无纸记录仪的数据记录通道连接；炉台测温热电偶穿过挠性热电偶端子接管，并通过热电偶补偿导线与无纸记录仪的数据记录通道连接；边部插条上设有用于插接钢卷热点测温热电偶插槽；芯部插条上设有用于插接钢卷冷点测温热电偶插槽。本发明在未预留专用测试孔的炉台上可实现罩式炉退火过程钢卷冷热点温度及炉台气氛温度的在线测量，无需对炉台做改动，适合大范围进行推广。
Description
技术领域
本发明涉及罩式炉退火过程钢卷冷热点温度在线测量领域，尤其涉及一种利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置和方法。
背景技术
罩式炉退火的质量和产量直接受到钢卷退火工艺的决定和影响，其决定性的因素包括钢卷退火加热速度、保温温度、保温时间和冷却制度。而目前对于罩式炉退火过程而言，是通过罩式炉二级核心数学模型软件技术进行退火过程的控制调节，通过炉台测温热电偶和加热罩热电偶进行退火过程控制的间接反馈。此种生产运行方式，一方面受到罩式炉二级核心数学模型准确性的影响，另一方面，由于测试仪表维护等方面不到位，会导致测温热电偶存在偏差，进而影响退火钢卷的质量和产量。
对于罩式炉退火过程中钢卷温度的测量方面，目前的装置和方法一方面需要在炉台设置专一的测试孔，另一方面缺乏对插条的优化创新，导致测试装置和方法的适用性受限，且影响测试钢卷的质量（由于表面质量问题只能降级或作为废品），造成相应的经济损失。
目前在常规没有预留测试孔的炉台上还没有一套可行的装置和测试方法进行钢卷温度的在线测试跟踪，进而实现罩式炉退火模型优化、罩式炉退火质量问题诊断、罩式炉新产品及性能提升开发等功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中缺少有效的钢卷温度在线测试方法的缺陷，提供一种利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置和方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
提供一种利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置，包括至少一个边部插条、至少一个芯部插条、至少一个钢卷热点测温热电偶、至少一个钢卷冷点测温热电偶、炉台测温热电偶、多条热电偶补偿导线、挠性热电偶端子接管和无纸记录仪；其中，
所述挠性热电偶端子接管安装于炉台排污口，所述钢卷热点测温热电偶和所述钢卷冷点测温热电偶由所述挠性热电偶端子接管穿至炉台底部，并分别通过热电偶补偿导线与所述无纸记录仪的数据记录通道连接；
所述炉台测温热电偶穿过所述挠性热电偶端子接管，并通过热电偶补偿导线与所述无纸记录仪的数据记录通道连接；
所述边部插条上设有用于插接所述钢卷热点测温热电偶插槽；
所述芯部插条上设有用于插接所述钢卷冷点测温热电偶插槽。
本发明所述的利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置中，所述挠性热电偶端子接管的端部设有法兰盖，该法兰盖上设有多个热电偶通道，所述钢卷热点测温热电偶、所述钢卷冷点测温热电偶以及所述炉台测温热电偶均由所述热电偶通道穿至炉台底部。
本发明所述的利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置中，所述钢卷热点测温热电偶、所述钢卷冷点测温热电偶以及所述炉台测温热电偶上均通过卡套式接口与所述挠性热电偶端子接管密封连接。
本发明所述的利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置中，所述炉台测温热电偶与所述钢卷热点测温热电偶和所述钢卷冷点测温热电偶捆绑在一起。
本发明所述的利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置中，所述边部插条和芯部插条的厚度由边缘至插条内逐步增加。
本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：
