CN209456489U - 转炉的综合感知装置布置结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种转炉的综合感知装置布置结构，包括转炉和氧枪，所述转炉的炉口设置有烟道，烟道上设置有氧枪插枪管套，所述氧枪经氧枪插枪管套后伸入所述转炉，所述氧枪插枪管套连接有上联箱，所述上联箱上设置氮封组件，该氮封组件套在氧枪的枪杆外，所述氮封组件上设置有至少一个用于检测转炉内情况的在线非接触式检测装置。本实用新型，在氮封组件上设置检测装置获取转炉内信息，由于氮封组件距离转炉内液面有一定距离，温度不会过高，从而保证了检测装置的安全性；另一方面由于检测装置的位置正对于炉内液面上方，信息获取更准确，保证检测结果的准确性。

Description

转炉的综合感知装置布置结构

技术领域

本实用新型属于转炉炼钢领域，特别是涉及一种转炉的综合感知装置布置结构。

背景技术

氧气顶吹转炉由于具有生产效率高、成本低的特点，目前已成为一种主要的炼钢设备。氧枪顶吹炼钢过程需要造渣，通过造渣剂与钢水反应，去除有害元素，炼制合格的钢水，因此，炉渣状态及氧枪控制是炼钢操作的核心技术。但是冶炼过程中炉况变化很快，非正常状态如喷溅与返干常常难以控制，而现有自动化检测技术对各种工艺参数的检测比较困难，长期以来都是依靠炼钢工的经验，通过目测及耳听来进行判断调整。由于操作工的个人经验与精神状态不同，对喷溅与返干的控制能力也不同，转炉喷溅和返干现象时有发生，严重影响钢铁生产。采用智能化设备快速，准确，连续测量钢水温度、及时了解炉渣状态和控制钢水的吹炼进程，对提高钢铁产品产量和质量，降低生产成本具有重要的意义。

为了替代炼钢工通过目测及耳听来进行判断调整转炉冶炼进程，人们想尽了各种办法。但是由于转炉特殊的工况和使用环境，使得各种分散的检测方法和安装位置不能全方位全流程反映转炉冶金进程，至今仍不能完全替代人工判断。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种转炉的综合感知装置布置结构，以便准确监测炉内情况。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种转炉的综合感知装置布置结构，包括转炉和氧枪，所述转炉的炉口设置有烟道，烟道上设置有氧枪插枪管套，所述氧枪经氧枪插枪管套后伸入所述转炉，所述氧枪插枪管套连接有上联箱，所述上联箱上设置氮封组件，该氮封组件套在氧枪的枪杆外，所述氮封组件上设置有至少一个用于检测转炉内情况的在线非接触式检测装置。

采用上述结构，在氮封组件上设置检测装置获取转炉内信息，由于氮封组件距离转炉内液面有一定距离，温度不会过高，从而保证了检测装置的安全性；另一方面由于检测装置的位置正对于炉内液面上方，信息获取更准确，保证检测结果的准确性。

