CN113736939A - 高炉出铁沟防漏铁监测方法、监测装置及出铁沟 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种高炉出铁沟防漏铁监测方法、监测装置及出铁沟。高炉出铁沟防漏铁监测方法包括：沿铁水流动方向将出铁沟划分成多个区段，在每个区段确定出一个或多个监测点；根据监测点的温度确定出监测点处的熔损程度和熔损速率；根据熔损程度和熔损速率确定出监测点的熔损趋势，并根据熔损趋势给出监测点的漏铁状况等级。本申请的技术方案有效且全面的监测出铁沟各位置的熔损情况，对漏铁状况进行预判，对出铁沟漏铁状况进行防治，减少甚至消除出铁沟漏铁的事故发生。

Description

高炉出铁沟防漏铁监测方法、监测装置及出铁沟

技术领域

本申请涉及冶金炼铁设备领域，具体而言，涉及一种高炉出铁沟防漏铁监测方法、监测装置及出铁沟。

背景技术

高炉出铁沟作为炼铁生产工艺中的重要设施和通道，在高炉炼铁生产中起着重要的承上启下作用。确保出铁场出铁沟系统安全可靠，是保证高炉正常冶炼的首要条件。一般高炉有四套出铁沟系统，沟系统分为主沟、铁沟、渣沟、残铁沟、摆动流嘴等部分。正常生产时，出铁沟系统一般为3用1备，即3条每间隔2.5小时左右轮流出铁，另外1条周期通铁休止后进行解体、清理、浇筑、烘烤等作业。但是，高炉出铁沟在使用过程中，因为耐材异常熔损、施工质量、点检不及时等因素导致沟体漏渣、漏铁，影响生产安全。

现有技术中，为了判断出铁沟的熔损情况且对漏铁事故进行预防，根据经验一般在出铁沟的沟体底部布置较少数量的监测点。一方面，较少的监测点只能监测特定的位置，对于没布置监测点的位置基本无法进行熔损监测，因此，在出铁沟没有布置监测点且容易熔损的位置易发生漏铁事故，不仅增加生产成本，也增加生产工作的危险性。另一方面，布置的监测点虽然能获取出铁沟特定位置的熔损情况，但却不能及时的反映出铁沟的熔损趋势，也就无法对出铁沟进行熔损情况的及时预判，起不到防漏铁的效果。

因此，如何设计出一种能够较为全面监测出铁沟熔损情况，且对出铁沟的漏铁情况进行预判和防治的监测装置，成为业内研究的热点。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种高炉出铁沟防漏铁监测方法，其能够有效且全面的监测出铁沟各位置的熔损情况，对漏铁状况进行预判，对出铁沟漏铁状况进行防治，减少甚至消除出铁沟漏铁的事故发生。

