CN103088175A - 高炉铁水测温设备 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种高炉铁水测温设备，包括：测温枪，测温枪上安装一次性测温热电偶；测温枪操作臂，沿高炉的铁水沟设置，测温枪操作臂操作安装有一次性热电偶的测温枪插入铁水中，并在设定的时间后从铁水中拔出测温枪；隔离器组件，与测温枪电连接，隔离器组件包括温度范围不同的一组隔离器，其中的一个隔离器被选择并接入到设备的电路中；控制组件，与隔离器组件电连接，控制组件包括预处理模块、测温处理模块和异常处理模块；输出组件，与控制组件电连接，输出组件包括显示器、指示灯和蜂鸣器。本发明的高炉铁水测温设备结构简单、成本低、测温准确率高，可以显著降低热电偶的消耗和二次仪表更换。

Description

高炉铁水测温设备

技术领域

本发明涉及高炉测温技术领域，尤其涉及一种使用一次性测温热电偶的高炉铁水温度的测温设备。

背景技术

高炉是高炉炼铁流程的主体，自炉体上部装入铁矿石、燃料和溶剂，从下部鼓入空气燃烧燃料，产生大量高温还原性气体向上运动，炉料在下降过程中经过加热、还原、熔化、造渣等一系列物理化学过程，最终生成液态炉渣和铁水。长期以来，高炉操作者对炉况的判断主要根据高炉仪表的反映情况和高炉工长的观察及经验积累。这一办法容易造成判断失误、调剂滞后和反向操作的现象。继而导致炉况波动甚至失常。而且铁水质量的好坏直接影响到钢铁产品的质量，因此出铁口铁水的温度精确检测对于改进冶金生产工艺，提高铁水产品质量，降低生产成本，延长高炉的使用寿命就显得非常重要，并且已经成为标准配置要求。

高炉铁水测温相关特点：温度高，温度范围1200℃～1800℃。铁水和铁渣的混合物且铁渣往往在铁水上部有时比较厚，表面、中心、边缘温度差别大，并且和出铁过程相关，对铁沟内铁水进行测温，连续性测温要求不高而且伴有粉尘和烟雾、石墨碳飞扬。

测量铁水的温度，主要分为两种方式：接触式测量和非接触式测量。前者利用测温敏感元件在测温时与钢水、铁水直接接触，比如采用快速一次性热电偶(主要使用的是铂铑系列的贵金属热电偶)测温方法。该方法操作复杂，一般采取信号进入现场二次仪表，由二次仪表测算出铁水温度，之后以4～20mA信号或者其他方式送控制系统显示及其他计算，该种方法目前还在广泛大量使用，各个厂家也针对一次性热电偶本身进行改进，降低成本。后者往往通过光学高温计、光电高温计、辐射高温计、比色高温计、红外测温计等等，实现钢水或铁水的连续测温，但缺点是往往测量的是铁水表面的温度而非铁水温度。高炉铁水测温设备附近环境温度高且恶劣，空气中含铁屑灰尘含量大，易导致电子设备顺坏，每隔一两年就需要更换设备，测温得到温度数值一般不在二次测温表上看，而是在出铁口大屏幕上显示，直接利用PLC或者DCS的4～20mA输出信号实现。

发明内容

本发明旨在提出一种具有低成本的利用一次性测温热电偶的高炉铁水测温设备。

根据本发明的一实施例，提出一种高炉铁水测温设备，包括：

测温枪，测温枪上安装一次性测温热电偶；

测温枪操作臂，沿高炉的铁水沟设置，测温枪操作臂操作安装有一次性热电偶的测温枪插入铁水中，并在设定的时间后从铁水中拔出测温枪；

隔离器组件，与测温枪电连接，隔离器组件包括温度范围不同的一组隔离器，其中的一个隔离器被选择并接入到设备的电路中；

控制组件，与隔离器组件电连接，控制组件包括预处理模块、测温处理模块和异常处理模块；

输出组件，与控制组件电连接，输出组件包括显示器、指示灯和蜂鸣器。

在一个实施例中，测温枪操作臂将测温枪上安装的一次性测温热电偶插入铁水中，1.5秒后拔出。

在一个实施例中，该高炉铁水测温设备还包括一组探头和控制计算机终端。一组探头设置在铁水沟上方，探头探测铁水沟中铁水的数据。控制计算机终端连接到控制组件。

在一个实施例中，测温处理模块包括：延时计时器、间隔采样器和采样计数器。采样间隔期的采样间隔小于等于200ms，采样计数器的采样计数为30-40个。延时计时器工作期间，延时计时器工作期间，采样计数器不进行采样，延时计数器完成延时计数后，间隔采样器的采样间隔为200ms，采样计数器的采样计数为30-40个，最新采样得到的4-6个采样计数进行循环计算。