提供一种利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的方法，该方法基于上文所述的装置，包括以下步骤：
根据炉台堆垛测试钢卷数量计算钢卷热点测温热电偶的根数；
将多根钢卷热点测温热电偶均分至各个炉台排污口，通过安装于炉台排污口挠性热电偶端子接管穿至炉台底部，并与无纸记录仪的数据通道进行对应连接；
根据车间工序情况，选择相应工序环节进行待测试堆垛钢卷的开卷，并在卷取过程中将芯部插条和边部插条插入钢卷；
根据炉台退火堆垛计划情况，对固定有芯部插条和边部插条的待测试钢卷进行吊装，从下向上逐层堆垛钢卷，每堆垛一层钢卷，按照各钢卷冷点和热点的位置，在芯部插条和边部插条各自的插槽内插入热电偶；
在完成测试钢卷堆垛和热电偶插接后，通过无纸记录仪查看热电偶测试显示结果；
若显示结果正常，则按照罩式炉退火生产规程进行气密测试；
通过气密测试后，启动无纸记录仪开始采集数据；
待退火完成后，停止无纸记录仪的数据采集，并通过采集卡导入计算机，对所采集数据进行处理，获得罩式炉内带钢钢卷冷、热点及炉内气氛的动态温升曲线。
本发明所述的方法中，在将芯部插条和边部插条插入钢卷时，具体使芯部插条和边部插条的外侧面朝向钢卷的外法线。
本发明所述的方法中，在吊装待测试钢卷过程中，控制夹钳的夹取位置，避免夹钳与插条接触而使插条端部变形。
本发明产生的有益效果是：本发明在未预留专用测试孔的炉台上可实现罩式炉退火过程钢卷冷热点温度及炉台气氛温度的在线测量，无需对炉台做改动，适合大范围进行推广；通过设置的炉台测温热电偶可以对现场炉台测温热电偶进行准确性检验，进而可以为罩式炉测量仪表维护、罩式炉退火钢卷表面质量缺陷（黑斑、黑带和氧化色等）测试分析提供重要的数据支持；通过热电偶对钢卷四周温度变化的直接测量，可以进行炉台退火沿带钢周向传热的一致性测试，进而为加热罩燃烧器的优化控制提供支撑；采用的插条形式可以有效减轻插条接触处带钢的表面质量，相比常规插条所造成的折痕缺陷而言，明显提高了成材率。以0.5-1.2mm厚度钢卷为例，将避免插条位置内、外侧各约3层带钢折痕产生；对于外径1800mm、宽度1250mm的钢卷，节约钢材重量约223kg，即提高成材率达到1.02%。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置的结构示意图；
图2是图1中A-A方向的剖视图；
图3是图1中B-B方向的剖视图。
图中：
1-边部插条，2-芯部插条，3-钢卷热点测温热电偶，4-钢卷冷点测温热电偶，5-炉台测温热电偶，6-热电偶补偿导线，7-挠性热电偶端子接管，8-无纸记录仪，9-炉台排污口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置，包括边部插条1、芯部插条2、钢卷热点测温热电偶3、钢卷冷点测温热电偶4、炉台测温热电偶5、多条热电偶补偿导线6、挠性热电偶端子接管7和无纸记录仪8；每测量一卷钢卷，该装置至少需要配置一个边部插条1、一个芯部插条2、一个钢卷热点测温热电偶3和一个钢卷冷点测温热电偶4。具体数量根据待测钢卷的个数确定。
挠性热电偶端子接管7安装于炉台排污口9，钢卷热点测温热电偶3和钢卷冷点测温热电偶4的一端由挠性热电偶端子接管7密封穿至炉台底部，并分别通过热电偶补偿导线6与无纸记录仪8的数据记录通道连接；
炉台测温热电偶5穿过挠性热电偶端子接管7，并通过热电偶补偿导线6与无纸记录仪8的数据记录通道连接；设置的炉台测温热电偶5可以对现场炉台测温热电偶进行准确性检验，进而可以为罩式炉测量仪表维护、罩式炉退火钢卷表面质量缺陷（黑斑、黑带和氧化色等）测试分析提供重要的数据支持。
本发明实施例中的无纸记录仪8分十二个数据通道，通过热电偶补偿导线与热电偶衔接。具体包括一路连接炉台测温热电偶5，一路连接底部堆垛钢卷测温热电偶（即钢卷冷点测温热电偶4），其余为十路连接钢卷热点测温热电偶3。如测试堆垛为3卷钢卷，则沿用其中6路连接钢卷热点测温热电偶3，如测试堆垛为5卷钢卷，则沿用其中十路连接钢卷热点测温热电偶3。