本申请实施例的第二目的还在于提供一种高炉出铁沟防漏铁监测装置。

本申请实施例的第三目的还在于提供一种使用上述高炉出铁沟防漏铁监测装置的出铁沟。

第一方面，提供了一种高炉出铁沟防漏铁监测方法，包括以下步骤：

沿铁水流动方向将出铁沟划分成多个区段，在每个区段确定出一个或多个监测点；

根据监测点的温度确定出监测点处的熔损程度和熔损速率；

根据熔损程度和熔损速率确定出监测点的熔损趋势，并根据熔损趋势给出监测点的漏铁状况等级。

在一种可实施的方案中，熔损程度与监测点的温度值大小成正相关关系。

在一种可实施的方案中，熔损速率根据监测点的温度值变化趋势确定。

在一种可实施的方案中，熔损速率根据监测点的温度值变化曲线的斜率确定。

在一种可实施的方案中，根据监测点的温度确定出监测点处的熔损程度包括：

确定出每个监测点处到达熔损极限的最大允许温升值；

将监测点测量到的实际温升值与最大允许温升值进行比较，确定出监测点距离熔损极限的差值。

在一种可实施的方案中，根据监测点的温度确定出监测点处的熔损程度包括：

根据监测点的温度值确定出监测点的残存厚度；

根据残存厚度确定出监测点的熔损程度横截面图。

在一种可实施的方案中，将出铁沟划分成主沟接头段、主沟段、铁沟段、排渣口段、排铁口段、残铁口段、小井段和渣铁分离器段。

根据本申请的第二方面，还提供了一种高炉出铁沟防漏铁监测装置，包括出铁沟主体、温度检测传感器、处理模块和显示模块。

出铁沟主体沿铁水流动方向被划分成多个区段，在每个区段设置一个或多个监测点。温度检测传感器布置在每个监测点处，用于获取对应监测点处的温度。处理模块与温度检测传感器通讯连接，用于根据每个监测点的温度确定出与其对应的监测点处的熔损程度、熔损速率，以及熔损趋势。显示模块与所述处理模块通讯连接，用于接收处理模块关于各监测点的处理数据并对各监测点的熔损程度、熔损速率、熔损趋势和漏铁状况等级进行显示。

在一种可实施的方案中，出铁沟主体的多个区段包括主沟接头段、主沟段、铁沟段、排渣口段、排铁口段、残铁口段、小井段和渣铁分离器段。

根据本申请的第三方面，还提供了一种出铁沟，包括上述技术方案中的高炉出铁沟防漏铁监测装置。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

1.本申请在出铁沟各个功能区段易受熔损的区域布置一个或者多个监测点，实现对出铁沟各功能区段温度的全面监测，为后续分析和确定出铁沟不同功能区段的熔损情况提供较为准确的坐标定和有效的数据支持。

2.本申请根据出铁沟各功能区段的温度，不仅确定出铁沟监测点的熔损程度，还可以确定出熔损速率，实现从数值大小及数值变化速率两个方面对监测点的熔损情况进行定量分析。

3.本申请根据熔损程度和熔损速率确定监测点的熔损趋势，能够较为准确且直观的对出铁沟的漏铁状况等级进行划分，便于确定出监测点距离发生漏铁事故的趋势，从而对漏铁状况进行监控和防治，达到出铁沟防漏铁的目的。

4.本申请通过对漏铁的监测和防治，使出铁沟的耐材得到充分利用，并且也有效降低甚至消除漏铁事故，使出铁沟成本下降，安全生产系数大大增加，减少了换沟次数，使岗位人员劳动强度明显降低，管理更方便。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为根据本申请实施例示出的一种高炉出铁沟防漏铁监测方法的流程图；

图2为根据图1高炉出铁沟防漏铁监测方法的另一种流程图；

图3为根据图1高炉出铁沟防漏铁监测方法的再一种流程图；

图4为现有技术中出铁沟熔损监测装置的结构示意图；

图5为根据本申请实施例示出的一种高炉出铁沟防漏铁监测装置的俯视结构示意图；

图6为根据图5示出的高炉出铁沟防漏铁监测装置的侧面结构示意图；

图7为根据图5和图6示出的出铁沟熔损程度横截面图。

图中：10、出铁沟主体；11、主沟接头段；12、主沟段；13、铁沟段；14、排渣口段；15、排铁口段；16、残铁口段；17、小井段；18、渣铁分离器段；20、监测点；30、热电偶；40、渣铁；50、工作层；60、永久层；70、保温结构。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

