RU2046307C1

RU2046307C1 - Device for measurement of temperature in converter

Info

Publication number: RU2046307C1
Application number: SU925044830A
Authority: RU
Inventors: Сергей Мусиевич Сердюк
Original assignee: Сергей Мусиевич Сердюк
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1995-10-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: device provides for admission of thermal probe to the converter horizontally with subsequent introduction of it between the converter neck and water-jacket into the converter bath, aside from the basic oxygen furnace lance, accurate and quick temperature measurement. The main feature of the device is that the thermal probe is sectionalized, it has more than three water cooled sections fastened for turning relative to one another. The section can be stretched in a chain, they are made in the form of pipe sections and bent at an angle of 90 deg. Thermocouple cable is laid inside the sections. EFFECT: improved design. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в системах контроля и управления конвертерной плавкой. The invention relates to metallurgy and can be used in control systems and converter converter smelting.

Известное устройство аналогичного назначения описано в [1] Так же, как и предлагаемое устройство, известное устройство имеет водоохлаждаемый термозонд, термопару, механизм перемещения, каретку, направляющую ферму. Однако в известном устройстве термозонд не секционирован, представляет собой негибкую конструкцию и только за счет наклонного расположения по отношению и конвертеру направляющей фермы и опорного ролика имеет стрелу прогиба, что позволяет ему входить в конвертер сбоку, без прекращения продувки, через загрузочное окно кессона, предназначенное для ввода сыпучих материалов. Таким образом, недостатки приведенного аналога следующие: невозможность введения термозонда в конвертер при зарастании его горловины, а также между горловиной конвертера и кессоном в связи с ограниченным выбором места погружения термозонда, что определяется ограничениями по изменению угла наклона стрелы и линейного перемещения термозонда, громоздкость конструкции за счет стрелы прогиба, при этом габариты устройства таковы, что устройство входит в рабочее пространство технологического оборудования и обслуживания конвертера (кран для заливки чугуна и завалки скрапа и др.) и требует увеличения производственных площадей и переоборудования цеха, что существенно затрудняет его внедрение на производстве и эксплуатацию. A known device for a similar purpose is described in [1]. Like the proposed device, the known device has a water-cooled temperature probe, a thermocouple, a movement mechanism, a carriage, a guiding truss. However, in the known device, the thermal probe is not partitioned, it is an inflexible design and only due to the inclined arrangement of the guide truss and the support roller with respect to the converter has a deflection arrow, which allows it to enter the converter from the side, without stopping purging, through the loading window of the caisson, designed to input of bulk materials. Thus, the disadvantages of the given analogue are the following: the impossibility of introducing the thermal probe into the converter when its neck is overgrown, as well as between the neck of the converter and the caisson due to the limited choice of the location of the thermal probe immersion, which is determined by the restrictions on the change in the angle of inclination of the boom and the linear movement of the thermal probe, the cumbersome design the deflection boom, while the dimensions of the device are such that the device enters the workspace of the technological equipment and maintenance of the converter (crane for casting pig iron and scrap and other fillings.) and requires an increase in production areas and conversion plant, which significantly hampers its introduction in the production and operation.

Эти недостатки устраняются в предлагаемом устройстве применением секционированного термозонда, подводимого к горловине конвертера горизонтально. These disadvantages are eliminated in the proposed device by the use of a partitioned thermal probe supplied horizontally to the neck of the converter.

В качестве наиболее близкого к предлагаемому устройству может быть приведено устройство, представленное в [2]
Приведенное выше Bethlehem устройство измерения температуры жидкого металла в конвертере имеет, так же, как и предлагаемое изобретение, термозонд с наконечником, термопарой, механизмом перемещения, пульт управления. Однако Bethlehem термозонд вводится в конвертер вертикально сверху через отверстие в кессоне, на некотором расстоянии от кислородной фурмы, расположенной вдоль осевой линии конвертера, по центру, он не может быть подведен горизонтально и затем введен в конвертер между горловиной и кессоном, так как выполнен несекционированным. Это приводит к тому, что устройство с Bethlehem зондом расположено над конвертером, и операции во время работы устройства, связанные с перемещением термозонда, сменой термопары и др. производятся вверху высоко от уровня пола цеха.As the closest to the proposed device can be given the device presented in [2]
The above Bethlehem device for measuring the temperature of liquid metal in the converter has, like the present invention, a temperature probe with a tip, a thermocouple, a movement mechanism, a control panel. However, the Bethlehem thermal probe is inserted vertically from above into the converter through a hole in the box, at a distance from the oxygen lance located along the center line of the converter, it cannot be horizontally placed and then inserted into the converter between the neck and the box, as it is made non-sectioned. This leads to the fact that the device with the Bethlehem probe is located above the converter, and operations during the operation of the device associated with moving the thermal probe, changing the thermocouple, etc. are performed at the top high from the floor of the workshop.

