CN107164602B - 一种转炉炉底厚度测量装置及方法 - Google Patents

一种转炉炉底厚度测量装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种转炉炉底厚度测量装置及方法，包括底吹供气元件(1)、底吹供气控制系统(3)、供气元件长度检测系统(4)、系统控制器(5)；转炉(2)底部有安装底吹供气元件(1)的安装孔，底吹供气控制系统(3)一端通过管线与底吹供气元件(1)相连，另一端与系统控制器(5)相连，供气元件长度检测系统(4)一端通过线缆连接至底吹供气元件(1)，另一端与系统控制器(5)相连。本发明适用于任何公称容量的复吹转炉，本装置结构简单，易于实施与维护，能够很容易测得炉底厚度、底吹供气元件的厚度、渣层的厚度，根据测得的厚度对转炉采取有效措施进行维护。

Description

一种转炉炉底厚度测量装置及方法
技术领域
本发明涉及转炉设备领域，尤其是一种转炉炉底厚度测量装置及方法。
背景技术
作为转炉复吹的重要部分的底吹对转炉冶金效果的影响很大，底吹供气元件使用寿命成为衡量转炉复吹的重要参数。已知，转炉冶炼高温条件下，底吹供气元件的长度随着转炉炉底工作层的侵蚀而降低，为了有效提高转炉炉龄及利用系数，包括溅渣护炉等在内的转炉维护手段可以将已经下降的转炉炉底厚度有效的提高，通过维护手段在炉底工作层上依靠渣料、补炉料等提高炉底厚度的同时也将底吹供气元件深埋于所提高的炉底中，因为这个过程中已经被侵蚀掉的底吹供气元件并不能得到补偿，这将严重影响转炉复吹的冶炼效果。因此，底吹供气元件的长度及渣层厚度的距离测量显得尤为重要。
已有的炉底厚度测量方法对炉底底吹供气元件的侵蚀量、底吹供气元件上方渣层厚度等并不能给出科学的判断依据，不能有效测量，因此不能为底吹维护提供有效的依据。
发明内容
本发明的目的是提供一种转炉炉底厚度测量装置及方法，解决炉底底吹供气元件的侵蚀量和渣层厚度不能有效测量的问题。
具体的，本发明提供了一种转炉炉底厚度测量装置，包括底吹供气元件、底吹供气控制系统、供气元件长度检测系统、系统控制器；
转炉底部有安装底吹供气元件的安装孔，底吹供气控制系统一端通过管线与底吹供气元件相连，另一端与系统控制器相连，供气元件长度检测系统一端通过线缆连接至底吹供气元件，另一端与系统控制器相连。
进一步地，底吹供气元件包括电阻元件、填充材料、金属管、透气环缝和中心管；
中心管位于金属管内部，金属管为环缝管，环缝管上有透气环缝，环缝管为1～3层，填充材料位于金属管内部，填充材料的中心处贯穿有电阻元件。
进一步地，电阻元件为高温电阻，长度与底吹供气元件相同。
进一步地，电阻元件通过电阻元件导线连接至供气元件长度检测系统。
进一步地，电阻元件通过电阻元件导线与无线信号发射器连接，由无线信号发射器将电阻元件的电信号传输至供气元件长度检测系统。
进一步地，还包括底吹气室；
底吹气室为金属壳所形成的圆柱形密封腔室，焊接固定于金属炉壳的外壁面；
底吹供气元件位于金属炉壳外的部分密封于底吹气室内。
进一步地，还包括底吹进气管；
底吹进气管安装于底吹气室侧面，并与底吹气室相连通，底吹进气管通过管线与底吹供气控制系统相连。
另外，本发明还提供了一种转炉炉底厚度测量方法，包括以下步骤：
步骤一、测量炉底原始高度H0与底吹供气元件的原始长度L0；
步骤二、测量炉底工作过程高度H，并传输至系统控制器；
步骤三、系统控制器比较H和H0的大小，若H>H0，则说明炉底高度上升了，上升高度为H-H0；
若H<H0，则说明炉底高度下降了，由炉底原始高度H0和炉底工作过程高度H可以得到炉底下降高度为H0-H；
步骤四、测量底吹供气元件的工作长度L，得到底吹供气元件的侵蚀长度为L0-L；
