CN111004882A - 在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置，以炉缸炉墙内测量点处的电动势信号作为参数，计算机对不同风口和出铁口处的电动势数据进行处理和分析，从而获得和耐材厚度相关信息。测量依据是液态渣铁储存能量的不同，能量在由炉缸内部向外通过炉墙耐火材料传递过程，存在变化规律，测量值为高炉炉缸的耐火材料和炉壳传递能量过程中产生的电动势。本发明装置由计算机数据可视化系统、数据传输线和电动势测量器部分组成，能实现对各测量点电动势直接进行分析和计算。本发明能实时在线监控炉缸炉墙厚度的变化，指导高炉及时进行上下部调节及冷却系统调整，这将有利于从日常操作上监控和实现炉缸的稳定和长寿。

Description

在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种高炉炉墙厚度测量方法和其装置，特别是涉及一种高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置，应用于高炉监测技术领域。

背景技术

高炉是炼铁的主要设备，由于其黑箱、高压、高温、高煤气的特殊工作环境，获得高炉一些参数的手段非常有限，例如炉缸耐材厚度。炉缸耐材厚度是反映侵蚀情况的重要参数，已成为高炉长寿的限制性环节。

目前炉缸炉墙厚度的测量方法有热电偶测温法和应力波法。热电偶测温利用传热原理建立耐材厚度和温度场的关系式，计算获得炉缸炉墙厚度。随着服役期的增加，损坏的热电偶数量增长，热电偶损坏后无法更换，这导致热电偶测温法在炉役后期无法有效测量炉缸炉墙厚度。应力波法是通过时间和应力波频率分析获得炉缸炉墙厚度。应力波法无法实现对炉缸炉墙厚度的连续监控，此外根据应力波信息计算炉缸炉墙厚度时需要耐材在常温和工作温度下的杨氏模量等信息，因此在标准耐材数据不能使用而使用替代耐材数据的条件下会增大测量误差。热电偶测温法和应力波法虽然已经获得应用，但是因其各自测量炉缸炉墙厚度局限，在炉缸炉墙服役期间无法实现对其厚度的有效测量。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置，通过获取炉缸圆周指定位置上的电动势，得到反映炉缸炉墙厚度的数据，对数据处理、可视化和分析，从而达到高炉稳定顺行和高炉长寿的目的。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下发明构思：

由于比热容、传热系数、导电系数等物质物理性质的差异，炉缸内渣和铁水所具有的能量在经过陶瓷杯、炭砖、捣打料和炉壳的传递过程中，耐火材料所接受的能量存在的一定差异，此差异可以用电动势间接表征。炉缸内渣层和铁水层稳定时，不同厚度的耐火材料所接受的能量差异维持稳定；炉缸内渣层和铁水层变化时，不同厚度的耐火材料所接受的热量差异不稳定。这些稳定和非稳定差异可以用来间接表征耐火材料厚度的变化。

根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：

一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，包括如下步骤：

a.在高炉炉缸设定风口中心水平面高度位置和铁口中心的水平面高度位置的高炉炉缸炉墙位置处，分别对应设置一系列电动势测量点，各电动势测量点位于不同高度层位置，且各电动势测量点分别位于炉墙不同深度的耐火材料和炉壳上，使处于相同高度位置的同层的电动势测量点沿炉缸的水平圆周上对称、均匀分布安装，并且使处于高炉炉缸炉墙同一方位位置的电动势测量点在同层的不同深度的耐火材料和炉壳上等间距分布，从而组成测量器分布测量系统，分别采集高炉炉缸炉墙的对应测量点处电动势信号并输出，作为实时测量值；

b.设置辅助电动势测量点，将其安装在炉缸底部良好接地位置处，辅助电动势测量点的安装垂直深度为200-600mm，采集炉缸底部的电动势信号并输出作为参考值；

c.将在步骤a中采集的电动势信号测量值与在步骤b中采集的电动势信号参考值进行对比分析和计算处理，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息，或得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息和渣铁液面高度变化信息。

作为本发明优选的技术方案，在步骤a和步骤b中设置的测量点的测量值为高炉炉缸炉墙的耐火材料和炉壳传递热量过程中产生的电动势数据，通过绘制不同深度的耐火材料和炉壳上的电动势测量点电动势变化趋势图，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息或渣铁液面高度变化信息。