Учитывая большой вес термозонда (порядка нескольких тонн) и размеры (длиной 20 м), следует отметить как трудности, связанные с точным выбором места погружения в ванну, так и сравнительно большое время произведения измерения. Considering the large weight of the thermal probe (of the order of several tons) and dimensions (20 m long), it should be noted both the difficulties associated with the accurate choice of the place of immersion in the bathtub and the relatively long measurement time.

Большой вес и размеры термозонда не позволяют использование его в действующих цехах без их реконструкции. The large weight and dimensions of the thermal probe do not allow its use in existing workshops without their reconstruction.

Недостатками прототипа являются: конструкция термозонда, предопределяющая вертикальный подвод термозонда в ванну конвертера, неточное погружение зонда в конвертер, сравнительно большое время измерения температуры, неудобство в эксплуатации. The disadvantages of the prototype are: the design of the thermal probe, which determines the vertical supply of the thermal probe to the converter bath, inaccurate immersion of the probe in the converter, the relatively large temperature measurement time, and the inconvenience of operation.

Изобретение направлено на улучшение условий эксплуатации устройства и расширение его функциональных возможностей, а именно возможности подвода термозонда к конвертеру горизонтально с последующим более точным введением его между горловиной конвертера и кессоном в ванну конвертера, в стороне от кислородной фурмы, не мешая ее движению, более быстрое проведение измерения температуры. The invention is aimed at improving the operating conditions of the device and expanding its functional capabilities, namely, the possibility of supplying the thermal probe to the converter horizontally, followed by its more precise introduction between the neck of the converter and the caisson in the converter bath, away from the oxygen lance, without interfering with its movement, faster carrying out temperature measurement.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном устройстве измерения температуры металла конвертера, имеющем термозонд, механизм перемещения термозонда, подвижную раму, механизм перемещения подвижной рамы, термопару, кабель, устройство управления, в отличие от прототипа, термозонд выполнен секционированным в виде скрепленных с возможностью поворота относительно друг друга водоохлаждаемых секций, более трех, которые могут быть вытянуты в цепь и выполнены в виде отрезков труб, изогнутых между собой под углом а 90^о; в одной, входной, секции размещена сменная термопара, оконечная секция связана с механизмом перемещения термозонда, подводом и выводом воды, остальные промежуточные секции, служат для удлинения термозонда; внутри секций проведен кабель термопары.The essence of the invention lies in the fact that in the known device for measuring the temperature of a metal of a converter having a thermal probe, a mechanism for moving a thermal probe, a movable frame, a mechanism for moving a movable frame, a thermocouple, a cable, a control device, in contrast to the prototype, the thermal probe is partitioned in the form of fastened rotate relative to one another water cooled sections, more than three, which can be extended in a chain and are in the form of pipe sections that are bent together at an angle a of 90 ^°; in one, inlet section, a replaceable thermocouple is placed, the end section is connected with the thermoprobe moving mechanism, water inlet and outlet, other intermediate sections are used to extend the thermoprobe; a thermocouple cable is routed inside the sections.

В частных случаях использования число промежуточных секций может быть увеличено в зависимости от требуемой точности, места и глубины погружения зонда в конвертере, конструкция узла стыковки секций также может быть различной, один из вариантов ее выполнения представлен ниже. In special cases of use, the number of intermediate sections can be increased depending on the required accuracy, the place and depth of immersion of the probe in the converter, the design of the section docking unit can also be different, one of the options for its implementation is presented below.

