PL210761B1 - Wielofunkcyjna sonda do pomiaru temperatury topu i parametrów dmuchu w dyszy pieca hutniczego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sonda do pomiaru temperatury topu w piecu hutniczym i parametrów dmuchu w dyszy pieca hutniczego, zwłaszcza konwertora poziomego, znajdująca zastosowanie w hutnictwie metali nież elaznych.

Pomiar podstawowych parametrów procesów hutniczych, takich jak temperatura wsadu w piecu hutniczym, parametry gazów wypływających z pieca, parametry ciekłych produktów hutniczych a zwłaszcza bieżąca kontrola temperatury obrabianego materiału w stanie ciekłym, pozwala na podniesienie uzysku, zmniejszenie zużycia wymurówki ogniotrwałej i wydłużenie kampanii między remontowej pieca hutniczego. Szczególnie trudny jest pomiar temperatury topu w piecu hutniczym obrabiającym wsad w stanie ciekłym poprzez wdmuchiwanie do niego medium gazowego, powodujące silną turbulencję topu. Towarzyszące temu zjawiska intensywnej wymiany masy i energii, przebiegu reakcji chemicznych oraz wydobywające się z topu strumienie zapylonych gorących gazów procesowych, na ogół uniemożliwiają pomiar pośredni, z zewnątrz za pomocą pirometru lub pomiar bezpośredni za pomocą termopary zanurzeniowej, w dowolnym momencie procesu. W takim przypadku można zastosować znany ciągły pomiar pośredni za pomocą termopary lub układu termopar umieszczonych w nawierconych na bezpieczną głębokość otworach w wymurówce pieca. Rozwiązanie to, wymagające wyznaczenia charakterystyki pomiędzy mierzoną temperaturą wymurówki a temperaturą topu, daje pomiar obarczony błędem, na skutek postępującej zmiany grubości wymurówki i narostu podlegającym w trakcie pojedynczego wytopu i kampanii pieca trudnym do określenia zmianom o charakterze dynamicznym. Podobnymi mankamentami cechuje się określenie stanu cieplnego topu za pomocą pomiaru temperatury gazów technologicznych w odciągu za piecem hutniczym, za pomocą termopary. W tym wypadku zakłóceniem pomiaru są: oddalenie miejsca pomiaru od miejsca przebiegu reakcji, zmiana grubości narostu spieków pyłów na termoparze a także strumienia dossanego zimnego powietrza do pierwotnych gazów procesowych.

Innym znanym rozwiązaniem problemu pomiaru temperatury w piecu jest umieszczenie w otworze, nawierconym na wylot wymurówki, termopary sięgającej powierzchni roboczej wymurówki, co okresowo może dawać wynik pomiaru dość dokładny, o ile nie występuje tendencja do tworzenia się narostu w tym rejonie pieca. Takie rozwiązanie problemu ma wiele mankamentów, a mianowicie, obok spadku dokładności pomiaru w wyniku utworzenia się narostu o nieznanej i zmiennej grubości, możliwe jest uszkodzenie termopary na skutek stopniowo postępującej erozji osłony ceramicznej termopary przez będący w ruchu top lub na skutek udaru mechanicznego podczas załadunku wsadu stałego. Ponadto takie rozwiązanie, w przypadku pieca przemysłowego, osłabia lokalnie wymurówkę, wymaga odpowiedniej staranności i zabezpieczenia zamocowania termopary dla zapobieżenia wyciekowi metalu z pieca w przypadku uszkodzenia wymurówki, dlatego z wymienionych powodów jest rzadko stosowane.

W przypadku pieca obrotowego w kształcie poziomego walca posiadającego rząd dysz z zamknięciem kulowym, na przykład konwertorów do stapiania koncentratów miedzi lub świeżenia kamienia miedziowego, znane jest też rozwiązanie pomiarowe o skomplikowanej konstrukcji polegające na wprowadzeniu do dołu wybranej dyszy pieca peryskopu, który za pomocą światłowodu przekazuje wiązkę świetlną poprzez układ optyczny do pirometru, co umożliwia ciągły pomiar temperatury topu w piecu. Mankamentem tego rozwiązania jest, wysoki koszt zakupu i serwisu takiego układu pomiarowego, wykonywanie pomiarów tylko w specjalnie przystosowanej do tego celu dyszy, częste zakłócenie dokładności pomiaru na skutek drgań i powstania narostu na wylocie dyszy, pracochłonny demontaż układu optycznego dla oczyszczenia dyszy.