实时在线反映转炉冶炼进程，可以为转炉炼钢提供最为基础的信息支持，从而为准确做出冶炼终点判断打下基础。彻底解决传统炼钢“盲炼”的痼疾，使整个转炉冶金过程透明化。

无须倒炉进行人工测温，缩短了冶炼周期，减轻操作工的劳动强度；与副枪测温相比，可以无限次地测温，并且不消耗测温探头。

进一步，所述氮封组件包括密封安装在上联箱上的氮封座和设置在氮封座上的氮封塞，所述氮封塞活套在氧枪枪杆外，所述检测装置设置在氮封座或氮封塞上。

进一步，所述氮封座或氮封塞上开设有安装孔，所述检测装置的检测端设置在安装孔内，并朝向转炉内的钢液液面。

进一步，所述检测装置为一种或多种，该检测装置沿氮封座或氮封塞周向布置。

进一步，所述烟道包括与氧枪平行的固定段和相对于氧枪倾斜设置的移动段，所述氧枪插枪管套设置在移动段上。

进一步，所述检测装置为液位检测装置、温度检测装置、摄像装置、噪声采集装置、成分分析装置中的一种或多种。

进一步，所述液位检测装置用于获取转炉冶炼过程中初期铁水液位、终点钢水液位；所述温度检测装置用于获取转炉冶炼过程中初期铁水温度、终点钢水温度、炉渣温度、炉膛温度；所述噪声检测装置用于对转炉造渣过程的噪声进行检测、处理，监控炉渣的变化情况。

进一步，所述温度检测装置采用双比色红外温度传感器、光纤光谱分析装置或红外成像分析装置；所述液位检测装置采用雷达微波液位计或激光测距仪；所述摄像装置采用白光摄像机或红外摄像机；所述噪声检测装置采用声纳化渣分析装置。

进一步，所述成分分析装置包括用于对转炉冶金过程的渣、液成分进行检测的固液分析装置和用于检测分析炉气的气体分析装置，所述固液分析装置采用激光诱导击穿光谱分析装置或光纤光谱分析装置；所述气体分析装置采用质谱仪。

进一步，所述氮封座上沿周向布置有用于喷吹氮气的喷孔，在氧枪插入时，通过管缝向氧枪的活动氮封塞输出氮气，并通过氮封塞与氧枪之间的缝隙喷入氧枪插枪管套；在氧枪拔出后，通过喷孔向氧枪插枪管套内喷出氮气形成气幕，挡住向上的转炉烟气。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型可实时检测转炉冶金过程中以及冶金间隙炉膛内的温度情况；可以实时检测转炉冶金过程中钢液液位和渣面高度，以及冶金间隙期观察炉膛内的炉底情况；可以实时检测转炉冶金过程中钢液成分和渣液成分。

实时在线反映转炉冶炼进程，可以为转炉炼钢提供最为基础的信息支持，从而为准确做出冶炼终点判断打下基础。彻底解决传统炼钢“盲炼”的痼疾，使整个转炉冶金过程透明化。

通过各个独立的检测装置进行综合感知，在铁水装入后直到冶炼终点的整个冶金过程，实时获取转炉熔池金属液面高度和渣面位置、金属熔液温度和炉渣熔液温度、钢液成分和炉渣成分等信息，直观地反映冶炼过程，便于转炉闭环控制智能冶炼。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；

图2为图1中检测装置安装结构放大视图；

图3为图2的俯视图；

图4为本实用新型另一实施例的结构示意图。

零件标号说明

1-转炉

2-氧枪

3-水冷烟道

4-氧枪插枪管套

5-氮封组件

51-氮封座

52-氮封塞

53-喷孔

54-管缝

6-上联箱

7-检测装置

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

参加图1和图2，本实用新型提供一种转炉的综合感知装置布置结构，包括转炉1和氧枪2，所述转炉1的炉口设置有水冷烟道3，水冷烟道3上设置有氧枪插枪管套4，氧枪2穿过氧枪插枪管套4后伸入所述转炉1，所述在氧枪插枪管套4上端连接有上联箱6，所述上联箱6上设置氮封组件5，该氮封组件5套在氧枪2的枪杆外，且氧枪2与氮封组件5之间可沿氧枪轴向相对运动，氮封组件5上设置有至少一个用于检测转炉1内情况的在线非接触式检测装置7。其中，在线非接触式表示可在线检测，并且不与待检测物接触。

采用上述结构，在氮封组件5上设置检测装置7获取转炉1内信息，由于氮封组件5距离转炉1内液面有一定距离，温度不会过高，从而保证了检测装置7的安全性；另一方面由于检测装置7的位置正对于炉内液面上方，信息获取更准确，保证检测结果的准确性。