作为本发明优选的技术方案，对在步骤a中采集的电动势信号测量值与在步骤b中采集的电动势信号参考值进行对比分析和计算处理时，由每一个测量点获得的EMF信号，通过数据线传输到计算机系统，计算机系统利用数据可视化系统程序对EMF信号进行处理、分析和可视化，把不同位置的电动势数据进行处理；由各个测量器的电动势和参考电动势对比后，得到一个相对电动势数据，再进行消除相对电动势中的噪音信号的步骤；然后根据不同位置的EMF信号，实时呈现二维或三维炉缸炉墙厚度信息。

作为本发明优选的技术方案，采用如下方法得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息或渣铁液面高度变化信息：

在由炉壳和耐材做电阻组成的电路中，随着耐材被侵蚀，耐材电阻变小，耐材电阻的电压增大，在1个月以上长时间后的耐材电阻的电压变化反映耐材厚度变化，通过电压值和耐材厚度的负相关关系可以得到耐材厚度信息，而在1分钟至9天的短时间的耐材电阻的电压波动则是反映渣铁液面高度的变化，耐材电阻的电压计算公式如下：

V_耐材＝E/(R_耐材+R_炉壳)·R_耐材

作为本发明优选的技术方案，在步骤a中，风口中心水平面高度位置、铁口中心的水平面高度位置，及其他能获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置均作为测量器安装位置，来采集高炉炉缸炉墙对应位置的电动势信号。

一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置，利用本发明在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法进行在线测量，在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置包括计算机系统和一系列电动势测量点，各电动势测量点采集的信号向计算机系统输送；

电动势测量点包括风口位置、出铁口位置及其他可获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置，炉缸底部良好接地位置处，安装垂直深度为200-600mm，作为电动势参考点位置，一系列电动势测量点分别设置于炉缸炉墙的不同层的高度上，使处于相同高度层位置的同层电动势测量点沿炉缸的水平圆周上对称、均匀分布安装，并且使处于同一位置的电动势测量点在不同深度的耐火材料和炉壳上等间距分布，组成测量器分布测量系统；在风口位置、出铁口位置及其他可获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置处，分别采集与炉缸炉墙的对应测量点处的信号，并将实时测量值向计算机系统输出；炉缸底部电动势测量点采集炉缸底部的电动势信号，并输出到计算机系统作为参考值；计算机系统将风口位置、出铁口位置及其他可获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置分别采集的电动势信号测量值与炉缸底部电动势测量点采集的电动势信号参考值进行计算分析和数据处理，得到实时测量的炉缸炉墙的厚度变化信息或渣铁液面高度变化信息。

作为本发明优选的技术方案，电动势测量点的感应端设置于炉缸炉墙不同深度的耐火材料和炉壳上，并使位于相同高度层的电动势测量点进行等间距分布；炉缸底部电动势测量点采集的电动势信号作为其他电动势测量点的参考值。

作为本发明优选的技术方案，位于相同高度层的同一圆周方向电动势测量点包括4、8或16个。

作为本发明优选的技术方案，电动势测量点为测量装置，包括安装于风口位置的风口处炉墙电动势测量器、安装于出铁口位置的铁口处炉墙电动势测量器、安装于炉缸炉墙的耐火材料层其他位置的炉墙辅助电动势测量器、安装在炉壳上的炉壳电动势测量器和炉缸底部电动势测量器；计算机系统为数据可视化系统，利用分析程序，得到实时测量的炉缸炉墙的厚度变化信息；各测量装置内部由线路及能测量对应炉墙深度的高灵敏度电动势测量探头组成；风口处炉墙电动势测量器、铁口处炉墙电动势测量器、炉墙辅助电动势测量器和炉壳电动势测量器分别采用多头电动势测量器，用于在炉缸横截面上沿着炉墙周向对称分布测量点的多点位电动势信息的对称测量；炉缸底部电动势测量器采用单头电动势测量器，用于炉缸底部用作参考电动势的测量；各多头电动势测量器的内部探测端的接线盒与计算机系统的信号端连接，多头电动势测量器的内部探测端后端连接引出线保险套管的前端，多个测量探头丝从引出线保险套管的后端或者侧壁分别伸出，作为信号输出端的信号线束接头，每个测量探头丝外部还包裹着绝缘套管，使测量探头丝具有绝缘套管和引出线保险套管的双层保护结构；单头电动势测量器的内部探测端的接线盒与计算机系统的信号端连接，单头电动势测量器的内部探测端后端连接引出线保险套管的前端，测量探头丝从引出线保险套管的后端伸出，作为信号输出端的信号线接头，测量探头丝外部还包裹着绝缘套管，使测量探头丝具有绝缘套管和引出线保险套管的双层保护结构。