步骤五、计算炉底上层的溅渣层的厚度；
当炉底高度上升即H>H0时，溅渣层的厚度为(H-H0)+(L0-L)；
当炉底高度下降即H<H0时，溅渣层的厚度为(L0-L)－(H0-H)。
进一步地，炉底高度的测量方法包括激光测厚、推杆测厚、红外测厚、预埋热电偶测厚、测液面的测量方法；
底吹供气元件的原始长度和工作长度的测量方法为：供气元件长度检测系统测量电阻元件电阻值，将电阻值传输至系统控制器，由系统控制器根据电阻元件单位长度电阻值计算底吹供气元件的原始长度L0。
本发明提供了一种转炉炉底厚度测量装置及方法，该方法适用于任何公称容量的复吹转炉，本装置结构简单，易于实施与维护，能够很容易测得炉底厚度、底吹供气元件的厚度、渣层的厚度，根据测得的厚度对转炉采取有效措施进行维护。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是本发明的转炉炉底厚度测量装置整体结构示意图；
图2是本发明的转炉炉底厚度测量装置的底吹供气元件安装示意图；
图3是本发明的转炉炉底厚度测量装置的底吹供气元件结构示意图。
图中：1-底吹供气元件、2-转炉、3-底吹供气控制系统、4-供气元件长度检测系统、5-系统控制器、6-溅渣层；
1-1-电阻元件、1-2-填充材料、1-3-金属管、1-4-透气环缝、1-5-底吹气室、1-6-底吹进气管、1-7-电阻元件导线；
2-1-炉衬、2-2-金属炉壳、2-3-空心耳轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种转炉炉底厚度测量装置，如图1所示，包括底吹供气元件1，底吹供气控制系统3，供气元件长度检测系统4，系统控制器5。
转炉2底部有安装底吹供气元件1的安装孔，底吹供气元件1安装于转炉2的安装孔内，底吹供气控制系统3一端通过管线与底吹供气元件1相连，另一端与系统控制器5相连，供气元件长度检测系统4一端通过线缆连接至底吹供气元件1，另一端与系统控制器5相连。在正常运行过程中，转炉2是转动的，管线和线缆若直接连接转炉2，则对转炉2的转动过程会产生很大的制约，因此管线与线缆穿过空心耳轴2-3。空心耳轴2-3是固定在基座上的轴，转炉2以空心耳轴2-3为旋转基准进行旋转，因此当管线与线缆从空心耳轴2-3穿过时，管线和线缆就不会对转炉2的旋转构成限制。
如图2所示，底吹供气元件1为环缝式底吹供气元件，包括电阻元件1-1、填充材料1-2、金属管1-3、透气环缝1-4和中心管。中心管位于金属管1-3内部，金属管1-3为环缝管，环缝管上有透气环缝1-4，环缝管为1～3层，层数的增加伴随着环缝面积的增加，环缝面积增加，即为用于通气的开口增加，透气能力即增加，这样在相同的供气压力条件下，供气能力增加。
本申请的一个实施例中，环缝管为两层，则这时底吹供气元件1共有三层管，三层管之间形成两层环缝，作为气体通道。
金属管1-3内部填充有填充材料1-2，填充材料1-2的中心处贯穿有电阻元件1-1，电阻元件1-1通过电阻元件导线1-7连接至供气元件长度检测系统4。电阻元件1-1为高温电阻，预埋在底吹供气元件1内，长度与底吹供气元件1相同，冶炼过程中，高温电阻与底吹供气元件1同步侵蚀，通过测量剩余高温电阻的电阻值，由电阻元件1-1单位长度的电阻值可以测量出底吹供气元件1剩余长度。
本申请中，填充材料1-2是以电熔镁砂为主的高纯镁砂，起的作用是弥合中心管，防止钢水侵蚀，因为中心管是盲孔，没有气体通过，如果不堵死，会造成钢水等倒灌形成侵蚀与破坏，因为钢在高温下的耐侵蚀性差，所以也不用实心的钢棒，而采用管，中心用耐侵蚀的电熔镁砂堵死。
