CN109897936B - 一种用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统，涉及炼钢检测设备技术领域，通过在转炉侧壁上设置座砖和探头输送管，并将多种探头分别设置于探头输送管内的不同检测通孔中，能够实时对转炉内的钢水温度、钢水氧活度、钢水中低碳和钢水磷含量进行检测，便于操作者采取相应的操作手段，以最优化的方式达到冶炼终点，以提高炼钢中的各项经济技术指标。

Description

一种用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统

技术领域

本发明涉及炼钢检测设备技术领域，特别是涉及一种用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统。

背景技术

目前中国主要的炼钢设备主要为氧气顶吹转炉，在转炉吹炼过程中对钢水温度和成份的检测，极少部分转炉采用副枪系统在吹炼中期用副枪探头由转炉炉口插入钢水进行取钢样以及测钢水温度和测氧以及结晶定碳，在吹炼末期再用副枪探头取样；检测钢水温度和钢水氧活度并由此计算对应的碳含量。最近几年还有极少部分转炉安装了投掷式检测系统，仅在吹炼末期由投掷式系统由炉口投入检测探头，检测钢水温度以及氧活度，其余没有这两种测试系统的绝大部分转炉采用出钢前倒炉由炉口测温和取样，并且大部分钢厂不等钢样成分由化验室报出就已经出钢了。

由以上可看出目前的检测系统和状态是不能提供给炼钢操作者即时的连续的钢水温度以及重要成分的需求。

由于操作者不能够准确知道当前的钢水温度和成分，往往会采用一些对于操作者比较保险的操作方式，比如出钢温度偏高、碳偏低、渣量偏大等等，这样会导致转炉的各方面经济技术指标下降，也会导致质量和生产事故的发生。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统，可以在转炉吹炼期监测钢水高碳并连续监测钢水温度和钢水氧活度、钢水中低碳和钢水磷含量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统，包括座砖、探头输送管和检测探头；所述座砖设置于所述转炉的侧壁上，所述座砖中部设置有一安装孔，所述探头输送管设置于所述安装孔内，所述探头输送管上设置有检测通孔，所述检测探头设置于所述检测通孔内。

可选的，所述座砖和所述探头输送管均采用耐火材料制作。

可选的，所述座砖位于转炉内钢水静止液面以下200mm-1000mm处。

可选的，所述探头输送管上设置有多个安装孔。

可选的，所述安装孔内设置有多个检测探头。

可选的，所述检测探头的一端设置有凸型楔口，另一端设置有凹型楔口，所述凸型楔口与所述凹型楔口相匹配。

可选的，还包括推进机构，所述推进机构用于将所述检测探头沿所述检测通孔推入转炉中。

可选的，所述推进机构为气缸或液压缸。

可选的，所述探头输送管位于转炉外的一侧还设置有气体保护机构，所述气体保护结构用于向所述检测通孔内通入保护气体，避免钢水沿所述检测通孔流出。

可选的，所述检测探头包括测温探头、结晶定碳探头、测氧探头和测磷探头。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中的用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统，通过在转炉侧壁上设置座砖和探头输送管，并将多种探头分别设置于探头输送管内的不同检测通孔中，能够实时对转炉内的钢水温度、钢水氧活度、钢水中低碳和钢水磷含量进行检测，便于操作者采取相应的操作手段，以最优化的方式达到冶炼终点，以提高炼钢中的各项经济技术指标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统的结构示意图；