作为本发明优选的技术方案，计算机系统进行收集、处理、分析在各个风口、出铁口和炉缸炉墙的耐火材料层其他位置处收集到的电动势信号，将得到有关炉缸炉墙的厚度信息，绘制电动势变化趋势图，当炉缸炉墙厚度发生变化时，安装在风口和出铁口位置处的测量器会探测到由于能量的变化引起的电动势的变化，在炉缸炉墙处于正常的工作状态时，各风口和出铁口输出的厚度信息被记录下，并通过计算机系统进行分析和数据处理，得到判断异常炉缸炉墙厚度变化的依据。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明测量方法和测量装置在获得数据时避免了液体高温渣铁液对设备破坏的影响，在耐火材料和炉壳上安装测量器改善了测量器的工作环境，使其寿命延长，显著降低该发明的使用成本；在测量器损坏时，可以进行更换，避免出现监测盲点；

2.本发明测量方法和测量装置可以灵活更换测量器的安装位置，并可加强对重点区域炉缸炉墙厚度的监控；

3.本发明测量方法和测量装置能进行在线连续获得炉缸炉墙局部厚度、二维厚度、三维厚度信息，实时反馈炉缸炉墙的厚度及变化信息，实现炉缸炉墙厚度的可视化；让高炉操作者随时掌握炉缸炉墙的厚度信息，从而结束简单地依靠理论计算和经验来估计炉缸炉墙厚度的状况；

4.本发明测量方法和测量装置实时掌握炉缸炉墙厚度变化，从而利用高炉上下部调节手段及冷却系统进行调整，以减小炉缸炉墙的侵蚀速率，这将有利于炉缸安全稳定的运行，实现炉缸的稳定和长寿。

附图说明

图1为本发明实施例一在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法和装置进行炉缸炉墙厚度测量示意正视图。

图2为沿着图1的A-A线的剖面图。

图3为本发明实施例一的多头测量器内部结构示意图。

图4为本发明实施例一的单头测量器内部结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1-图4，一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，包括如下步骤：

a.在高炉炉缸设定风口中心水平面高度位置和铁口中心的水平面高度位置的高炉炉缸炉墙位置处，分别对应设置一系列电动势测量点，各电动势测量点位于不同高度层位置，且各电动势测量点分别位于炉墙不同深度的耐火材料和炉壳上，使处于相同高度位置的同层的电动势测量点沿炉缸的水平圆周上对称、均匀分布安装，并且使处于高炉炉缸炉墙同一方位位置的电动势测量点在同层的不同深度的耐火材料和炉壳上等间距分布，从而组成测量器分布测量系统，分别采集高炉炉缸炉墙的对应测量点处电动势信号并输出，作为实时测量值；

b.设置辅助电动势测量点，将其安装在炉缸底部良好接地位置处，辅助电动势测量点的安装垂直深度为200-600mm，采集炉缸底部的电动势信号并输出作为参考值；

c.将在步骤a中采集的电动势信号测量值与在步骤b中采集的电动势信号参考值进行对比分析和计算处理，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息。本实施例测量方法在获得数据时避免了液体高温渣铁液对设备破坏的影响，在耐火材料和炉壳上安装测量器改善了测量器的工作环境，使其寿命延长，显著降低该发明的使用成本。在测量器损坏时，可以进行更换，避免出现监测盲点。

在本实施例中，参见图1-图4，在步骤c中，在步骤a和步骤b中设置的测量点的测量值为高炉炉缸炉墙的耐火材料和炉壳传递热量过程中产生的电动势数据，通过绘制不同深度的耐火材料和炉壳上的电动势测量点电动势变化趋势图，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息。本实施例测量方法实时掌握炉缸炉墙厚度变化，从而利用高炉上下部调节手段及冷却系统进行调整，以减小炉缸炉墙的侵蚀速率，这将有利于炉缸安全稳定的运行，实现炉缸的稳定和长寿。

