CN107881291A - 一种真空精炼顶枪及其系统和测温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空精炼顶枪及其系统和测温方法。该真空精炼顶枪枪体内部设置有与枪体等长的轴向通道，在所述枪体的尾端设置有测温仪。该真空精炼顶枪测温系统，包括真空精炼顶枪、顶枪升降装置、信号传递装置、PLC盘和HMI。与之对应的测温方法，是检测钢水和耐材发出的红外线，该红外线从枪头经过通过轴向通道进入顶枪，并被设置在顶枪尾部的测温仪接受，最终将信号转换成温度值，在HMI上输出。本发明具有成本低廉、结构简单且能够连续测温等优点。
Description
技术领域
本发明属于冶炼设备技术领域，具体涉及一种钢水真空精炼顶枪及其系统和测温方法。
背景技术
目前的真空精炼顶枪具有吹氧、喷吹燃气加热等功能，不具有对钢水和耐材在线测温功能。公知的钢水的测温方法为由操作工手持测温枪或用自动测温枪，将常规测温探头插入到钢水中进行测温，每次测温操作必须更换和消耗测温探头，增加生产成本，工作强度大。
公知的对耐材的测温通常采用热电偶或手持红外测温枪来测温，热电偶只能设置在真空槽侧壁，无法测出更关键的真空槽底部耐材温度；手持红外测温枪的测温方式可以检测与真空槽底部耐材温度接近的浸渍管内壁耐材温度，但无法做到连续测温，而且必须站在真空槽的正下方操作，有一定危险性。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种成本低廉、结构简单且能够连续测温的真空精炼顶枪及其系统，在保留顶枪常规功能情况下，提供测温方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种真空精炼顶枪，包括枪体，所述枪体内部设置有与枪体等长的轴向通道，在所述枪体的尾端设置有测温仪。
进一步，所述的测温仪为双色红外测温仪。
进一步，所述双色红外测温仪的探头设置在所述轴向通道的尾部。
进一步，所述的轴向通道为氧气通道或喷粉管通道。
一种真空精炼顶枪测温系统，包括真空精炼顶枪、顶枪升降装置、信号传递装置、PLC盘和HMI；所述的真空精炼顶枪为前述任一真空精炼顶枪；所述枪体安装在所述顶枪升降装置上，能够在所述顶枪升降装置的驱动沿所述枪体的轴向上下升降；所述测温仪与信号传递装置连接，所述信号传递装置与PLC盘连接，所述信号传递装置用于将所述测温仪测得的红外信号转换成电信号并传递给PLC盘；所述PLC盘与HMI连接，所述PLC盘用于将接收到的电信号转换成温度值并传输给所述HMI，所述HMI用于输出该温度值。
进一步，所述的信号传递装置包括依次连接的接线盒、电缆、控制箱和信号转换盘，所述的接线盒的输入端与所述测温仪连接，所述信号转换盘的输出端与所述的PLC盘连接。
一种基于真空精炼顶枪测温系统的测温方法，所述真空精炼顶枪测温系统为上述真空精炼顶枪测温系统，包括以下步骤：
1)顶枪升降装置驱动所述枪体下降，使枪体的头端依次进入热弯管和真空槽中，悬停于待机位。
2)升起钢包，使浸渍管插入到钢水中，使钢水在真空槽的真空负压作用下经过浸渍管进入到真空槽，启动测温仪对钢水进行在线连续测温；所述钢水放出的红外线通过轴向通道被所述测温仪接收检测，形成红外信号。
3)所述红外信号经过信号传递装置转化为电信号传递给所述PLC盘，所述PLC盘将电信号转换成温度值，在所述HMI上输出。
进一步，还包括步骤4)：真空处理完毕后，真空槽内恢复到常压状态，钢包下降，钢水通过浸渍管回到钢包中，露出真空槽底部耐材，此时真空精炼顶枪连续在线监测真空槽底部耐材的温度。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、可利用顶枪在真空处理期间对钢水进行在线连续测温，掌握钢水的实时温度和温度变化趋势。也可在处理间隙对真空槽底部耐材进行在线连续测温，掌握耐材的实时温度和温度变化趋势。
2、用双色红外测温仪(也称比色红外测温仪)代替原顶枪火焰检测器，通过检测顶枪喷吹燃气燃烧的火焰温度来判断顶枪燃烧是否正常，可同时实现连续测温和火焰检测这2个功能。
3、在顶枪枪体上可以不用留出测温仪的专用安装孔和检测通道，直接利用火焰检测器安装孔和检测通道即可，结构简单，便于使用和加工。
附图说明
图1为本发明的真空精炼顶枪的结构示意图；
图2为本发明的真空精炼顶枪测温系统的结构示意图；
图3为本发明的测温方法的工艺示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种真空精炼顶枪，包括枪体2，所述枪体内部有与枪体等长的轴向通道4，所述轴向通道的尾部用于与喷吹管道或供气管道连通；其特征在于，在所述枪体的尾端设置有测温仪3，并由保护气管路1对测温仪3进行吹扫冷却保护，在RH，VOD等使用顶枪的钢水真空精炼装置上使用。可以在真空处理期间对钢水进行连续测温，也可以在处理间隙对真空槽或真空罐底部耐材进行连续测温。
作为优化，所述的测温仪3为双色红外测温仪，测得的温度精度高，不会随物体表面的状态的不同而变化。
进一步优化，所述双色红外测温仪的探头设置在所述轴向通道的尾部。在使用时，可以用测温装置代替传统顶枪上的火焰检测器，利用检测到温度判断顶枪喷吹燃气时，是否有火焰。