图2为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统的A处的局部放大示意图；

图3为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统的B处的局部放大示意图；

图4为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统中测温探头的结构示意图；

图5为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统中测温探头的侧向剖视结构示意图；

图6为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统中测温探头的剖视结构示意图；

图7为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统中结晶定碳探头的结构示意图；

图8为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统中结晶定碳探头的侧向剖视结构示意图；

图9为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统中结晶定碳探头的剖视结构示意图；

图10为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统中测氧探头的结构示意图；

图11为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统中测氧探头的俯视结构示意图；

图12为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统中测磷探头的结构示意图；

图13为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统中测磷探头的俯视结构示意图；

图14为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统另一种实施方式的结构示意图；

图15为本发明用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统的C处的局部放大示意图。

附图标记说明：1、转炉；2、钢水静止液面；3、座砖；4、检测通孔；5、探头输送管；6、转炉炉衬；7、检测探头；8、测温壳体；9、贯穿细孔；10、贯穿通孔；11、凹型楔口；12、凸型楔口；13、定碳壳体；14、定碳通孔；15、进孔；16、出孔；17、热电偶固定管；18、测氧壳体；19、测氧天窗；20、测氧半电池氧化锆管；21、测氧耐火浇注料；22、测氧钼针；23、测氧导线；24、封口耐火材料；25、测氧填充材料；26、测氧半电池参比电极；27、测磷壳体；28、测磷天窗；29、测磷半电池氧化锆管；30、测磷耐火浇注料；31、测磷钼针；32、测磷导线；33、测磷封口耐火材料；34、测磷填充材料；35、测磷半电池参比电极；36、辅助电极；37、吹氩系统；38、液压顶杆；39、定碳结晶室。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供一种用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统，包括座砖3、探头输送管5和检测探头7；所述座砖3设置于所述转炉1的侧壁上，所述座砖3中部设置有一安装孔，安装孔朝向转炉1内的一侧直径较小；所述探头输送管5设置于所述安装孔内，所述探头输送管5上设置有多个检测通孔4，检测通孔4的数量根据不同的检测项目而定，一般可以设置三到五个，本实施例中设置四个检测通孔4，所述检测探头7包括测温探头、结晶定碳探头、测氧探头和测磷探头，每个检测通孔4中分别设置一种检测探头7。

于本具体实施例中，如图1-15所示，所述座砖3和所述探头输送管5均采用耐火材料制作，所述座砖3和所述探头输送管5之间采用耐火材料填充封堵。

本实施例中，所述座砖3位于转炉1内钢水静止液面2以下800mm处。

所述检测探头7的一端设置有凸型楔口12，另一端设置有凹型楔口11，所述凸型楔口12与所述凹型楔口11相匹配。

每个检测通孔4内可以设置多个检测探头7，本实施例中，每个检测通孔4中设置六个检测探头7，检测探头7之间通过凸型楔口12和凹型楔口11相连接。

所述推进机构用于将所述检测探头7沿所述检测通孔4推入转炉1中。所述推进机构采用液压缸。

所述探头输送管5位于转炉1外的一侧还设置有气体保护机构，所述气体保护结构用于向所述检测通孔4内通入保护气体，避免钢水沿所述检测通孔4流出。

于更具体的实施例中，气体保护机构可以包括设置于座砖3外侧上的密封罩，密封罩上设置一气体接口，通过气瓶或供气系统向密封罩内通入高压氩气，高压氩气填充检测探头7与检测通孔4之间的缝隙，避免钢水流出。

所述测温探头包括柱形的测温壳体8，所述测温壳体8内沿轴向设置有两个贯穿细孔9，垂直于所述两个贯穿细孔9设置有一贯穿通孔10，所述贯穿通孔10与所述两个贯穿细孔9均连通，所述两个贯穿细孔9中分别穿设有一热电偶丝，所述贯穿通孔10用于通入钢水。热电偶丝采用钨铼测温热电偶丝。热电偶丝贯穿串行设置的多个测温探头，以将位于钢水中的测温探头检测到的数据传出。当测温探头位于钢水中时，钢水流入贯穿通孔10，将两个热电偶丝连通，从而使两个热电偶丝之间形成电通路，使热电偶丝能够进行检测并将测量数据传出。