在本实施例中，参见图1-图4，对在步骤a中采集的电动势信号测量值与在步骤b中采集的电动势信号参考值进行对比分析和计算处理时，由每一个测量点获得的EMF信号，通过数据线传输到计算机系统，计算机系统利用数据可视化系统程序对EMF信号进行处理、分析和可视化，把不同位置的电动势数据进行处理；由各个测量器的电动势和参考电动势对比后，得到一个相对电动势数据，再进行消除相对电动势中的噪音信号的步骤；然后根据不同位置的EMF信号，实时呈现二维或三维炉缸炉墙厚度信息。本发明测量方法能进行在线连续获得炉缸炉墙局部厚度、二维厚度、三维厚度信息，实时反馈炉缸炉墙的厚度及变化信息，实现炉缸炉墙厚度的可视化；让高炉操作者随时掌握炉缸炉墙的厚度信息，从而结束简单地依靠理论计算和经验来估计炉缸炉墙厚度的状况。

在本实施例中，参见图1-图4，采用如下方法得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息：

在由炉壳和炉缸炉墙耐材做电阻组成的电路中，随着耐材被侵蚀，耐材电阻变小，耐材电阻的电压增大，耐材电阻上的电压值由1年前的0.01mv量级增加到0.1mv量级。1年前出铁前至出铁完成的1小时内，耐材电压值由0.05mv逐渐减弱至0.01mv附近。1年后出铁前至出铁完成的1小时内，耐材电压值由0.5mv逐渐减弱至0.1mv附近。通过应用实验室测量得到的耐材电压值和耐材厚度的关系数据，可以得到1年后的炉缸炉墙厚度。

在本实施例中，参见图1-图4，在步骤a中，风口中心水平面高度位置、铁口中心的水平面高度位置，及其他能获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置均作为测量器安装位置，来采集高炉炉缸炉墙对应位置的电动势信号。本发明测量方法更精确的得到炉缸炉墙厚度信息，实时掌握炉缸炉墙厚度变化，从而利用高炉上下部调节手段及冷却系统进行调整，以减小炉缸炉墙的侵蚀速率，这将有利于炉缸安全稳定的运行，实现炉缸的稳定和长寿。

在本实施例中，参见图1-图4，一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置，利用本实施例在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法进行在线测量，在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置包括计算机系统7和一系列电动势测量点，各电动势测量点采集的信号向计算机系统7输送；电动势测量点包括风口2位置、出铁口3位置及其他可获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙5厚度的位置，炉缸底部良好接地位置，安装垂直深度为200-600mm，作为电动势参考点位置，一系列电动势测量点分别设置于炉缸炉墙的不同层的高度上，使处于相同高度层位置的同层电动势测量点沿炉缸的水平圆周上对称、均匀分布安装，并且使处于同一位置的电动势测量点在不同深度的耐火材料8和炉壳9上等间距分布，组成测量器分布测量系统；在风口2位置、出铁口3位置及其他可获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置处，分别采集与炉缸炉墙的对应测量点处的信号，并将实时测量值向计算机系统7输出；炉缸底部电动势测量点采集炉缸底部的电动势信号，并输出到计算机系统7作为参考值；计算机系统7将风口2位置、出铁口3位置及其他可获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置分别采集的电动势信号测量值与炉缸底部电动势测量点采集的电动势信号参考值进行计算分析和数据处理，得到实时测量的炉缸炉墙的厚度变化信息。

在本实施例中，参见图1-图4，电动势测量点的感应端设置于炉缸炉墙5不同深度的耐火材料和炉壳上，并使位于相同高度层的电动势测量点进行等间距分布；炉缸底部电动势测量点采集的电动势信号作为其他电动势测量点的参考值。位于相同高度层的同一圆周方向电动势测量点包括4个、8个或16个。