本发明实施例中，炉台排污口对称性分布于罩式炉炉台四周，可将十二路热电偶根据测试位置和长度合理分配通过四个排污口连接至无纸记录仪。
测温热电偶根据测点的位置和热电偶所经过的通道确定长度和偶丝直径。
边部插条1上设有插槽，用于插接钢卷热点测温热电偶3；
芯部插条2上也设有插槽，用于插接钢卷冷点测温热电偶4。
采用的插条形式可以有效减轻插条接触处带钢的表面质量，相比常规插条所造成的折痕缺陷而言，明显提高了成材率。以0.5-1.2mm厚度钢卷为例，将避免插条位置内、外侧各约3层带钢折痕产生；对于外径1800mm、宽度1250mm的钢卷，节约钢材重量约223kg，即提高成材率达到1.02%。
其中，对于钢卷热点测温热电偶3和钢卷冷点测温热电偶4根据钢卷堆垛数量进行相应数量的配置。考虑到炉台排污口9布置在炉台的四周，根据是否测试沿钢卷周向传热一致性的需求进行相应热电偶的增设。
在本发明的一个较佳实施例中，边部插条1或芯部插条2按照各钢卷结构尺寸进行插条尺寸的设计，并且对于插条的四周边缘进行打磨，使插条的厚度由边缘至插条内边逐步增加。
在本发明的一个实施例中，挠性热电偶端子接管7的端部设有法兰盖，该法兰盖上设有多个热电偶通道，以便与测温热电偶连接并密封，防止炉内气氛外泄。钢卷热点测温热电偶3、钢卷冷点测温热电偶4以及炉台测温热电偶5均由热电偶通道穿至炉台底部。
在本发明的一个较佳实施例中，钢卷热点测温热电偶3、钢卷冷点测温热电偶4以及炉台测温热电偶5上均通过卡套式接口与挠性热电偶端子接管7密封连接，卡套式接口的设计便于安装与密封。
炉台测温热电偶5与钢卷热点测温热电偶3和钢卷冷点测温热电偶4在炉台底部捆绑在一起。
本发明实施例利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的方法，该方法基于上述实施例的利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置，包括以下步骤：
利用罩式炉炉台排污口布置测量装置线路及仪表：首先根据炉台堆垛测试钢卷数量计算钢卷热点测温热电偶的根数，每测量一卷钢卷至少需要一个钢卷热点测温热电偶3和一个钢卷冷点测温热电偶4。并根据堆垛钢卷的结构尺寸选择合适的热电偶长度，然后将多根钢卷热点测温热电偶均分至各个炉台排污口，通过安装于炉台排污口挠性热电偶端子接管穿至炉台底部，并与无纸记录仪的数据通道进行对应连接；
插条布置与钢卷吊装：首先，根据车间工序情况，选择相应工序环节进行待测试堆垛钢卷的开卷，并在卷取过程中将芯部插条和边部插条插入钢卷；其次，根据炉台退火堆垛计划情况，对固定有芯部插条和边部插条的待测试钢卷进行吊装，用吊车将钢卷吊出并放置在钢卷库空间，在吊装待测试钢卷过程中，控制夹钳的夹取位置，避免夹钳与插条接触而使插条端部变形。
在本发明的一个实施例中，在插入插条之前，需要根据拟要测试炉台堆垛钢卷结构尺寸进行相应插条的制作，并在带钢卷取过程中，按照对应的尺寸编号，将芯部插条2和边部插条1插入钢卷相应的位置和深度，并使芯部插条2和边部插条1的外侧面朝向钢卷的外法线。具体将芯部插条2插入钢卷深度的二分之一处。例如若钢卷宽度为1600mm，则芯部插条2插入钢卷的深度为800mm；将边部插条1插入钢卷的角点处，具体插入的深度是离钢卷外边缘25mm，离钢卷顶部边缘64mm处。
炉台堆垛及热电偶插接：从下向上逐层堆垛钢卷，每堆垛一层钢卷，按照各钢卷冷点和热点的位置，在芯部插条2和边部插条1各自的插槽内插入热电偶；本发明的一个实施例中，还可将专门测试炉温的炉台测温热电偶5与炉台底部热电偶（包括钢卷热点测温热电偶3和钢卷冷点测温热电偶4）进行捆绑；通过钢卷四周温度变化的直接测量，可以进行炉台退火沿带钢周向传热的一致性测试，进而为加热罩燃烧器的优化控制提供支撑。
退火操作及退火过程温度在线跟踪：在完成测试钢卷堆垛和热电偶插接后，通过无纸记录仪8进行测试结果有效性的初步检验，具体为查看热电偶测试显示结果；若显示结果正常，则按照罩式炉退火生产规程进行气密测试；通过气密测试后，启动无纸记录仪开始采集数据；待退火完成后，停止无纸记录仪的数据采集，并通过采集卡导入计算机，对所采集数据进行处理，获得罩式炉内带钢钢卷冷、热点及炉内气氛的动态温升曲线。
