RU2529332C2 - Method to determine topography of metallurgical facility lining layers - Google Patents

Method to determine topography of metallurgical facility lining layers Download PDF

Info

Publication number
RU2529332C2
RU2529332C2 RU2012136756/02A RU2012136756A RU2529332C2 RU 2529332 C2 RU2529332 C2 RU 2529332C2 RU 2012136756/02 A RU2012136756/02 A RU 2012136756/02A RU 2012136756 A RU2012136756 A RU 2012136756A RU 2529332 C2 RU2529332 C2 RU 2529332C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lining
layers
topography
acoustic
vibrations
Prior art date
Application number
RU2012136756/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012136756A (en
Inventor
Александр Михайлович Арзамасцев
Андрей Юрьевич Леднов
Юрий Иванович Савченко
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Евростандарт"
Общество с ограниченной ответственностью "Диагностика Мониторинг Автоматизация"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Евростандарт", Общество с ограниченной ответственностью "Диагностика Мониторинг Автоматизация" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Евростандарт"
Priority to RU2012136756/02A priority Critical patent/RU2529332C2/en
Publication of RU2012136756A publication Critical patent/RU2012136756A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2529332C2 publication Critical patent/RU2529332C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy and is intended for the determination of the topography of lining layers in a metallurgical facility. The method involves acoustic radar location of the layers of lining in an operating facility with the reception of the reflected vibrations by acoustic vibration sensors, registration of the vibration resonance spectrum in a memory unit with the vibrations being set in the lining layers from the acoustic vibration transmitters and from acoustic vibrations occurring in the lining layers of the operating facility, on the basis of the frequency of the registered reflected acoustic vibrations accounting for the physical properties of the lining material and according to the mathematical model the coordinates of lining layers' borders are determined opposite the measurement points and the topography of the lining layers is created. Additionally the lining temperature is measured by temperature sensors and elastic stresses in the facility housing are measured by strain sensors, basing on the above the respective additional lining layers' topography is created with the help of mathematical model. The said sensors are set stationary on the housing surface with the specified distance between them in vertical and horizontal directions with the distance being defined by the facility size and the lining thickness. The final topography is created on the basis of the mutual correction of the obtained topographies using the correlation relationships between them.
EFFECT: use of the invention provides for higher accuracy of creating the topography of metallurgic facility lining.
1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области физики и металлургической технологии и предназначено для определения топографии слоев в футеровке металлургического агрегата с целью продления сроков его работы и предотвращения аварийных ситуаций в процессе эксплуатации.The invention relates to the field of physics and metallurgical technology and is intended to determine the topography of the layers in the lining of a metallurgical unit in order to extend its life and prevent accidents during operation.

Из уровня техники известен способ контроля толщины огнеупорных блоков в футеровке доменной печи с помощью упругих ударных волн, с регистрацией волны, отраженной от границы огнеупорного блока. По времени задержки отраженного сигнала и известной скорости распространения упругих волн в материале футеровки вычисляется толщина огнеупорного блока, см. «Разработка неразрушающих средств контроля огнеупорной футеровки». Nippon Steel Corp., Реферативный журнал. Металлургия. - 1992, №4.The prior art method for controlling the thickness of refractory blocks in the lining of a blast furnace using elastic shock waves, with registration of the waves reflected from the boundary of the refractory block. The thickness of the refractory block is calculated from the delay time of the reflected signal and the known speed of propagation of elastic waves in the lining material, see "Development of non-destructive means of monitoring the refractory lining". Nippon Steel Corp., Review Journal. Metallurgy. - 1992, No. 4.

Однако на практике применение этого способа затруднительно, т.к. при работе в кожухе доменной печи возбуждаются упругие волны различного типа (продольные, поперечные, поверхностные, волны Лэмба и т.п.), распространяющиеся практически во всех направлениях по поверхности и внутрь конструкции, вследствие чего при регистрации отраженных сигналов необходимо определять тип волны и возможное направление, откуда этот сигнал пришел. Проведение такого анализа для сложных объектов, например для доменной печи, весьма проблематично.However, in practice, the application of this method is difficult, because when working in a casing of a blast furnace, elastic waves of various types (longitudinal, transverse, surface, Lamb waves, etc.) are excited, propagating in almost all directions along the surface and inside the structure, as a result of which it is necessary to determine the type of wave and possible direction where this signal came from. Carrying out such an analysis for complex objects, for example, for a blast furnace, is very problematic.

Известен также ультразвуковой способ контроля износа футеровки шахты доменной печи с помощью волноводов, встроенных в футеровку, см. статью П.Г.Васильева и др. «Ультразвуковой контроль износа футеровки шахты доменной печи». Журнал «Металлургическая и горнорудная промышленность», 1992. №3.There is also known an ultrasonic method for controlling the wear of the lining of the mine shaft of a blast furnace using waveguides embedded in the lining, see the article by P. G. Vasiliev and others. "Ultrasonic control of the wear of the lining of the shaft of the blast furnace." The journal "Metallurgical and mining industry", 1992. No. 3.