在本实施例中，参见图1-图4，电动势测量点为测量装置，包括安装于风口2位置的风口处炉墙电动势测量器1、安装于出铁口3位置的铁口处炉墙电动势测量器4、安装于炉缸炉墙的耐火材料层其他位置的炉墙辅助电动势测量器8、安装在炉壳上的炉壳电动势测量器9和炉缸底部电动势测量器6；计算机系统7为数据可视化系统，利用分析程序，得到实时测量的炉缸炉墙的厚度变化信息；各测量装置内部由线路及能测量对应炉墙深度的高灵敏度电动势测量探头组成；风口处炉墙电动势测量器1、铁口处炉墙电动势测量器4、炉墙辅助电动势测量器8和炉壳电动势测量器9分别采用多头电动势测量器，用于在炉缸横截面上沿着炉墙周向对称分布测量点的多点位电动势信息的对称测量；炉缸底部电动势测量器6采用单头电动势测量器，用于炉缸底部用作参考电动势的测量；各多头电动势测量器的内部探测端的接线盒10与计算机系统7的信号端连接，多头电动势测量器的内部探测端后端连接引出线保险套管13的前端，多个测量探头丝12从引出线保险套管13的后端或者侧壁分别伸出，作为信号输出端的信号线束接头，每个测量探头丝12外部还包裹着绝缘套管11，使测量探头丝12具有绝缘套管11和引出线保险套管13的双层保护结构；单头电动势测量器的内部探测端的接线盒10与计算机系统7的信号端连接，单头电动势测量器的内部探测端后端连接引出线保险套管13的前端，测量探头丝12从引出线保险套管13的后端伸出，作为信号输出端的信号线接头，测量探头丝12外部还包裹着绝缘套管11，使测量探头丝12具有绝缘套管11和引出线保险套管13的双层保护结构。本实施例根据具体炉缸炉墙耐火材料厚度的设置，将一系列电动势测量器安装在炉缸炉墙同一位置不同深度的耐火材料和炉壳上。另外还将另外的测量器安装在炉缸底部碳砖位置，并作为参考值和基准。在安装其它测量器时，测量器安装位置沿炉缸圆周上对称、均匀安装，同一位置测量器安装在不同深度的耐火材料和炉壳上。本实施例的电动势测量器安装在炉缸的耐火材料和炉壳上，其安装位置包含风口水平线4个、8个或16个位置，铁口水平线4个、8个或16个位置，另外在炉缸底部碳砖1个位置，此外还安装在获得稳定电动势信号或需对炉缸炉墙厚度进行重点监控的位置。同一安装位置的电动势测量器包含3个不同深度的电动势测量点，将之安装在不同深度的耐火材料里面。4个、8个或16个安装位置在炉缸圆周上均匀分布；一个安装位置设在出铁口处，在其垂直高度方向的风口处则为另一个安装位置。在炉缸底部碳砖位置安装的测量器测量数据用作参考值，参考电压为10^-5V。由每一个测量点获得的EMF信号通过数据线传输到计算机，计算机利用开发的程序对EMF信号进行处理、分析和可视化。把不同深度的电动势数据进行处理，比如由各个测量器的电动势减去参考电动势参考值后，得到一个相对电动势，再消除相对电动势中的噪音信号等；最后根据不同位置的EMF信号实时呈现二维或三维炉缸炉墙厚度。本实施例测量方法和测量装置可以灵活更换测量器的安装位置，并可加强对重点区域炉缸炉墙厚度的监控。

在本实施例中，参见图1-图4，计算机系统7进行收集、处理、分析在各个风口2、出铁口3和炉缸炉墙的耐火材料层其他位置处收集到的电动势信号，将得到有关炉缸炉墙5的厚度信息，绘制电动势变化趋势图，当炉缸炉墙5厚度发生变化时，安装在风口2和出铁口3位置处的测量器会探测到由于能量的变化引起的电动势的变化，在炉缸炉墙5处于正常的工作状态时，各风口2和出铁口3输出的厚度信息被记录下，并通过计算机系统7进行分析和数据处理，得到判断异常炉缸炉墙厚度变化的依据。