本发明实施例首次在未预留专用测试孔的炉台，实现罩式炉退火过程钢卷冷热点温度及炉台气氛温度的在线测量，无需对炉台做改动，适合大范围进行推广。通过本发明实施例的装置和方法，能够为罩式炉工程FAT测试及功能考核、罩式炉数学模型软件技术的持续优化、产品性能提升和新产品开发提供实验和可靠数据支撑。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置，其特征在于，包括至少一个边部插条、至少一个芯部插条、至少一个钢卷热点测温热电偶、至少一个钢卷冷点测温热电偶、炉台测温热电偶、多条热电偶补偿导线、挠性热电偶端子接管和无纸记录仪；其中：
所述挠性热电偶端子接管安装于炉台排污口，所述钢卷热点测温热电偶和钢卷冷点测温热电偶由所述挠性热电偶端子接管穿至炉台底部，并分别通过热电偶补偿导线与所述无纸记录仪的数据记录通道连接；
所述炉台测温热电偶穿过所述挠性热电偶端子接管，并通过热电偶补偿导线与所述无纸记录仪的数据记录通道连接；
所述边部插条上设有用于插接所述钢卷热点测温热电偶插槽；
所述芯部插条上设有用于插接所述钢卷冷点测温热电偶插槽。
2.根据权利要求1所述的利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置，其特征在于，所述挠性热电偶端子接管的端部设有法兰盖，该法兰盖上设有多个热电偶通道，所述钢卷热点测温热电偶、所述钢卷冷点测温热电偶以及所述炉台测温热电偶均由所述热电偶通道穿至炉台底部。
3.根据权利要求2所述的利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置，其特征在于，所述钢卷热点测温热电偶、所述钢卷冷点测温热电偶以及所述炉台测温热电偶上均通过卡套式接口与所述挠性热电偶端子接管密封连接。
4.根据权利要求1所述的利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置，其特征在于，所述炉台测温热电偶与所述钢卷热点测温热电偶和所述钢卷冷点测温热电偶捆绑在一起。
5.根据权利要求1所述的利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的装置，其特征在于，所述边部插条和芯部插条的厚度由边缘至插条内逐步增加。
6.一种利用罩式炉炉台排污口测量钢卷冷热点温度的方法，其特征在于，该方法基于权利要求1-5中任一项所述的装置，包括以下步骤：
根据炉台堆垛测试钢卷数量计算钢卷热点测温热电偶的根数；
将多根钢卷热点测温热电偶均分至各个炉台排污口，通过安装于炉台排污口挠性热电偶端子接管穿至炉台底部，并与无纸记录仪的数据通道进行对应连接；
根据车间工序情况，选择相应工序环节进行待测试堆垛钢卷的开卷，并在卷取过程中将芯部插条和边部插条插入钢卷；
根据炉台退火堆垛计划情况，对固定有芯部插条和边部插条的待测试钢卷进行吊装，从下向上逐层堆垛钢卷，每堆垛一层钢卷，按照各钢卷冷点和热点的位置，在芯部插条和边部插条各自的插槽内插入热电偶；
在完成测试钢卷堆垛和热电偶插接后，通过无纸记录仪查看热电偶测试显示结果；
若显示结果正常，则按照罩式炉退火生产规程进行气密测试；
通过气密测试后，启动无纸记录仪开始采集数据；
待退火完成后，停止无纸记录仪的数据采集，并通过采集卡导入计算机，对所采集数据进行处理，获得罩式炉内带钢钢卷冷、热点及炉内气氛的动态温升曲线。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在将芯部插条和边部插条插入钢卷时，具体使芯部插条和边部插条的外侧面朝向钢卷的外法线。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在吊装待测试钢卷过程中，控制夹钳的夹取位置，避免夹钳与插条接触而使插条端部变形。
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