高炉出铁沟的结构基本都可分为工作层和永久层，工作层长期与渣铁接触，也是最容易熔损的位置，永久层可理解为出铁沟的基座，只有在工作层被烧穿时才会遭到破坏。因此，一般通过监测出铁沟工作层的熔损情况来判断和预防漏铁事故的发生。为了得到高炉出铁沟工作层的熔损情况，并降低出铁沟的漏铁事故的发生，现有炼铁厂大多在只在出铁主沟底部的永久层布置数量较少的监测点来监测温度，从而判断出铁主沟的熔损情况。例如，如图4所示，中冶宝钢容积5000立方米以上的特大型高炉未改进前的出铁沟中，仅在主沟底部的永久层布置8个热电偶30，作为8个监测点。一方面，因为主沟较长，且热电偶只能监测特定的区域，对于没布置监测点的位置基本无法进行熔损监测，因此，在出铁沟没有布置监测点且容易熔损的位置易发生漏铁事故，增加生产成本，增加生产工作的危险性。另一方面，8个监测点虽然能获取出铁沟特定位置的熔损情况，但是却不能及时的反映出铁沟的熔损趋势，也就无法对出铁沟进行熔损情况的及时预判，起不到防漏铁的效果。盲目增加热电偶的数量虽然能增加监测的全面性，但一方面会大幅度增加成本，另一方面还可能因为布置位置不合理导致监测效果更差。

而本申请中，根据出铁沟实际生产活动中所产生的熔损情况，对出铁沟的温度监测点置进行优化，在可控成本范围内，实现对出铁沟熔损情况的全方位监测，并根据温度对漏铁状况等级进行判断，降低甚至消除漏铁事故的发生。

根据本申请的第一方面，首先提供一种高炉出铁沟防漏铁监测方法。参见图1，该方法包括如下步骤：

S10：沿铁水流动方向将出铁沟划分成多个区段，在每个区段确定出一个或多个监测点。

在一种实施方案中，本申请将出铁沟划分成主沟接头段、主沟段、铁沟段、排渣口段、排铁口段、残铁口段、小井段和渣铁分离器段。现有技术中只在主沟段的底部布置较少的热电偶传感器，效果较差，参见图4。在本申请的实施方案中，参见图5和图6，在各区段的底面、侧壁等位置设置监测点，相较于现有技术，本申请中监测点的布置能够实现更为精细的监测。以中冶宝钢容积5000立方米以上的特大型高炉的出铁沟为例，在各个区段中，布置大约45～50个监测点，通过实际生产过程的实施发现，确定48个监测点可对出铁沟各易受熔损的部位进行全面覆盖，在监控效果和生产成本方面为较佳选择方案。需要说明的是，对于中小型高炉出铁沟由于其渣量小、出铁量小，且流速慢，可相应减少监测点的数量。

S20：根据所述监测点的温度确定出所述监测点处的熔损程度和熔损速率。

在一种实施方案中，熔损程度与监测点的温度值大小成正相关关系，可以通过温度值的大小得到熔损程度。其中，熔损程度可以通过出铁沟各区段工作层的剩余厚度(残留厚度)来表现，当工作层受到渣铁熔损后，其厚度变小，监测点的温度相应升高。通过某一时刻的监测点的温度值大小便可以得到对应位置工作层的剩余厚度，确定出工作层的熔损程度。

在一种实施方案中，熔损速率根据监测点的温度值变化趋势确定。在实际应用中，为了对正在工作的出铁沟进行实时的监测，可以对监测点进行实时温度采集，并将实时采集的温度生成温度实时变化趋势图，或者可根据温度变化对应生成工作层的剩余厚度变化趋势图，此处的温度变化趋势图和剩余厚度变化趋势图也可等同于熔损情况趋势图。在温度变化趋势图中，若曲线变化趋势越明显，说明对应位置的熔损情况约明显。具体地，在一定时间内，若温度值升高越大，代表熔损越迅速，若温度值升高比较小，代表熔损较慢。

在一种实施方案中，熔损速率根据监测点的温度值变化曲线的斜率确定。通过进入温度值变化曲线的斜率可以对熔损速率进行更为准确的分析和预判。其中，若斜率越来越大，说明温度值升高的越来越快，对应监测点的熔损速率也越来越大。通过确定的熔损速率用以判定并采取下一步防铁水渗漏措施。需要说明的是，温度值为判断熔损速率的参数值，温度值通过标定方法可转化为厚度值、变量值等其他参数。