本实施例在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法和装置。以炉缸炉墙内测量点处的电动势信号作为参数，计算机对不同风口和出铁口处的电动势数据进行处理和分析，从而获得和耐材厚度相关的信息。测量依据是液态渣铁储存能量的不同，能量在由炉缸内部向外通过炉墙耐火材料传递过程，存在变化规律，测量值为高炉炉缸的耐火材料和炉壳传递能量过程中产生的电动势。该高炉炉缸炉墙厚度测量装置由计算机数据可视化系统、数据传输线和电动势测量器等部分组成；电动势测量器内部由线路及多个不同深度的高灵敏度测量探头组成；测量过程中首先是电动势信号由探头获得、通过数据传输线连接到计算机上，再经过开发的分析程序，实现对各测量点电动势直接进行分析和计算。本发明测量方法和装置实时在线监控炉缸炉墙厚度的变化，指导高炉及时进行上下部调节及冷却系统调整，这将有利于从日常操作上监控和实现炉缸的稳定和长寿。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，利用在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法时，将在步骤a中采集的电动势信号测量值与在步骤b中采集的电动势信号参考值进行对比分析和计算处理，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息和渣铁液面信息。本实施例在实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息的同时，还能测量渣铁液面信息，包括渣铁界面的高度变化信息。由于物质物理性质的差异，炉缸内渣和铁水所具有的能量在经过陶瓷杯、炭砖、捣打料和炉壳的传递过程中，耐火材料所接受的能量存在的一定差异，此差异可以用电动势间接表征。炉缸内渣层和铁水层稳定时，不同厚度的耐火材料所接受的能量差异维持稳定；炉缸内渣层和铁水层变化时，不同厚度的耐火材料所接受的热量差异不稳定。这些稳定和非稳定差异可以用来间接表征耐火材料厚度的变化。本实施例在设置的测量点的测量值为高炉炉缸炉墙的耐火材料和炉壳传递热量过程中产生的电动势数据，通过绘制不同深度的耐火材料和炉壳上的电动势测量点电动势变化趋势图，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息和渣铁液面信息。本实施例测量方法和测量器在获得数据时能更好地避免了液体高温渣铁液对设备破坏的影响，在耐火材料和炉壳上安装测量器改善了测量器的工作环境，使其寿命延长，显著降低该发明的使用成本。在测量器损坏时，可以进行更换，避免出现监测盲点。

上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法和装置的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.在高炉炉缸设定风口中心水平面高度位置和铁口中心的水平面高度位置的高炉炉缸炉墙位置处，分别对应设置一系列电动势测量点，各电动势测量点位于不同高度层位置，且各电动势测量点分别位于炉墙不同深度的耐火材料和炉壳上，使处于相同高度位置的同层的电动势测量点沿炉缸的水平圆周上对称、均匀分布安装，并且使处于高炉炉缸炉墙同一方位位置的电动势测量点在同层的不同深度的耐火材料和炉壳上等间距分布，从而组成测量器分布测量系统，分别采集高炉炉缸炉墙的对应测量点处电动势信号并输出，作为实时测量值；

b.设置辅助电动势测量点，将其安装在炉缸底部良好接地位置处，辅助电动势测量点的安装垂直深度为200-600mm，采集炉缸底部的电动势信号并输出作为参考值；

c.将在所述步骤a中采集的电动势信号测量值与在所述步骤b中采集的电动势信号参考值进行对比分析和计算处理，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息，或得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息和渣铁液面高度变化信息。

2.根据权利要求1所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，其特征在于：在所述步骤c中，在所述步骤a和步骤b中设置的测量点的测量值为高炉炉缸炉墙的耐火材料和炉壳传递热量过程中产生的电动势数据，通过绘制不同深度的耐火材料和炉壳上的电动势测量点电动势变化趋势图，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息或渣铁液面信息。

3.根据权利要求2所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，其特征在于：对在所述步骤a中采集的电动势信号测量值与在所述步骤b中采集的电动势信号参考值进行对比分析和计算处理时，由每一个测量点获得的EMF信号，通过数据线传输到计算机系统，计算机系统利用数据可视化系统程序对EMF信号进行处理、分析和可视化，把不同位置的电动势数据进行处理；由各个测量器的电动势和参考电动势对比后，得到一个相对电动势数据，再进行消除相对电动势中的噪音信号的步骤；然后根据不同位置的EMF信号，实时呈现二维或三维炉缸炉墙厚度信息。

4.根据权利要求3所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，其特征在于：采用如下方法得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息或渣铁液面高度变化信息：

在由炉壳和耐材做电阻组成的电路中，随着耐材被侵蚀，耐材电阻变小，耐材电阻的电压增大，在1个月以上长时间后的耐材电阻的电压变化反映耐材厚度变化，通过电压值和耐材厚度的负相关关系可以得到耐材厚度信息，而在1分钟至9天的短时间的耐材电阻的电压波动则是反映渣铁液面高度的变化，耐材电阻的电压计算公式如下：

V_耐材＝E/(R_耐材+R_炉壳)·R_耐材。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，其特征在于：在所述步骤a中，风口中心水平面高度位置、铁口中心的水平面高度位置，及其他能获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置均作为测量器安装位置，来采集高炉炉缸炉墙对应位置的电动势信号。

6.一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置，利用权利要求1所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法进行在线测量，所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置包括计算机系统(7)和一系列电动势测量点，各所述电动势测量点采集的信号向计算机系统(7)输送，其特征在于：