电阻元件1-1电阻值的测量基于伏安定律，电阻丝的电阻值跟电阻丝长度成正比关系，电阻元件1-1的电压或电阻等电信号通过电阻元件导线1-7传输至供气元件长度检测系统4。
可选的，电阻元件1-1的电阻值测量时可以采用电阻元件导线1-7与无线信号发射器连接，由无线信号发射器将电阻元件1-1的电压或电阻等信号传输至供气元件长度检测系统4。无线信号发射器可以直接安装于转炉2的底面上，这样能避免线缆对转炉2的转动造成限制。
供气元件长度检测系统4是将电阻元件导线1-7所传输的电信号进行处理，测得电阻元件1-1的电阻值。
如图3所示，底吹供气元件1焊接固定于金属炉壳2-2上，金属炉壳2-2外的部分密封于底吹气室1-5内。金属炉壳2-2内部为转炉的炉底，炉底最下层为炉衬2-1，使用时，炉衬2-1上方为溅渣层。底吹气室1-5为金属壳所形成的圆柱形密封腔室，焊接固定于金属炉壳2-2的外壁面。底吹气室1-5侧面安装有与之相连通的底吹进气管1-6，底吹进气管1-6通过管线与底吹供气控制系统3相连，用于向转炉2内供气。
底吹供气控制系统3对底吹供气的气体流量进行控制。
系统控制器5对底吹供气控制系统3和供气元件长度检测系统4进行控制，系统控制器5将流量控制信号发送至底吹供气控制系统3，由底吹供气控制系统3控制供气的流量、开始和关闭，系统控制器5控制供气元件长度检测系统4测试电阻元件1-1的电信号和转炉炉底的厚度，供气元件长度检测系统4将测量结果传输至系统控制器5。
本发明还提供了一种转炉炉底厚度测量方法，具体包括以下步骤：
步骤一、测量炉底原始高度H0与底吹供气元件1的原始长度L0；
炉底原始高度的测量方法包括激光测厚、推杆测厚、红外测厚、预埋热电偶测厚、测液面等测量方法。
供气元件长度检测系统4测量电阻元件1-1电阻值R，并传输至系统控制器5，由系统控制器5根据电阻元件1-1单位长度电阻值r计算底吹供气元件的原始长度L0；
底吹供气元件的原始长度L0＝R/r。
步骤二、测量炉底工作过程高度H，并传输至系统控制器5；
炉底工作过程高度的测量方法包括激光测厚、推杆测厚、红外测厚、预埋热电偶测厚、测液面等测量方法；
步骤三、系统控制器5比较H和H0的大小，若H>H0，则说明炉底高度上升了，上升高度为H-H0；
若H<H0，则说明炉底高度下降了，由炉底原始高度H0和炉底工作过程高度H可以得到炉底下降高度为H0-H；
步骤四、供气元件长度检测系统4测量底吹供气元件1的工作电阻，传输至系统控制器5，由系统控制器5根据电阻元件1-1单位长度电阻值计算底吹供气元件的工作长度L；
由底吹供气元件的原始长度L0和底吹供气元件的工作长度L可以得到底吹供气元件的侵蚀长度为L0-L；
步骤五、计算炉底上层的溅渣层6的厚度；
实际生产过程中，认为底吹供气元件和炉底具有同样的侵蚀速率；
当炉底高度上升即H>H0时，溅渣层6的厚度为(H-H0)+(L0-L)；
当炉底高度下降即H<H0时，溅渣层6的厚度为(L0-L)－(H0-H)。
完成以上步骤后，可以根据步骤四中底吹供气元件的侵蚀长度和步骤五中溅渣层6的厚度采取措施，对转炉进行维护。
综上所述，本发明提供了一种转炉炉底厚度测量装置及方法，该方法适用于任何公称容量的复吹转炉，本装置结构简单，易于实施与维护，能够很容易测得炉底厚度、底吹供气元件的厚度、渣层的厚度，根据测得的厚度对转炉采取有效措施进行维护。
尽管已经结合优选的实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解的是在不违背本发明精神和实质的情况下，各种修正都是允许的，它们都落入本发明的权利要求的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种转炉炉底厚度测量装置，其特征在于，包括底吹供气元件(1)、底吹供气控制系统(3)、供气元件长度检测系统(4)、系统控制器(5)；