S30：根据所述熔损程度和所述熔损速率确定出所述监测点的熔损趋势，并根据所述熔损趋势给出所述监测点的漏铁状况等级。

在一种实施方案中，熔损趋势表现为熔损数值大小和随时间的熔损变化快慢。一方面，根据监测点工作层某个时刻的温度值得到残存厚度和熔损厚度，进而根据残存厚度和熔损厚度确定熔损数值大小，确定熔损程度。另一方面，根据监测点实时的温度值确定出监测点的温度变化曲线，根据曲线确定出熔损变化快慢。因此，熔损趋势是从数值大小和变化趋势两个方面对监测点的熔损情况进行了分析，为熔损预判和防漏铁处理提供数据支持。

在一种实施方案中，根据残存厚度和熔损厚度可将漏铁状况等级划分为正常厚度等级、警戒厚度等级和报警厚度等级等，通过不同的等级确定监测点的熔损情况，从而对漏铁状况做到预判。还可以根据熔损速率的不同将漏铁状况等级划分为正常熔损等级、中等熔损等级和快速熔损等级等，通过不同的等级确定监测点的熔损快慢情况，一般多次使用后熔损速率会大幅度升高，从而对漏铁状况做到预判。也可以结合多种参数制定组合判断等级，例如可采用厚度报警等级和熔损速率报警等级相结合，若厚度报警等级较高，但是熔损速率报警等级较慢，可酌情增加使用时间，从而增加出铁沟使用寿命，增加通铁量。若熔损速率等级较高，但厚度报警等级较低，也可以酌情增加出铁沟的使用时间。综上，通过漏铁状况等级可以实现对出铁沟熔损情况较为精准的监控，使漏铁事故得到有效控制。

在本申请的技术方案中，在出铁沟各个功能区段易受熔损的区域布置一个或者多个监测点，实现对出铁沟各功能区段温度的全面监测，为后续分析和确定出铁沟不同功能区段的熔损情况提供较为准确的坐标定位和有效的数据支持。根据出铁沟各功能区段的温度，不仅确定出铁沟监测点的熔损程度，还可以确定出熔损速率，实现从数值大小及数值变化速率两个方面对监测点的熔损情况进行定量分析。根据熔损程度和熔损速率确定监测点的熔损趋势，能够较为准确且直观的对出铁沟的漏铁状况等级进行划分，便于确定出监测点距离发生漏铁事故的趋势，从而对漏铁状况进行监控和防治，达到出铁沟防漏铁的目的。通过对漏铁的监测和防治，使出铁沟的耐材得到充分利用，并且也有效降低甚至消除漏铁事故，使出铁沟成本下降，安全生产系数大大增加，减少了换沟次数，使岗位人员劳动强度明显降低，管理更方便。

需要说明的是，在确定监测点时，可根据以往的生产活动经验确定出铁沟各区段的熔损情况。各区段有一个或者多个易受熔损的位置，因此根据易受损的位置对应设置监测点，根据监测点区域大小和成本要求，在监测点布置一个或者多个测温点，每个测温点上可设置一个或者多个温度检测传感器，通过此种布置便可以对出铁沟多区段的温度进行全面监控。

需要进一步说明的是，测温点可设置多个温度检测传感器，根据多个温度检测传感器确定测温点的温度平均值，基于测温点的温度平均值对监测点的熔损程度、熔损速率等进行判断。因为测温点出的温度易受渣铁流速、出铁沟材质、计算误差等因素影响，所以采用温度平均值的作为测温点的温度值，可以有效降低温度误差，从而降低监测失误率，降低误报警概率。