所述电动势测量点包括风口(2)位置、出铁口(3)位置及其他可获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙(5)厚度的位置，炉缸底部良好接地位置，安装垂直深度为200-600mm，作为电动势参考点位置，一系列电动势测量点分别设置于炉缸炉墙的不同层的高度上，使处于相同高度层位置的同层电动势测量点沿炉缸的水平圆周上对称、均匀分布安装，并且使处于同一位置的电动势测量点在不同深度的耐火材料(8)和炉壳(9)上等间距分布，组成测量器分布测量系统；在风口(2)位置、出铁口(3)位置及其他可获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置处，分别采集与炉缸炉墙的对应测量点处的信号，并将实时测量值向计算机系统(7)输出；炉缸底部电动势测量点采集炉缸底部的电动势信号，并输出到计算机系统(7)作为参考值；所述计算机系统(7)将所述风口(2)位置、出铁口(3)位置及其他可获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置分别采集的电动势信号测量值与所述炉缸底部电动势测量点采集的电动势信号参考值进行计算分析和数据处理，得到实时测量的炉缸炉墙的厚度变化信息或渣铁液面高度变化信息。

7.根据权利要求6所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置，其特征在于：所述电动势测量点的感应端设置于炉缸炉墙(5)不同深度的耐火材料和炉壳上，并使位于相同高度层的电动势测量点进行等间距分布；炉缸底部电动势测量点采集的电动势信号作为其他电动势测量点的参考值。

8.根据权利要求6所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置，其特征在于：位于相同高度层的同一圆周方向电动势测量点包括4、8或16个。

9.根据权利要求6所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置，其特征在于：所述电动势测量点为测量装置，包括安装于风口(2)位置的风口处炉墙电动势测量器(1)、安装于出铁口(3)位置的铁口处炉墙电动势测量器(4)、安装于炉缸炉墙的耐火材料层其他位置的炉墙辅助电动势测量器(8)、安装在炉壳上的炉壳电动势测量器(9)和炉缸底部电动势测量器(6)；所述计算机系统(7)为数据可视化系统，利用分析程序，得到实时测量的炉缸炉墙的厚度变化信息；各所述测量装置内部由线路及能测量对应炉墙深度的高灵敏度电动势测量探头组成；所述风口处炉墙电动势测量器(1)、铁口处炉墙电动势测量器(4)、炉墙辅助电动势测量器(8)和炉壳电动势测量器(9)分别采用多头电动势测量器，用于在炉缸横截面上沿着炉墙周向对称分布测量点的多点位电动势信息的对称测量；炉缸底部电动势测量器(6)采用单头电动势测量器，用于炉缸底部用作参考电动势的测量；各所述多头电动势测量器的内部探测端的接线盒(10)与所述计算机系统(7)的信号端连接，多头电动势测量器的内部探测端后端连接引出线保险套管(13)的前端，多个测量探头丝(12)从所述引出线保险套管(13)的后端或者侧壁分别伸出，作为信号输出端的信号线束接头，每个测量探头丝(12)外部还包裹着绝缘套管(11)，使测量探头丝(12)具有绝缘套管(11)和引出线保险套管(13)的双层保护结构；所述单头电动势测量器的内部探测端的接线盒(10)与所述计算机系统(7)的信号端连接，单头电动势测量器的内部探测端后端连接引出线保险套管(13)的前端，测量探头丝(12)从所述引出线保险套管(13)的后端伸出，作为信号输出端的信号线接头，测量探头丝(12)外部还包裹着绝缘套管(11)，使测量探头丝(12)具有绝缘套管(11)和引出线保险套管(13)的双层保护结构。

10.根据权利要求6所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置，其特征在于：所述计算机系统(7)进行收集、处理、分析在各个风口(2)、出铁口(3)和炉缸炉墙的耐火材料层其他位置处收集到的电动势信号，将得到有关炉缸炉墙(5)的厚度信息，绘制电动势变化趋势图，当炉缸炉墙(5)厚度发生变化时，安装在风口(2)和出铁口(3)位置处的测量器会探测到由于能量的变化引起的电动势的变化，在炉缸炉墙(5)处于正常的工作状态时，各风口(2)和出铁口(3)输出的厚度信息被记录下，并通过计算机系统(7)进行分析和数据处理，得到判断异常炉缸炉墙厚度变化的依据。

Images