从而可实时在线反映转炉1冶炼进程，为转炉1炼钢提供最为基础的信息支持，从而为准确做出冶炼终点判断打下基础。彻底解决传统炼钢“盲炼”的痼疾，使整个转炉1冶金过程透明化。

其中，所述氮封组件5包括密封安装在上联箱6上的氮封座51和设置在氮封座51上的氮封塞52，所述氮封塞52活套在氧枪2枪杆外；氧枪2穿过氮封塞52，并能相对于氮封塞52沿轴向运动。

在一个实施方式中，所述检测装置7设置在氮封座51上。

在一个实施方式中，所述检测装置7设置在氮封塞52上。

在一个实施方式中，所述水冷烟道3包括与转炉1炉口固定的固定段和与固定段连接的移动段，所述氧枪插枪管套4安装在移动段上。

如图2和图3所示，在一个实施方式中，所述氮封塞52上开设有安装孔，所述检测装置7的检测端设置在安装孔内(即检测装置7的信息获取端安装在氮封塞52上，通过线缆连接至主机设备)，并朝向转炉1内的钢液液面。为便于布置，在氮封座51上沿其周向设置有多个安装孔，所述检测装置7为一种、两种或多种，该检测装置7沿氮封塞52周向布置，对应于安装孔位置。检测装置7与安装孔之间密封，如采用耐高温的橡胶圈、垫，以及石棉垫等均可。

在一个实施方式，所述检测装置7为液位检测装置、温度检测装置、摄像装置、噪声采集装置、成分分析装置中的一种、两种或多种。可根据需求选择相应功能的检测装置。

其中，所述液位检测装置用于获取转炉冶炼过程中初期铁水液位、终点钢水液位等炉内情况；液位检测装置采用雷达微波液位计或激光测距仪；

所述温度检测装置用于获取转炉冶炼过程中初期铁水温度、终点钢水温度、炉渣温度、炉膛温度，所述温度检测装置可采用双比色红外温度传感器、光纤光谱分析装置(即光纤光谱分析仪)或红外成像分析装置。

所述摄像装置用于获取转炉冶炼过程中炉渣返干、喷溅、造泡沫渣等图像或视频信息，从而获感知内情况。摄像装置可采用白光摄像机或红外摄像机。

所述噪声采集装置用于对转炉的造渣过程的噪声进行检测、处理，监控炉渣的变化情况；可采用声纳化渣分析装置。

所述成分分析装置包括固液分析装置和气体分析装置，其中固液分析装置用于对转炉冶金过程的渣、液成分进行检测、处理，监控渣、液成分的变化情况，固液分析装置可采用激光诱导击穿光谱分析装置或光纤光谱分析装置。

气体分析装置用于检测分析炉气，获取转炉冶炼过程中炉渣返干、喷溅、造泡沫渣情况，进而判断冶炼进程和钢水成分；气体分析装置可采用质谱仪。

在一个实施方式中，所述氮封座51具有用于接入氮气的环形腔体结构，氮封座51与氮封塞52为锥面配合，氮封座51内壁上沿周向布置有用于喷吹氮气的喷孔53，喷孔53与环形腔体连通，喷孔沿轴向布置为一层或多层，喷孔朝向根据需求设置，在氧枪2插入时通过管缝54向氧枪2的活动氮封塞52输出氮气，并通过氮封塞52与氧枪之间的缝隙喷入氧枪插枪管套，即，在氮封座51和氮封塞52配合锥面对应设置有开孔，通过开孔将氮封座51腔体内的氮气输入氮封塞52的腔体，再通过氮封塞52内壁的孔隙向氮封塞52与氧枪之间的缝隙喷入氮气；在氧枪2拔出后，通过喷孔53向氧枪2插枪管套内喷出氮气形成气幕，挡住向上的转炉烟气。在氧枪2吹氧的时候加大氮气流量和压力，在氧枪2停吹以后减小氮气流量。