在一个实施例中，隔离器组件包括第一隔离器和第二隔离器，第一隔离器的温度范围为1100℃～1550℃，第二隔离器的温度范围为0℃～1600℃。

本发明的高炉铁水测温设备利用一次性测温热电偶，借助于功能强大且扫描速度足够快的控制组件，比如PLC或者DCS来实现高速测温。本发明的高炉铁水测温设备结构简单、成本低、测温准确率高，可以显著降低热电偶的消耗和二次仪表更换。

附图说明

图1揭示了根据本发明的一实施例的高炉铁水测温设备的结构图。

图2揭示了根据本发明的一实施例的高炉铁水测温设备进行测温的时序图。

图3揭示了根据本发明的一实施例的高炉铁水测温设备的测温控制逻辑。

具体实施方式

高炉在用泥炮开口机打开铁口后，铁水顺着铁水沟流出，铁渣浮在铁水的表面。在铁水沟中对铁水进行测温，即是本发明的高炉铁水测温的设计目的。参考图1所示，该高炉铁水测温设备设置在高炉200附近，高炉200具有四条铁水沟202。该高炉铁水测温设备包括：

测温枪102，测温枪102上安装一次性测温热电偶104。

测温枪操作臂106，沿高炉的铁水沟202设置，测温枪操作臂106操作安装有一次性热电偶104的测温枪102插入铁水中，并在设定的时间后从铁水中拔出测温枪102。在一个实施例中，测温枪操作臂106将测温枪102上安装的一次性测温热电偶104插入铁水中，并于1.5秒后拔出。

隔离器组件108，与测温枪102电连接，隔离器组件108包括温度范围不同的一组隔离器，其中的一个隔离器被选择并接入到设备的电路中。在一个实施例中，隔离器组件108包括第一隔离器和第二隔离器，第一隔离器的温度范围为1100℃～1550℃，第二隔离器的温度范围为0℃～1600℃。

控制组件110，与隔离器组件108电连接，控制组件110包括预处理模块112、测温处理模块114和异常处理模块116。在一个实施例中，测温处理模块114包括：延时计时器、间隔采样器和采样计算计数器。采样间隔期的采样间隔小于等于200ms，采样计数器的采样计数为30-40个。在一个实施例中，延时计时器工作期间，采样计数器不进行采样，延时计数器完成延时计数后，间隔采样器的采样间隔为200ms，采样计数器的采样计数为30-40个，最新采样得到的4-6个采样计数进行循环计算。如图1所示的，控制组件还可以连接到控制计算机终端116。

输出组件118，与控制组件110电连接，输出组件118包括显示器120、指示灯122和蜂鸣器124。

参考图1所示的实施例，该高炉铁水测温设备还包括一组探头204，探头204设置在铁水沟202上方，探头204探测铁水沟202中铁水的数据。如图1所示，四个探头204被布置在四条铁水沟202的上方。

下面结合图2和图3介绍本发明的工作原理，其中图2揭示了根据本发明的一实施例的高炉铁水测温设备进行测温的时序图。图3揭示了根据本发明的一实施例的高炉铁水测温设备的测温控制逻辑。

高炉在用泥炮开口机打开铁口后，铁水顺着铁水沟流出，铁渣浮在铁水的表面。测温枪操作臂操作枪头安装有一次性测温热电偶的测温枪，将测温枪头的一次性测温热电偶插入铁水中，停留一段时间，测温过程开始，热电偶的电势信号反映了铁水的真实温度。在显示器上显示测温温度或者测温失败后把测温枪的枪头从铁水中拔出，在将枪头从铁水中提出的过程中，一次性热电偶还会与钢浮在铁水表面的铁渣接触，热电势会略有提高，继续提起测温枪至枪头完全与铁水及铁渣分离。热电势就迅速下降，完成一次测温过程。

测温过程可分为如下的几个阶段：

采样前准备：此时一次性测温热电偶没插在测温枪上，测温系统处于开路状态。

采样准备期：此时一次性测温热电偶插在测温枪上但还未进入铁水，测温系统测量的是室温。

采样区间：此时一次性测温热电偶插在测温枪上且进入铁水，这是测温主过程。实际的测温曲线受探头质量、操作臂操作状态、炉内金属溶液的状态等因数影响，可能稍有不同。

采样结束：此时测温热电偶被烧毁或者拔出测温枪，进入下一次测温前准备。

图2揭示了高炉铁水测温设备进行测温的时序图。

本发明的控制组件中包括了三个模块：预处理模块、测温处理模块和异常处理模块。同时，隔离器组件包括具有不同温度范围的第一隔离器和第二隔离器。以适应不同的应用需求。

预处理模块根据应用状况选取第一隔离器或者第二隔离器的其中之一接入系统电路中。

第一隔离器是温度范围1100℃～1550℃的隔离器。当一次测温过程结束，一次性测温热电偶断开、系统开路时，需要要保持开路前的温度值，这样当下一次插入新的一次性热电偶的时候，由于变送器的设置为1100℃～1550℃，读入的温度检测值显示为输入短路IOP-，但是数值仍然保持1530以上，导通灯不亮。在预处理过程中，设置进入采样过程的温度值为两路信号：1)原始的真实的铁水温度；2)强制1280℃。当检测到温度信号的模式由IOP进入IOP-模式，就触发跳到强制模式，初始化原有程序，延时一段时间，进入正常测温回路。