转炉(2)底部有安装底吹供气元件(1)的安装孔，底吹供气控制系统(3)一端通过管线与底吹供气元件(1)相连，另一端与系统控制器(5)相连，供气元件长度检测系统(4)一端通过线缆连接至底吹供气元件(1)，另一端与系统控制器(5)相连；
所述底吹供气元件(1)包括电阻元件(1-1)、填充材料(1-2)、金属管(1-3)、透气环缝(1-4)和中心管；
所述中心管位于金属管(1-3)内部，金属管(1-3)为环缝管，环缝管上有透气环缝(1-4)，环缝管为1～3层，填充材料(1-2)位于金属管(1-3)内部，填充材料(1-2)的中心处贯穿有电阻元件(1-1)。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述电阻元件(1-1)为高温电阻，长度与底吹供气元件(1)相同。
3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，所述电阻元件(1-1)通过电阻元件导线(1-7)连接至供气元件长度检测系统(4)。
4.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，所述电阻元件(1-1)通过电阻元件导线(1-7)与无线信号发射器连接，由无线信号发射器将电阻元件(1-1)的电信号传输至供气元件长度检测系统(4)。
5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，还包括底吹气室(1-5)；
底吹气室(1-5)为金属壳所形成的圆柱形密封腔室，焊接固定于金属炉壳(2-2)的外壁面；
所述底吹供气元件(1)位于金属炉壳(2-2)外的部分密封于底吹气室(1-5)内。
6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，还包括底吹进气管(1-6)；
底吹进气管(1-6)安装于底吹气室(1-5)侧面，并与底吹气室(1-5)相连通，底吹进气管(1-6)通过管线与底吹供气控制系统(3)相连。
7.一种采用权利要求1-6任一项所述的转炉炉底厚度测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、测量炉底原始高度H0与底吹供气元件(1)的原始长度L0；
步骤二、测量炉底工作过程高度H，并传输至系统控制器(5)；
步骤三、系统控制器(5)比较H和H0的大小，若H>H0，则说明炉底高度上升了，上升高度为H-H0；
若H<H0，则说明炉底高度下降了，由炉底原始高度H0和炉底工作过程高度H可以得到炉底下降高度为H0-H；
步骤四、测量底吹供气元件的工作长度L，得到底吹供气元件的侵蚀长度为L0-L；
步骤五、计算炉底上层的溅渣层的厚度；
当炉底高度上升即H>H0时，溅渣层的厚度为(H-H0)+(L0-L)；
当炉底高度下降即H<H0时，溅渣层的厚度为(L0-L)－(H0-H)。
8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述炉底高度的测量方法包括激光测厚、推杆测厚、红外测厚、预埋热电偶测厚、测液面的测量方法；
底吹供气元件(1)的所述原始长度和工作长度的测量方法为：供气元件长度检测系统(4)测量电阻元件(1-1)电阻值，将电阻值传输至系统控制器(5)，由系统控制器(5)根据电阻元件(1-1)单位长度电阻值计算底吹供气元件的原始长度L0。
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