在一种实施方案中，参见图2，根据监测点的温度确定出监测点处的熔损程度包括：

S211：确定出每个监测点处到达熔损极限的最大允许温升值。

S212：将监测点测量到的实际温升值与最大允许温升值进行比较，确定出监测点距离熔损极限的差值。

需要说明的是，每个监测点可设置熔损极限，对应每个位置工作层在发生漏铁状况前的最大熔损厚度，或者对应每个工作层在发生漏铁状况前的最小的残存厚度，当工作层的厚度达到此熔损极限时，必须进行防漏铁处理。具体地，因为工作层不同的厚度，对应从工作层传递到监测点的温度值大小不同，工作层从初始的厚度到熔损极限的厚度，对应监测点的温度从第一温度升高到第二温度，第二温度与第一温度的差值为最大允许温升值，通过实际测量的温升值与最大允许温升值进行分析比较，便可以得到工作层距离熔损极限的程度，判断是否需要进行防漏铁处理，并可以根据得到熔损厚度判断进行工作层修补时的厚度，便于操作人员对喷补机等设备设定喷补参数。

在一种实施方案中，参见图3和图7，根据监测点的温度确定出监测点处的熔损程度包括：

S221：根据监测点的温度值确定出监测点的残存厚度。

S222：根据残存厚度确定出监测点的熔损程度横截面图。

需要说明的是，通过熔损程度横截面图可以非常直观确定出铁沟工作层的实时厚度，以便于操作人员做出及时且正确的判断。横截面图为沿垂直于渣铁流动方向的截面图。参见图7，出铁沟由外到内为保温结构70、永久层60、工作层50和渣铁40，保温结构70用于沟体与铁水的保温，永久层60为耐材烧制预制件结构和浇筑料结合烘烤而成，工作层50用耐材整体浇筑而成，与渣铁40直接接触，渣铁40为铁水与熔渣，铁水比重大在下部，熔渣比重小，浮于铁水上面。通过观察工作层50的形状变化(厚度变化)，看出耐材被渣铁的熔损状况，采取相应的修补等防漏铁措施。

需要进一步说明的是，为了使主沟横截面的工作层50能较好的反映出残存厚度，对于监测点的布置尽量对称分布，使靠近统一横截面的监测点尽量位于一个平面内。参见图5，多个监测点20沿所述出铁沟主体10延伸方向的中轴线呈对称分布。

需要说明的是，主沟接头段因为铁水温度较高、冲击力度大，熔损情况更严重，不仅需要防漏铁修补，进行解体重筑的次数相对较为频繁，因此此处的温度检测传感器需要考虑强度，需要进行重铠甲防护，避免主沟接头段11解体施工时被震坏或碰到。渣铁分离器段的温度检测传感器要有良好的抗渣性和抗氧化性，外面须用特殊耐火材料防护。排铁口段、排渣口段考虑抗冲刷性、测量精度等问题，施工埋设位置尽量靠近永久层最外侧。

根据本申请的第二方面，还提供了一种高炉出铁沟防漏铁监测装置，参见图5和图6，该高炉出铁沟防漏铁监测装置包括出铁沟主体10、温度检测传感器、处理模块和显示模块。

在本申请的技术方案中，出铁沟主体10沿铁水流动方向被划分成多个区段，在每个区段设置一个或多个监测点20。温度检测传感器布置在每个监测点20处，用于获取对应监测点20处的温度。处理模块与温度检测传感器通讯连接，用于根据每个监测点20的温度确定出与其对应的监测点20处的熔损程度、熔损速率，以及熔损趋势。显示模块与所述处理模块通讯连接，用于接收处理模块关于各监测点20的处理数据并对各监测点20的熔损程度、熔损速率、熔损趋势和漏铁状况等级进行显示。

使用本申请的高炉出铁沟防漏铁监测装置可实现出铁沟防漏铁监测方法的优点。在实际应用中，本申请的高炉出铁沟防漏铁监测装置，避免了原热电偶检测覆盖范围小、不能进行熔损趋势判断的问题，安全高效的实现了出铁沟耐材熔损的实时监控，通过监控和及时防治，降低甚至较少漏铁事故，从而延长了出铁沟的使用寿命，减少了换购次数，提高了作业效率，减少了耐材消耗量，提高了生产活动的安全性。