Недостатком этого способа является привязка диагностирования износа футеровки к месту закладки волновода и невозможность определения топографии огнеупорной футеровки горна и лещади, а также невозможность определения наличия настыли.The disadvantage of this method is the binding of the diagnosis of wear of the lining to the place of laying the waveguide and the impossibility of determining the topography of the refractory lining of the hearth and flask, as well as the inability to determine the presence of nastily.

Известен способ измерения износа футеровки стен доменной печи, согласно которому излучают ультразвуковые колебания (УЗК) внутрь доменной печи, принимают отраженные УЗК и определяют толщину кладки доменной печи по времени распространения УЗК, см. JP №61-127804, М. кл. С21В 7/24, 1986 г.There is a method of measuring wear of the lining of the walls of a blast furnace, according to which ultrasonic vibrations (ultrasonic vibrations) are emitted inside the blast furnace, the reflected ultrasonic vibrations are received and the thickness of the masonry of the blast furnace is determined by the propagation time of ultrasonic testing, see JP No. 61-127804, M. cl. C21B 7/24, 1986

Недостатком этого способа является невысокая точность, поскольку излучение и прием УЗК осуществляется только с одного места на кожухе доменной печи.The disadvantage of this method is the low accuracy, since the radiation and reception of ultrasonic testing is carried out only from one place on the casing of the blast furnace.

Известен способ определения разгара горна и лещади доменной печи с помощью зеркально-теневого метода ультразвуковой локации. Согласно этому способу УЗК излучают внутрь доменной печи с восьми точек под разными углами в горизонтальной плоскости и принимают отраженные УЗК одним приемником, расположенным около излучателя. Толщину кладки доменной печи определяют по времени распространения УЗК, обработанному с помощью математической модели (патент РФ №2211247).There is a method of determining the height of the hearth and flames of a blast furnace using the mirror-shadow method of ultrasonic location. According to this method, ultrasonic testing is emitted into the blast furnace from eight points at different angles in the horizontal plane and receiving reflected ultrasonic testing by one receiver located near the emitter. The thickness of the masonry blast furnace is determined by the propagation time of ultrasonic testing, processed using a mathematical model (RF patent No. 2211247).

С физической точки зрения данный способ не отличается от первого, поскольку на тех частотах, которые используются, диаграмма направленности преобразователя имеет угол раскрытия 180°. Поэтому говорить о прозвучивании домны из одной точки под разными углами нельзя. Также при возбуждении УЗК в кожухе доменной печи, на который установлены УЗК-преобразователи, возникают волны различного типа, например волны Лэмба. Поэтому приемный преобразователь будет регистрировать сигналы от всех волн, возбуждаемых источником, а также и все акустические шумы работающей печи. На фоне этих сигналов выделить импульс, являющийся отражением продольной ультразвуковой волны, прошедшей по прямой от источника до приемника, практически неосуществимо.From a physical point of view, this method does not differ from the first, because at those frequencies that are used, the radiation pattern of the converter has an opening angle of 180 °. Therefore, talking about sounding the blast furnace from one point at different angles is impossible. Also, upon excitation of ultrasonic testing in the casing of a blast furnace, on which ultrasonic converters are installed, waves of various types arise, for example, Lamb waves. Therefore, the receiving transducer will register signals from all waves excited by the source, as well as all acoustic noise of the working furnace. Against the background of these signals, it is practically impossible to distinguish a pulse, which is a reflection of a longitudinal ultrasonic wave, transmitted in a straight line from the source to the receiver.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа заявленного изобретения является способ определения топографии слоев футеровки металлургического агрегата, включающий ультразвуковую локацию с приемом отраженных ультразвуковых колебаний, параметры которых фиксируют в запоминающем устройстве, и обработку этих параметров с определением топографии футеровки, для ультразвуковой локации используют низкочастотные ультразвуковые колебания, при этом в запоминающем устройстве регистрируют резонансный спектр колебаний, установившихся в слоях футеровки как от излучения низкочастотных УЗК-передатчиков, так и от низкочастотных УЗК, возникающих в слоях футеровки в результате работы агрегата, по частоте которых, с учетом физических свойств материалов футеровки, в соответствии с математической моделью определяют координаты границ слоев футеровки напротив мест замеров для построения топографии футеровки (патент РФ №2305134).The closest analogue selected as a prototype of the claimed invention is a method for determining the topography of the layers of the lining of a metallurgical unit, including ultrasonic location with the reception of reflected ultrasonic vibrations, the parameters of which are recorded in a storage device, and processing these parameters with determining the topography of the lining, low-frequency ultrasound is used for ultrasonic location oscillations, while in the storage device register the resonance spectrum of the oscillations, set found in the lining layers both from the radiation of low-frequency ultrasonic transducers and from low-frequency ultrasonic ones arising in the lining layers as a result of unit operation, according to the frequency of which, taking into account the physical properties of the lining materials, the coordinates of the boundaries of the lining layers opposite the locations are determined measurements for building the topography of the lining (RF patent No. 2305134).