所述结晶定碳探头包括柱形的定碳壳体13，所述定碳壳体13内设置有一定碳结晶室39、两个定碳通孔14、进孔15和出孔16；所述两个定碳通孔14贯穿所述定碳壳体13并与所述定碳结晶室39相连通，所述进孔15设置于所述定碳结晶室39底部，所述出孔16设置于所述定碳结晶室39顶部；所述定碳结晶室39内还设置有两个固定管，每个所述固定管的一端分别与一个所述定碳通孔14相连通。定碳通孔14中穿设有铂铑热电偶丝，铂铑热电偶丝贯穿串行设置的多个结晶定碳探头，以将位于钢水中的结晶定碳探头检测到的数据传出。当结晶定碳探头位于钢水中时，钢水从进孔15流入一定碳结晶室39，定碳结晶室39内的气体从出孔16排出，钢水将两个铂铑热电偶丝连通，从而使两个铂铑热电偶丝之间形成电通路，使铂铑热电偶丝能够进行检测并将测量数据传出。

所述测氧探头包括测氧壳体18，所述测氧壳体18为筒状体，所述测氧壳体18内底部设置有一第一腔室，所述第一腔室一测氧天窗19与外界连通，所述第一腔室内设置有一测氧半电池氧化锆管20，所述测氧半电池氧化锆管20远离测氧天窗19的一侧为开口端，开口端外侧设置有封口耐火材料24，封口耐火材料24与测氧壳体18之间设置有耐火浇注料；所述测氧半电池氧化锆管20内设置有填充材料，该填充材料为三氧化二铝，所述填充材料与所述测氧半电池氧化锆管20之间设置有一测氧半电池参比电极26；还包括一贯穿填充材料、封口耐火材料24和耐火浇注料并伸出测氧壳体18的测氧钼针22，所述测氧钼针22连接一测氧导线23的一端，测氧导线23的另一端设置于所述测氧壳体18的外底部，测氧导线23为不锈钢导线。测氧钼针22的测量数据通过测氧导线23传递给相邻的测氧探头上的测氧导线23，从而能够将测量结果传出。

所述测磷探头包括测磷壳体27，所述测磷壳体27为筒状体，所述测磷壳体27内底部设置有一第二腔室，所述第二腔室一测磷天窗28与外界连通，所述第二腔室内设置有一测磷半电池氧化锆管29，所述测磷半电池氧化锆管29远离测磷天窗28的一侧为开口端，所述测磷半电池氧化锆管29靠近测磷天窗28的一端设置有辅助电极36，该辅助电极36为磷酸锆烧结层，开口端外侧设置有测磷封口耐火材料33，测磷封口耐火材料33与测磷壳体27之间设置有耐火浇注料；所述测磷半电池氧化锆管29内设置有填充材料，该填充材料为三氧化二铝，所述填充材料与所述测磷半电池氧化锆管29之间设置有一测磷半电池参比电极35；还包括一贯穿填充材料、测磷封口耐火材料33和耐火浇注料并伸出测氧壳体18的测磷钼针31，所述测磷钼针31连接一测磷导线32的一端，测磷导线32的另一端设置于所述测磷壳体27的外底部，测磷导线32为不锈钢导线。测磷钼针31的测量数据通过测磷导线32传递给相邻的测磷探头上的测磷导线32，从而能够将测量结果传出。

测温壳体8、定碳壳体13、测氧壳体18和测磷壳体27均采用氧化锆材料制作。

转炉1铁水兑完下枪吹炼炉料化清后，操作者可在仪表界面上点击温度检测，推进机构即将测温探头推压到钢水中的检测位置实施温度的连续检测，该检测探头7会一直保持在该位置直到下炉钢检测时被排列在其后面的下一个测温探头完全推入钢水而废弃。

由于相邻的两个检测探头7之间通过凸型楔口12与凹型楔口11卡至连接，完全推入钢水中的检测探头7在钢水的冲刷搅动下，凸型楔口12与凹型楔口11分离，使完全进入钢水中的检测探头7掉入钢水中。