Конструкция устройства делает возможным горизонтальное перемещение вытянутого в цепь термозонда до зазора между горловиной конвертера и кессона с последующим вращением секции термозонда на 90^о на стыке двух секций, переход начала входной секции с термопарой в вертикальное положение, а затем последующих секций под действием силы тяжести на нужную глубину в конвертер, в жидкий металл, и, наконец, измерение его температуры. При этом пути движения термозонда и кислородной фурмы конвертера во время ее подъема и опускания в конвертер не пересекаются. Измерение температуры происходит быстро без прерывания технологического процесса плавки стали.The device design makes possible the horizontal movement of the elongate in thermal probe chain to the gap between the converter mouth and the box, followed by rotation of the section of the thermal probe at ⁹⁰ at the junction of the two sections, the transition beginning the input section with a thermocouple in a vertical position, and then the subsequent sections under the force of gravity on the desired depth into the converter, into liquid metal, and finally, measuring its temperature. In this case, the paths of movement of the thermal probe and the oxygen tuyere of the converter during its rise and lowering into the converter do not intersect. Temperature measurement takes place quickly without interrupting the steelmaking process.

Термозонд выполнен в виде водоохлаждаемых секций, поворачивающихся относительно друг друга, каждая секция выполнена в виде изогнутых отрезков труб, во входной секции размещена термопара, оконечная секция связана с механизмом перемещения термозонда, с подводом и выводом охладителя, внутри секций проложен кабель. The thermal probe is made in the form of water-cooled sections, rotating relative to each other, each section is made in the form of curved pipe sections, a thermocouple is placed in the inlet section, the end section is connected to the thermoprobe moving mechanism, a cooler inlet and outlet, a cable is laid inside the sections.

Изобретение относится к устройствам дискретного контроля температуры жидкого металла в металлургических агрегатах и может быть использовано в системах контроля и управления конвертерной плавкой стали. The invention relates to devices for discrete control of the temperature of liquid metal in metallurgical units and can be used in monitoring systems and control converter steel melting.

Целью изобретения является повышение надежности контроля температуpы металла в конвертере за счет возможного ввода термозонда в зазор между горловиной конвертера и кессоном, улучшение условий эксплуатации, повышение качества стали. The aim of the invention is to increase the reliability of monitoring the temperature of the metal in the converter due to the possible introduction of a thermal probe into the gap between the neck of the converter and the caisson, improving operating conditions, improving the quality of steel.

На фиг. 1-4 изображена конструкция и функциональная схема устройства, где 1 термозонд, 2 подвижная рама, 3 рольганг, 4 механизм перемещения рамы, 5 термопара, 6 механизм перемещения зонда, 7 кабель термопары, а также: 8 кессон, 9 конвертер, 10 вторичный прибор и пульт управления, 11 кислородная фурма. In FIG. 1-4 shows the design and functional diagram of the device, where 1 thermal probe, 2 movable frame, 3 live rolls, 4 frame movement mechanism, 5 thermocouple, 6 probe movement mechanism, 7 thermocouple cable, as well as: 8 caisson, 9 converter, 10 secondary device and control panel, 11 oxygen tuyeres.

На фиг. 5 изображен узел соединения секций, где 12, 13 секции термозонда, 14 соединительная муфта, 15 подшипник, 16 уплотнитель, 17, 18 внутренние трубы соответствующих секций 12 и 13, 7 кабель термопары. Узел соединений секций может быть выполнен с несколькими опорными подшипниками качения и уплотнителями. In FIG. 5 shows the connection section, where 12, 13 sections of the thermal probe, 14 coupling, 15 bearing, 16 seal, 17, 18 inner pipes of the corresponding sections 12 and 13, 7 thermocouple cable. The unit of connection of sections can be made with several thrust bearings and seals.