如图4所示，在一个实施方式中，检测装置7设置在氮封座51上，并沿氮封座51周向布置。

为便于安装和密封，检测装置7位于氮封座51的环形腔体下方，氮封座51的环形腔体部分与氮封塞52对应配合，环形腔体下方的氮封座51为检测装置7安装提供空间。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型可实时检测转炉冶金过程中以及冶金间隙炉膛内的温度情况；可以实时检测转炉冶金过程中钢液液位和渣面高度，以及冶金间隙期观察炉膛内的炉底情况；可以实时检测转炉冶金过程中钢液成分和渣液成分。

实时在线反映转炉冶炼进程，可以为转炉炼钢提供最为基础的信息支持，从而为准确做出冶炼终点判断打下基础。彻底解决传统炼钢“盲炼”的痼疾，使整个转炉冶金过程透明化。

通过各个独立的检测装置进行综合感知，在铁水装入后直到冶炼终点的整个冶金过程，实时获取转炉熔池金属液面高度和渣面位置、金属熔液温度和炉渣熔液温度、钢液成分和炉渣成分等信息，直观地反映冶炼过程，实现转炉闭环控制智能冶炼。

具体应用：

1、某钢厂120t转炉经常发生喷溅和返干，采用了多种冶金工艺方法使冶炼工况得到改善，但是无法根除喷溅现象。在该120t转炉上应用本实用新型的结构，检测装置为雷达微波液位计和激光测距仪，在氮封塞上相隔120°布置，分别测量转炉铁水液位高度，综合确定每炉次冶炼的铁水熔池液位高度，进而修正氧枪控制的基础熔池液位标高，保障了转炉炉氧枪枪位的准确控制。同时，通过获取每炉次不同铁水重量对应的转炉熔池液位高度，实时掌握转炉炉况的变化趋势，为转炉维护提供准确的定量指标。在与雷达微波液位计和激光测距仪对称的位置上安装双比色红外测温仪和红外摄像视频系统，准确感知转炉冶炼过程中初期铁水温度、终点钢水温度、炉渣温度、炉膛温度以及炉渣返干、喷溅、造泡沫渣等炉内情况，提取的信息输入冶金控制模型，控制氧枪的升降以及吹氧流量，控制钢铁料和辅料的加入时刻，抑制了喷溅和返干情况的发生，保证转炉经济高效地生产出合格钢水。

2、某钢厂210t转炉各类喷溅率高，一度达到34％。这造成了钢铁料的浪费及冶炼成本显著增加，同时导致了转炉终点的温度和磷的命中率降低，点吹比例增加(点吹比例一度达到30％)。采用本实用新型，在转炉氧枪插入口的上联箱上面的氮封座上，围绕氧枪插入口安装红外摄像机等视频系统的摄像机，对转炉冶炼过程中炉渣状态进行了红外视频监控。红外视频信息接入信息分析服务器，采用图像处理等手段准确感知炉渣的高度、炉渣温度、炉膛温度等情况，用综合感知装置提取的信息控制氧枪的升降以及吹氧流量，控制钢铁料和辅料的加入时刻，很好地抑制了喷溅和返干情况的发生，保证了转炉经济高效地生产出合格钢水。红外摄像机感应距离大于20m，测量精度大于0.5％，采用气冷和水冷综合保护，防止氧枪沾渣对红外相机的损害。同时，在氮封座上安装激光测距仪，准确测量入炉铁水的液位高度，有效控制氧枪的枪位高度、吹氧流量和供氧压力，保证转炉冶炼过程的平稳，提高转炉冶炼的金属收得率。准确测量炉内铁水液位高度还可有效反映转炉炉衬耐材的侵蚀程度，进而为掌握转炉炉况和维护转炉炉衬提供有效的支撑信息。