Jeśli w procesach hutniczych stosuje się dmuch wzbogacony w tlen, wówczas zwykle tlen dodawany jest do rurociągu powietrza bezpośrednio przed piecem, co utrudnia pobór reprezentatywnej próbki dmuchu do analizy chemicznej.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala uniknąć opisanych niedogodności znanych rozwiązań do pomiaru temperatury topu i parametrów dmuchu podczas procesu technologicznego w piecu wyposażonym w dysze do wdmuchiwania medium gazowego.

Wielofunkcyjna sonda według wynalazku posiada korpus w postaci rury, którego przedni koniec jest ścięty korzystnie pod kątem 25°-45°, natomiast tylna część korpusu zakończona jest okrągłym wziernikiem umieszczonym w szczelnej obudowie. Obudowa wziernika wyposażona jest w okrągłe gniazdo, w którym pomiędzy uszczelkami, usytuowana jest szklana płytka ochronna. Płytka wraz z uszczelkami blokowane są nakrętką z centralnym otworem i gniazdem dla obiektywu pirometru optycznego. Na korpusie sondy, w jego środkowej części, korzystnie w odległości od przedniego końPL 210 761 B1 ca sondy wynoszącej około 1/3 długości korpusu sondy, umieszczony jest zespół mocującouszczelniający, korzystnie metalowo-gumowy. Zespół mocująco-uszczelniający składa się ze stożkowego elementu uszczelniającego zakończonego kołnierzem wyposażonym w układ mocujący sondę w położ eniu roboczym. Na korpusie, w pobliżu ścięcia przedniego końca sondy, zamocowana jest tulejka ustalająca, a w środkowej części korpusu znajduje się co najmniej jeden uchwyt do wkładania i wyjmowania sondy. W korpusie sondy, pomiędzy kołnierzem a wziernikiem, najlepiej pomiędzy kołnierzem a uchwytami sondy, w położeniu korzystnie prostopadłym do osi sondy, znajduje się króciec do poboru próbek dmuchu, wyposażony w zawór odcinająco-regulacyjny.