Узел изгиба и стыковки секций термозонда (фиг. 5) выполнен, например, в виде отрезков коаксиальных цилиндрических секций 12, 13, соединенных по наружной трубе муфтой 14, снабженных подшипником 15 для поворота секций относительно друг друга, уплотнителем 16 для обеспечения герметичности внешних труб секций 12, 13 и внутренних труб 17, 18, входящих на стыке соединения труб друг в друга с возможностью проворота; по внутренним трубам 17, 18 пропущен кабель термопары 7, в оболочке, защитной от охладителя (воды), проходящего также внутри труб 17, 18; отвод охладителя осуществлен между внутренними и внешними трубами секций 12, 13. The bending and joining sections of the thermoprobe sections (Fig. 5) are made, for example, in the form of segments of coaxial cylindrical sections 12, 13 connected by an outer pipe with a sleeve 14 equipped with a bearing 15 for rotating the sections relative to each other, with a seal 16 to ensure the tightness of the outer pipes of the sections 12, 13 and inner pipes 17, 18 included at the junction of the connection of the pipes to each other with the possibility of rotation; the thermocouple cable 7 is passed through the inner pipes 17, 18, in a sheath that is protective from the cooler (water), also passing inside the pipes 17, 18; cooler removal is carried out between the inner and outer pipes of sections 12, 13.

Работа устройства происходит следующим образом. The operation of the device is as follows.

Для заправки термозонда термопарой 5 с пульта 10 управления включается электродвигатель (ЭД) механизма перемещения зонда 6, подвижная рама 2 находится в крайнем правом положении, механизм перемещения зонда сталкивает с подвижной рамы необходимое количество секций (фиг. 1). В первую секцию термозонда вставляется термопара, например серийный блок ТПР. После заправки термозонда термопарой механизм перемещения зонда затягивает термозонд и укладывает его на подвижную раму 2. Для проведения очередного замера температуры стали в конвертере 9 с пульта 10 управления включается электродвигатель механизма перемещения подвижной рамы 4. Механизм перемещения рамы проталкивает по рольгангу 3 подвижную раму с лежащим на ней термозондом в зазор между горловиной конвертера 9 и кессона 8, торец подвижной рамы 2 зависает над горловиной конвертера (фиг. 2, 3). Далее с пульта управления включается ЭД механизма перемещения термозонда 6, который проталкивает термозонд по подвижной раме в конвертер 9. По достижении торца подвижной рамы первым узлом стыковки секций первая секция зонда с термопарой под действием собственного веса заваливается в конвертер (фиг. 3). То же происходит с второй и следующей секцией по мере достижения узлом стыковки торца подвижной рамы, пока термопара не погрузится в жидкий металл. Металлический наконечник термопары расплавляется, оголяется спай термоэлектродов в защитном кварцевом наконечнике, совершается измерение температуры жидкого металла. ЭДС от термопары по кабелю 7 (фиг. 2) подается на вторичный прибор 10. Замеp температуры стали завершен. С пульта 10 управления включается ЭД механизма перемещения зонда и зонд затягивается и укладывается на подвижной раме 2. Далее с пульта управления включается ЭД механизма перемещения подвижной рамы 5, который перемещает подвижную раму в крайнее правое первоначальное положение. Термозонд снова готов для заправки очередным термоблоком. To fill the thermoprobe with a thermocouple 5, the electric motor (ED) of the probe 6 moving mechanism is turned on from the control panel 10, the movable frame 2 is in the extreme right position, the probe moving mechanism pushes the required number of sections from the movable frame (Fig. 1). A thermocouple is inserted into the first section of the thermal probe, for example, a serial TPR unit. After refueling the thermoprobe with a thermocouple, the probe moving mechanism tightens the thermoprobe and places it on the movable frame 2. To conduct the next measurement of the steel temperature in the converter 9 from the control panel 10, the electric motor of the movable frame moving mechanism 4 is turned on. The frame moving mechanism pushes the movable frame along the rolling table 3 with it lying on with a thermal probe in the gap between the neck of the converter 9 and the caisson 8, the end of the movable frame 2 hangs over the neck of the converter (Fig. 2, 3). Then, from the control panel, the ED of the movement mechanism of the thermoprobe 6 is turned on, which pushes the thermoprobe along the movable frame into the converter 9. Upon reaching the end of the movable frame by the first section joining unit, the first section of the thermocouple probe falls into the converter under its own weight (Fig. 3). The same thing happens with the second and next section as the node reaches the docking end of the movable frame, until the thermocouple is immersed in liquid metal. The metal tip of the thermocouple is melted, the junction of the thermoelectrodes in the protective quartz tip is exposed, the temperature of the liquid metal is measured. The EMF from the thermocouple via cable 7 (Fig. 2) is supplied to the secondary device 10. The steel temperature measurement is completed. From the control panel 10, the ED of the mechanism for moving the probe is turned on and the probe is tightened and laid on the movable frame 2. Then, from the control panel, the ED of the mechanism for moving the movable frame 5 is turned on, which moves the movable frame to the far right initial position. The thermal probe is again ready for refueling with the next thermal block.