3、某厂120t转炉采用本实用新型布置结构，以冶炼终点的钢水成分和温度合格为目标控制转炉冶炼进程。在氮封座上安装双比色红外温度传感器、光纤光谱和质谱仪分析，双比色红外温度传感器实时分析感知转炉冶炼过程钢水温度，光纤光谱分析和质谱仪检测分析炉气实时感知转炉熔池的C、Si、Mn、P、S等关键的钢液成分变化。通过实时反馈转炉炉内熔池的温度和成分，为转炉冶炼准确命中控制目标提供控制依据，进而提高了转炉一次命中率，缩短转炉冶炼周期，降低氧气消耗。同时，这种以仪表检测直接反映转炉炉内实时温度和成分的控制方法，将转炉冶炼的控制模式由经验化操作提升为标准化的自动控制模式，有效提升转炉的自动化控制水平。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种转炉的综合感知装置布置结构，包括转炉和氧枪，其特征在于：所述转炉炉口设置有烟道，烟道上设置有氧枪插枪管套，所述氧枪经氧枪插枪管套后伸入所述转炉，所述氧枪插枪管套连接有上联箱，所述上联箱上设置氮封组件，该氮封组件套在氧枪的枪杆外，所述氮封组件上设置有至少一个用于检测转炉内情况的在线非接触式检测装置。

2.根据权利要求1所述转炉的综合感知装置布置结构，其特征在于：所述氮封组件包括密封安装在上联箱上的氮封座和设置在氮封座上的氮封塞，所述氮封塞活套在氧枪枪杆外，所述检测装置设置在氮封座或氮封塞上。

3.根据权利要求2所述转炉的综合感知装置布置结构，其特征在于：所述氮封座或氮封塞上开设有安装孔，所述检测装置的检测端设置在安装孔内，并朝向转炉内的钢液液面。

4.根据权利要求2所述转炉的综合感知装置布置结构，其特征在于：所述检测装置为一种、两种或多种，该检测装置沿氮封座或氮封塞周向布置。

5.根据权利要求1所述转炉的综合感知装置布置结构，其特征在于：所述烟道包括与氧枪平行的固定段和相对于氧枪倾斜设置的移动段，所述氧枪插枪管套设置在移动段上。

6.根据权利要求1-5任意一项所述转炉的综合感知装置布置结构，其特征在于：所述检测装置为液位检测装置、温度检测装置、摄像装置、噪声采集装置、成分分析装置中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述转炉的综合感知装置布置结构，其特征在于：所述液位检测装置用于获取转炉冶炼过程中初期铁水液位、终点钢水液位；所述温度检测装置用于获取转炉冶炼过程中初期铁水温度、终点钢水温度、炉渣温度、炉膛温度；所述噪声检测装置用于对转炉造渣过程的噪声进行检测、处理，监控炉渣的变化情况。

8.根据权利要求7所述转炉的综合感知装置布置结构，其特征在于：所述温度检测装置采用双比色红外温度传感器、光纤光谱分析装置或红外成像分析装置；所述液位检测装置采用雷达微波液位计或激光测距仪；所述摄像装置采用白光摄像机或红外摄像机；所述噪声检测装置采用声纳化渣分析装置。

9.根据权利要求6所述转炉的综合感知装置布置结构，其特征在于：所述成分分析装置包括用于对转炉冶金过程的渣、液成分进行检测的固液分析装置和用于检测分析炉气的气体分析装置，所述固液分析装置采用激光诱导击穿光谱分析装置或光纤光谱分析装置；所述气体分析装置采用质谱仪。

10.根据权利要求2所述转炉的综合感知装置布置结构，其特征在于：所述氮封座上沿周向布置有用于喷吹氮气的喷孔，在氧枪插入时，通过管缝向氧枪的活动氮封塞输出氮气，并通过氮封塞与氧枪之间的缝隙喷入氧枪插枪管套；在氧枪拔出后，通过喷孔向氧枪插枪管套内喷出氮气形成气幕，挡住向上的转炉烟气。