Wielofunkcyjna, łatwo demontowana sonda według wynalazku, może być umieszczana w wybranej dyszy pieca hutniczego, w dowolnym momencie procesu i na dowolny czas umożliwiający ręczne dokonywanie chwilowych pomiarów temperatury topu za pomocą pirometru optycznego, w ilości i w odstę pach czasu dostosowanych do potrzeb kontroli procesu. W przypadku wykonywania kolejnych pomiarów w kilku punktach przestrzeni roboczej pieca, sondę można po każdym pomiarze przeinstalować do kolejnej wybranej dyszy lub też można w tym celu zamontować kilka sond we wstępnie wybranych dyszach. W przypadku stwierdzenia utworzenia się narostu na wylocie dyszy, przez którą dokonywany jest pomiar, sonda może być wyjęta i włożona do następnej dyszy lub też, po usunięciu narostu, ponownie zamontowana w tej samej dyszy. W położeniu roboczym sondy, niezależnie od pomiarów temperatury, może być pobierana w dowolnym momencie procesu, w sposób ciągły lub okresowy, próbka dmuchu z dyszy do analizy chemicznej, z użyciem króćca wyposażonego w zawór odcinająco-regulacyjny lub alternatywnie może też być prowadzony pomiar ciśnienia statycznego dmuchu.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku przedstawiającym sondę w przekroju podłużnym. W przykładzie przedstawiono sondę montowaną w dyszy konwertora, do głowicy z zaworem kulowym. Główną część sondy stanowi korpus 1 w postaci rury o średnicy zewnętrznej stanowiącej, co najmniej 1/3 wewnętrznej średnicy otworu w głowicy dyszy konwertora. Przedni koniec korpusu 1 sondy jest ścięty pod kątem 40°. Ułatwia to odblokowanie kulowego zamknięcia wlotu w głowicy dyszy. Na korpusie 1, w pobliżu ścięcia przedniego końca sondy, zamocowana jest tulejka ustalająca 2 o szerokości 10 mm i o średnicy zewnętrznej mniejszej o 1,0 mm od średnicy otworu wlotowego w głowicy dyszy. W 1/3 długości korpusu 1 od przedniego końca sondy, umieszczony jest zespół mocująco-uszczelniający 3, składający się z kołnierza 4 połączonego ze stożkowym pierścieniem 5 metalowo-gumowym, uszczelniającym w położeniu roboczym połączenie korpusu 1 sondy ze stożkowym gniazdem w głowicy dyszy. Ta część korpusu 1 sondy z zespołem mocująco-uszczelniającym 3 posiada długość mniejszą niż odległość pomiędzy kanałem dolotowym medium gazowego do dyszy a płaszczyzną zewnętrzną głowicy dyszy konwertora. Kołnierz 4 sondy wyposażony jest w układ mocujący 6 sondę do głowicy dyszy. Na obwodzie kołnierza 4, którego średnica jest równa zewnętrznej średnicy głowicy dyszy, przyspawane są w równych odstępach dwa lub trzy płaskowniki 7 zachodzące na głowice dyszy w 1/3 jej długości, a każdy z nich służy dla zamocowania obejmy osi obrotu śruby 8 mocującej sondę w położeniu roboczym do głowicy dyszy. W tym celu na obwodzie głowicy dyszy, w tych samych odstępach co płaskowniki 7, zamocowane są prostopadle płaskowniki zakończone gniazdami, w których umieszcza się i blokuje śruby 8 za pomocą nakrętki. Za kołnierzem środkowej i tylnej części korpusu 1 zamocowane są prostopadle do siebie dwa uchwyty 9 do wkładania i wyjmowania sondy z dyszy. Pomiędzy kołnierzem 4 a uchwytami 9, w osi pionowej, znajduje się króciec 10 z zaworem 11 odcinająco-regulacyjnym z wymienną końcówką 12 służącą do poboru próbki dmuchu dla analizy chemicznej lub do zamontowania miernika ciśnienia. Tylna część korpusu 1 sondy zakończona jest okrągłym wziernikiem 13 umieszczonym w szczelnej obudowie 14. Obudowa 14 wziernika 13 wyposażona jest w okrągłe gniazdo 15, w którym pomiędzy uszczelkami 16, usytuowana jest szklana płytka 17 ochronna pochłaniająca promieniowanie cieplne. Płytka 17 wraz z uszczelkami 16 blokowane są nakrętką 18 z centralnym otworem 19 i gniazdem 20 o ś rednicach odpowiadających wewnętrznej i zewnętrznej średnicy obiektywu pirometru optycznego.

Claims (1)

1. Wielofunkcyjna sonda do pomiaru temperatury topu i parametrów dmuchu w dyszy pieca hutniczego, wyposażona w gniazdo dla obiektywu pirometru optycznego, znamienna tym, że posiada korpus (1) w postaci rury, którego przedni koniec jest ścięty korzystnie pod kątem 25°-45°, natomiast tylna część korpusu (1) zakończona jest okrągłym wziernikiem (13) umieszczonym w szczelnej obu4

   PL 210 761 B1 dowie (14), przy czym obudowa wziernika (14) wyposażona jest w okrągłe gniazdo (15) w którym, pomiędzy uszczelkami (16), usytuowana jest szklana płytka (17) ochronna pochłaniająca promieniowanie cieplne, która to płytka (17) wraz z uszczelkami (16) blokowane są nakrętką (18) z centralnym otworem (19) i gniazdem (20) dla obiektywu pirometru optycznego, ponadto na korpusie (1) sondy, w jego ś rodkowej części, korzystnie w odległ o ś ci od przedniego koń ca sondy wynoszą cej okoł o 1/3 długości korpusu sondy, umieszczony jest zespół mocująco-uszczelniający (3), składający się ze stożkowego elementu uszczelniającego (5) zakończonego kołnierzem (4) wyposażonym w układ mocujący (6) sondę w położeniu roboczym, sonda ponadto w swoim korpusie (1), pomiędzy kołnierzem (4) a wziernikiem (13), najlepiej pomię dzy koł nierzem (4) a uchwytem (9) sondy, w poł o żeniu korzystnie prostopadłym do osi sondy, posiada króciec (10) do poboru próbek dmuchu a w pobliżu ścięcia przedniego końca sondy ma zamocowaną tulejkę ustalającą (2) a w tylnej części korpusu (1) ma co najmniej jeden uchwyt (9) do wkładania i wyjmowania sondy.