Проба отбирается погружением в жидкий металл пробоотборника по той же схеме, что и проведение замера температуры стали. The sample is taken by immersion in the liquid metal of the sampler according to the same scheme as the measurement of steel temperature.

Проведение замера температуры жидкой стали гибким термозондом не требует вывода кислородной фурмы 11 из конвертера, так как пути движения гибкого термозонда и подъем и опускание кислородной фурмы не пересекаются (фиг. 4), что уменьшает потери производственного времени для проведения замера температуры и отбора пробы стали. Carrying out the temperature measurement of liquid steel with a flexible thermal probe does not require the withdrawal of the oxygen lance 11 from the converter, since the paths of the flexible thermal probe and the raising and lowering of the oxygen lance do not intersect (Fig. 4), which reduces the loss of production time for temperature measurement and steel sampling.

Узел стыковки секций термозонда (фиг. 5) работает следующим образом: внутренняя труба 18 секции 12 входит во внутреннюю трубу 17 секции 13. Герметичность между трубами достигается за счет уплотнителя 16, он же дает возможность повернуть вокруг оси внутреннюю трубу секции 12 относительно внутренней трубы секции 13. По внутренней трубе охладитель вода подается в торец термозонда, т.е. до первой секции термозонда. Во внутренней трубе прокладывается кабель 7 в защитной от воды оболочке для подключения термопары и передачи ЭДС термопары на вторичный прибор 10. Внешние трубы секций 12 и 13 соединяются соединительной муфтой 14, для чего на внешних поверхностях труб и на внутренней поверхности соединительной муфты имеется соответствующая резьба. Подшипник 15 облегчает поворот секций 12 и 13 относительно друг друга и служит уплотнителем, причем соединительная муфта тоже имеет возможность повернуться относительно секций 12 и 13. Минимальный угол поворота водоохлаждаемых секций термозонда относительно друг друга составляет 90^о.The junction of the sections of the thermoprobe (Fig. 5) works as follows: the inner pipe 18 of the section 12 enters the inner pipe 17 of the section 13. The tightness between the pipes is achieved by the seal 16, it also makes it possible to rotate the axis of the inner pipe of the section 12 relative to the inner pipe of the section 13. The water cooler is supplied through the inner pipe to the end of the thermal probe, i.e. to the first section of the thermal probe. A cable 7 is laid in the inner pipe in a sheath against water to connect the thermocouple and transfer the EMF of the thermocouple to the secondary device 10. The outer pipes of sections 12 and 13 are connected by a coupling 14, for which there is a corresponding thread on the outer surfaces of the pipes and on the inner surface of the coupling. The bearing 15 facilitates the rotation of the sections 12 and 13 relative to each other and serves as a seal, and the coupling also has the ability to rotate relative to the sections 12 and 13. The minimum angle of rotation of the water-cooled sections of the thermal probe relative to each other is 90 ^about .

Claims

1. METAL TEMPERATURE MEASUREMENT DEVICE IN THE CONVERTER, comprising a water-cooled thermal probe, a thermal probe moving mechanism, a movable frame, a moving frame moving mechanism, a replaceable thermocouple, a cable and a recording device, characterized in that the thermal probe is made in the form of sections connected with the possibility of rotation relative to each other and elongated in a chain, and each section is made in the form of curved pipe segments, and the end section is connected with the movement mechanism of the thermal probe, supply and output of the cooler.

2. The device according to claim 1, characterized in that the sections are interconnected by a threaded sleeve screwed onto the ends of the sections.