转炉1操作者可根据其操作需要，在吹炼中后期在仪表界面上点击连续测氧键，同上所述连续测氧探头即可提供连续测氧数据直到出钢，仪表中的计算公式可根据钢水温度和氧活度而提供给操作者连续的钢水碳数据。

同上所述：操作者可点击连续测磷键，推进机构将连续测磷探头推送到钢水的检测位置，即可提供给操作者整个吹炼过程的磷含量数据。

如果操作者需要采用结晶定碳的方式检测中高碳，即可点击结晶定碳键，推进机构则推出结晶定碳探头完成结晶定碳的过程，将结晶定碳的高中碳数据提供给操作者。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统，其特征在于，包括座砖、探头输送管和检测探头；所述座砖设置于所述转炉的侧壁上，所述座砖中部设置有一安装孔，所述探头输送管设置于所述安装孔内，所述探头输送管上设置有检测通孔，所述检测探头设置于所述检测通孔内；

所述探头输送管上设置有多个安装孔；

所述安装孔内设置有多个检测探头；

所述检测探头包括测温探头、结晶定碳探头、测氧探头和测磷探头；

所述测温探头包括柱形的测温壳体，所述测温壳体内沿轴向设置有两个贯穿细孔，垂直于所述两个贯穿细孔设置有一贯穿通孔，所述贯穿通孔与所述两个贯穿细孔均连通，所述两个贯穿细孔中分别穿设有一热电偶丝；

所述结晶定碳探头包括柱形的定碳壳体，所述定碳壳体内设置有一定碳结晶室、两个定碳通孔、进孔和出孔；所述两个定碳通孔贯穿所述定碳壳体并与所述定碳结晶室相连通，所述进孔设置于所述定碳结晶室底部，所述出孔设置于所述定碳结晶室顶部；所述定碳结晶室内还设置有两个固定管，每个所述固定管的一端分别与一个所述定碳通孔相连通；

所述测氧探头包括测氧壳体，所述测氧壳体为筒状体，所述测氧壳体内底部设置有一第一腔室，所述第一腔室一测氧天窗与外界连通，所述第一腔室内设置有一测氧半电池氧化锆管，所述测氧半电池氧化锆管远离测氧天窗的一侧为开口端，开口端外侧设置有封口耐火材料，封口耐火材料与测氧壳体之间设置有耐火浇注料；

所述测磷探头包括测磷壳体，所述测磷壳体为筒状体，所述测磷壳体内底部设置有一第二腔室，所述第二腔室一测磷天窗与外界连通，所述第二腔室内设置有一测磷半电池氧化锆管，所述测磷半电池氧化锆管远离测磷天窗的一侧为开口端，所述测磷半电池氧化锆管靠近测磷天窗的一端设置有辅助电极，开口端外侧设置有测磷封口耐火材料，测磷封口耐火材料与测磷壳体之间设置有耐火浇注料；所述测磷半电池氧化锆管内设置有填充材料；

所述检测探头的一端设置有凸型楔口，另一端设置有凹型楔口，所述凸型楔口与所述凹型楔口相匹配。

2.根据权利要求1所述的用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统，其特征在于，所述座砖和所述探头输送管均采用耐火材料制作。

3.根据权利要求1所述的用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统，其特征在于，所述座砖位于转炉内钢水静止液面以下200mm-1000mm处。

4.根据权利要求1所述的用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统，其特征在于，还包括推进机构，所述推进机构用于将所述检测探头沿所述检测通孔推入转炉中。

5.根据权利要求4所述的用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统，其特征在于，所述推进机构为气缸或液压缸。

6.根据权利要求1所述的用于转炉炼钢连续检测钢水温度和成份的检测系统，其特征在于，所述探头输送管位于转炉外的一侧还设置有气体保护机构，所述气体保护结构用于向所述检测通孔内通入保护气体，避免钢水沿所述检测通孔流出。

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