同时，根据本申请的高炉出铁沟防漏铁监测装置造价合理，安装方便，能够减少岗位人员目测检查所看不到的部位，比如出铁沟底、主沟接头等处，降低了巡检强度，极大地消除了出铁沟沟体漏渣、漏铁的安全隐患，保障了高炉出铁的稳定运行。

在一种实施方案中，出铁沟主体10的多个区段包括主沟接头段11、主沟段12、铁沟段13、排渣口段14、排铁口段15、残铁口段16、小井段17和渣铁分离器段18。

根据本申请的第三方面，还提供了一种出铁沟，包括上述实施方案中的高炉出铁沟防漏铁监测装置，此出铁沟具有高炉出铁沟防漏铁监测方法及监测装置的优点。

在一种实施方案中，出铁沟包括铁水导流装置，其位于主沟段12底部的正下方，从主沟接头段11正下方部位一直延伸至预定位置(事故坑)，铁水导流装置上高下低，成倾斜状，以利于漏铁事故发生后的铁水收集。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高炉出铁沟防漏铁监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

沿铁水流动方向将出铁沟划分成多个区段，在每个区段确定出一个或多个监测点；

根据所述监测点的温度确定出所述监测点处的熔损程度和熔损速率；

根据所述熔损程度和所述熔损速率确定出所述监测点的熔损趋势，并根据所述熔损趋势给出所述监测点的漏铁状况等级。

2.根据权利要求1所述的高炉出铁沟防漏铁监测方法，其特征在于，所述熔损程度与所述监测点的温度值大小成正相关关系。

3.根据权利要求1所述的高炉出铁沟防漏铁监测方法，其特征在于，所述熔损速率根据所述监测点的温度值变化趋势确定。

4.根据权利要求3所述的高炉出铁沟防漏铁监测方法，其特征在于，所述熔损速率根据所述监测点的温度值变化曲线的斜率确定。

5.根据权利要求1-4任一项所述的高炉出铁沟防漏铁监测方法，其特征在于，所述根据所述监测点的温度确定出所述监测点处的熔损程度包括：

确定出每个所述监测点处到达熔损极限的最大允许温升值；

将所述监测点测量到的实际温升值与所述最大允许温升值进行比较，确定出所述监测点距离熔损极限的差值。

6.根据权利要求1-4任一项所述的高炉出铁沟防漏铁监测方法，其特征在于，所述根据所述监测点的温度确定出所述监测点处的熔损程度包括：

根据所述监测点的温度值确定出所述监测点的残存厚度；

根据所述残存厚度确定出所述监测点的熔损程度横截面图。

7.根据权利要求1-4任一项所述的高炉出铁沟防漏铁监测方法，其特征在于，将所述出铁沟划分成主沟接头段、主沟段、铁沟段、排渣口段、排铁口段、残铁口段、小井段和渣铁分离器段。

8.一种高炉出铁沟防漏铁监测装置，其特征在于，包括：

出铁沟主体，沿铁水流动方向被划分成多个区段，在每个所述区段设置一个或多个监测点；

温度检测传感器，布置在每个所述监测点处，用于获取对应监测点处的温度；

处理模块，其与所述温度检测传感器通讯连接，用于根据每个所述监测点的温度确定出与其对应的所述监测点处的熔损程度、熔损速率，以及熔损趋势；

显示模块，其与所述处理模块通讯连接，用于接收所述处理模块关于各所述监测点的处理数据并对各所述监测点的熔损程度、熔损速率、熔损趋势和漏铁状况等级进行显示。

9.根据权利要求8所述的高炉出铁沟防漏铁监测装置，其特征在于，所述出铁沟主体的所述多个区段包括主沟接头段、主沟段、铁沟段、排渣口段、排铁口段、残铁口段、小井段和渣铁分离器段。

10.一种出铁沟，其特征在于，包括如权利要求8至9任一项所述的高炉出铁沟防漏铁监测装置。

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