第二隔离器是温度范围0℃～1600℃的隔离器。当插入新的一次性热电偶的时候，由于变送器的设置为0℃～1600℃，系统读入的温度检测值显示为室温。当检测到温度信号的模式由IOP进入正常模式，就触发跳到强制模式，初始化原有程序，延时一段时间，进入正常测温回路。

测温处理模块用于进行铁水温度的测量。一次性测温热电偶插入铁水后，在检测到温度小于1500℃以下时，则启动延时计时器。延时计时器结束则进入正式数据采集阶段。延时计时器工作期间，采样计数器不进行采样。延时计数器完成延时计数后，间隔采样器的采样间隔为200ms，采样计数器的采样计数为30-40个，最新采样得到的4-6个采样计数进行循环计算。图3揭示了根据本发明的一实施例的高炉铁水测温设备的测温控制逻辑。该计算过程的原理为：取连续的M个数据(实际中取为4-6个)，比较出最大值和最小值，计算出最大值和最小值的差值小于允许误差，则测温成功，否则失败。测温成功后，显示器上显示测量温度并保持，测温枪操作臂将测温枪拔出。

异常处理模块进行异常处理。检测到温度读入信号在上限设定值以下时，指示灯中的“导通灯”点灯，同时“测温准备好”灯亮。如果检测到在温度读入信号在上限值以上，则指示灯中的“导通灯”熄灭，“测温准备好”灯熄灭。取连续的M个数据并比较出最大值和最小值，计算出最大值和最小值的差值小于允许误差则表示测温成功，指示灯中的“测温OK”灯点亮，否则表示测温失败，指示灯中的“测温失败”灯亮。如果检测到测温过程中的温度数据超出正常范围或者采样数据超出个数均跳出测温过程，并且指示灯中的“测温失败”灯亮。异常处理模块在点亮“测温失败”灯的同时将铁水温度指示器显示为“1999”。

本发明的高炉铁水测温设备显示并保留测温过程连续的采样值，以便于在必要时进行人工修正。该高炉铁水测温设备还统计每天出铁的次数及时间。

本发明的高炉铁水测温设备利用一次性测温热电偶，借助于功能强大且扫描速度足够快的控制组件，比如PLC或者DCS来实现高速测温。本发明的高炉铁水测温设备结构简单、成本低、测温准确率高，可以显著降低热电偶的消耗和二次仪表更换。

Claims (8)

1.一种高炉铁水测温设备，其特征在于，包括：

测温枪，测温枪上安装一次性测温热电偶；

测温枪操作臂，沿高炉的铁水沟设置，测温枪操作臂操作安装有一次性热电偶的测温枪插入铁水中，并在设定的时间后从铁水中拔出测温枪；

隔离器组件，与所述测温枪电连接，所述隔离器组件包括温度范围不同的一组隔离器，其中的一个隔离器被选择并接入到设备的电路中；

控制组件，与隔离器组件电连接，控制组件包括预处理模块、测温处理模块和异常处理模块；

输出组件，与控制组件电连接，所述输出组件包括显示器、指示灯和蜂鸣器。

2.如权利要求1所述的高炉铁水测温设备，其特征在于，所述测温枪操作臂将测温枪上安装的一次性测温热电偶插入铁水中，1.5秒后拔出。

3.如权利要求1所述的高炉铁水测温设备，其特征在于，还包括一组探头，探头设置在铁水沟上方，探头探测铁水沟中铁水的数据。

4.如权利要求1所述的高炉铁水测温设备，其特征在于，所述控制组件连接到控制计算机终端。

5.如权利要求1所述的高炉铁水测温设备，其特征在于，所述测温处理模块包括：延时计时器、间隔采样器和采样计数器。

6.如权利要求5所述的高炉铁水测温设备，其特征在于，所述采样间隔期的采样间隔小于等于200ms，所述采样计数器的采样计数为30-40个。

7.如权利要求5所述的高炉铁水测温设备，其特征在于，

延时计时器工作期间，采样计数器不进行采样；

延时计数器完成延时计数后，间隔采样器的采样间隔为200ms，采样计数器的采样计数为30-40个，最新采样得到的4-6个采样计数进行循环计算。

8.如权利要求1所述的高炉铁水测温设备，其特征在于，所述隔离器组件包括第一隔离器和第二隔离器，第一隔离器的温度范围为1100℃～1550℃，第二隔离器的温度范围为0℃～1600℃。

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