作为优化，所述的轴向通道4为氧气通道或喷粉管通道。测温探头可以直接利用顶枪内部已有的氧气通道或喷粉管通道进行测温，无需设置另外的通道，简化顶枪枪体内部结构。
如图2所示，一种真空精炼顶枪测温系统，包括真空精炼顶枪、顶枪升降装置、信号传递装置、PLC盘和HMI；其中，所述的真空精炼顶枪为上述真空精炼顶枪的一种；所述枪体2安装在顶枪升降装置12上，能够在所述顶枪升降装置12的驱动下沿所述枪体2的轴向上下升降；所述测温仪3与信号传递装置连接，所述信号传递装置与PLC盘10连接；所述信号传递装置用于将所述测温仪3测得的红外信号转换成电信号并传递给PLC盘10；所述PLC盘10与HMI11连接，所述PLC盘用于将接收到的电信号转换成温度值并传输给所述HM11I，所述HMI11用于输出该温度值。
作为优化，所述的信号传递装置包括依次连接的接线盒5、电缆6、控制箱7和信号转换盘9，所述的接线盒5的输入端与所述测温仪3连接，所述信号转换盘9的输出端与所述的PLC盘10连接。
一种基于真空精炼顶枪测温系统的测温方法，如图3所示，所述真空精炼顶枪测温系统为权利要求5或6所述的真空精炼顶枪测温系统，包括以下步骤：
1)顶枪升降装置12驱动所述枪体2下降，使枪体的头端依次进入热弯管15和真空槽16中，悬停于待机位14；
2)升起钢包22，使浸渍管21插入到钢水23中，使钢水23在真空槽16的真空负压作用下经过浸渍管21进入到真空槽16，启动测温仪3对钢水23进行在线连续测温；所述钢水23放出的红外线通过轴向通道4被所述测温仪3接收检测。
3)所述测温仪3输出的信号的信号经过信号传递装置传递给所述PLC盘10，所述PLC盘10将电信号转换成温度值，在所述HMI11上输出。
还包括步骤4)：真空处理完毕后，真空槽16内恢复到常压状态，钢包22下降，钢水23通过浸渍管回到钢包22中，露出真空槽16的底部耐材19，此时真空精炼顶枪连续在线监测真空槽16的底部耐材19的温度。
当枪体2下降到吹氧位17时可进行常规的吹氧操作，当枪体2升到槽外待机位13时，可以对测温装置进行维修或更换。
以上以RH真空处理过程为例，说明顶枪在线测温的方法，该方法同样适合VOD等设有顶枪的其它类型真空精炼装置，差别仅在于图3所示顶枪以外的设备配置与RH真空精炼装置有所不同。
按本发明技术，可利用枪体在真空处理期间对钢水进行在线连续测温，掌握钢水的实时温度和温度变化趋势。也可在处理间隙对真空槽底部耐材进行在线连续测温，掌握耐材的实时温度和温度变化趋势。而双色红外测温仪的测温原理是利用邻近通道两个波段红外辐射能量的比值来决定温度的大小。比值与温度的关系是线性的，测温不会随物体表面的状态，如表面粗糙度或表面化学状态的不同而变化，因此测得的温度精确度高。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (8)
1.一种真空精炼顶枪，包括枪体，所述枪体内部设置有与枪体等长的轴向通道，其特征在于，在所述枪体的尾端设置有测温仪。
2.根据权利要求1所述的真空精炼顶枪，其特征在于，所述的测温仪为双色红外测温仪。
3.根据权利要求2所述的真空精炼顶枪，其特征在于，所述双色红外测温仪的探头设置在所述轴向通道的尾部。
4.根据权利要求1所述的真空精炼顶枪，其特征在于，所述的轴向通道为氧气通道或喷粉管通道。
5.一种真空精炼顶枪测温系统，包括真空精炼顶枪、顶枪升降装置、信号传递装置、PLC盘和HMI；其特征在于，所述的真空精炼顶枪为权利要求1-4任一所述的真空精炼顶枪；所述枪体安装在所述顶枪升降装置上，能够在所述顶枪升降装置的驱动沿所述枪体的轴向上下升降；所述测温仪与信号传递装置连接，所述信号传递装置与PLC盘连接，所述信号传递装置用于将所述测温仪测得的红外信号转换成电信号并传递给PLC盘；所述PLC盘与HMI连接，所述PLC盘用于将接收到的电信号转换成温度值并传输给所述HMI，所述HMI用于输出该温度值。
6.根据权利要求5所述的真空精炼顶枪测温系统，其特征在于，所述的信号传递装置包括依次连接的接线盒、电缆、控制箱和信号转换盘，所述的接线盒的输入端与所述测温仪连接，所述信号转换盘的输出端与所述的PLC盘连接。
7.一种基于真空精炼顶枪测温系统的测温方法，其特征在于，所述真空精炼顶枪测温系统为权利要求5或6所述的真空精炼顶枪测温系统，包括以下步骤：
1)顶枪升降装置驱动所述枪体下降，使枪体的头端依次进入热弯管和真空槽中，悬停于待机位；
2)升起钢包，使浸渍管插入到钢水中，使钢水在真空槽的真空负压作用下经过浸渍管进入到真空槽，启动测温仪对钢水进行在线连续测温；所述钢水放出的红外线通过轴向通道被所述测温仪接收检测，形成红外信号；
3)所述红外信号经过信号传递装置转化为电信号传递给所述PLC盘，所述PLC盘将电信号转换成温度值，在所述HMI上输出。
8.根据权利要求7所述的基于真空精炼顶枪测温系统的测温方法，其特征在于，还包括步骤4)：
4)真空处理完毕后，真空槽内恢复到常压状态，钢包下降，钢水通过浸渍管回到钢包中，露出真空槽底部耐材，此时真空精炼顶枪连续在线监测真空槽底部耐材的温度。
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