Недостатком этого способа является его однопараметровость (то, что прием установившихся УЗК осуществляется датчиками, которые фиксируют только один параметр - звуковой (акустический)), поэтому предполагаемая топография слоев футеровки в соответствии с «акустической» моделью не учитывает тепловые условия работы металлургического агрегата, механические напряжения кожуха и другие параметры.The disadvantage of this method is its one-parameter nature (the fact that steady-state ultrasonic testing is carried out by sensors that record only one parameter — sound (acoustic)), so the proposed topography of the lining layers in accordance with the “acoustic” model does not take into account the thermal conditions of the metallurgical unit, mechanical stresses casing and other parameters.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение точности построения топографии футеровки металлургического агрегата путем фиксации нескольких физических параметров для повышения точности определения механических и тепловых нагрузок на футеровку и достоверности измерений.The problem to which the claimed invention is directed is to increase the accuracy of constructing the topography of the lining of a metallurgical unit by fixing several physical parameters to increase the accuracy of determining the mechanical and thermal loads on the lining and the reliability of measurements.

Решение указанной задачи обеспечено тем, что в способе определения топографии слоев футеровки металлургических агрегатов, включающем акустическую локацию слоев футеровки работающего агрегата с приемом отраженных колебаний посредством датчиков акустических колебаний, регистрацию в запоминающем устройстве резонансного спектра колебаний, установившихся в слоях футеровки от излучателей акустических колебаний и от акустических колебаний, возникающих в слоях футеровки работающего агрегата, определение по частоте зарегистрированных отраженных акустических колебаний с учетом физических свойств материала футеровки и в соответствии с математической моделью координат границ слоев футеровки напротив мест замеров и осуществление построения топографии слоев футеровки, дополнительно осуществляют измерения температуры футеровки посредством температурных датчиков и измерения упругих напряжений в кожухе агрегата посредством тензодатчиков, на основании которых с помощью математической модели строят соответствующие дополнительные топографии слоев футеровки, при этом упомянутые датчики располагают стационарно по поверхности кожуха с заданным расстоянием между датчиками по вертикали и горизонтали, определяемым размерами агрегата и толщиной футеровки, а построение окончательной топографии осуществляют на основании взаимной коррекции полученных топографий с применением корреляционных связей между ними.The solution to this problem is provided by the fact that in the method for determining the topography of the lining layers of metallurgical units, including the acoustic location of the lining layers of a working unit with the reception of reflected vibrations by means of acoustic vibration sensors, recording in the storage device a resonance spectrum of vibrations established in the lining layers from the emitters of acoustic vibrations and from acoustic vibrations arising in the lining layers of a working unit, determination by the frequency of acoustic acoustic vibrations, taking into account the physical properties of the lining material and in accordance with the mathematical model of the coordinates of the boundaries of the layers of the lining opposite the measurement sites and the construction of the topography of the lining layers, additionally measure the temperature of the lining by means of temperature sensors and measure the elastic stresses in the casing of the unit by means of strain sensors, based on which using a mathematical model, the corresponding additional topographies of the lining layers are built, while the aforementioned sensors on a stationary surface of the housing with a predetermined distance between the sensors vertically and horizontally, defines the size of the unit and the lining thickness and the construction of the final topography is performed on the basis of mutual correction topographies obtained using the correlations between them.

Это позволяет повысить точность построения топографии футеровки работающего металлургического агрегата.This improves the accuracy of the construction of the topography of the lining of a working metallurgical unit.

Предложенное изобретение основано на следующем.The proposed invention is based on the following.

В футеровке, защищающей стальной кожух металлургического агрегата (МА) от температурных воздействий, за время работы образуются слои с различными физико-химическими свойствами.In the lining, which protects the steel casing of the metallurgical unit (MA) from temperature influences, layers with different physicochemical properties are formed during operation.

На кожух МА или под ним стационарно устанавливаются многопараметровые съемные устройства, которые включают акустический, температурный, тензометрический и другие датчики. Устройства образуют сетку, шаг которой должен быть соизмерим с ожидаемой толщиной футеровки MA и размерами характерных дефектов (разгар, настыль, дефект набивки, кольцевая трещина…). Также шаг сетки определяется конструктивными особенностями горна и лещади металлургического агрегата (и доступом к зоне локации). Достаточно и необходимо установить съемные устройства с шагом 500÷4000 мм в вертикальной и горизонтальной плоскости по периметру металлургического агрегата. Минимальный шаг 500 мм обусловлен поперечными размерами огнеупорного блока, которые лежат в диапазоне 450÷550 мм (некачественный блок может разрушиться ранее других блоков). Результаты позволяют определить величину разгара и состояние футеровки, включая настыль и гарнисаж с достаточной степенью точности, составляющей до 5% относительной ошибки. Увеличение шага приводит к росту погрешности измерений.Multiparameter removable devices that include acoustic, temperature, strain gauge and other sensors are permanently installed on the MA casing or under it. The devices form a grid, the step of which should be commensurate with the expected thickness of the lining MA and the size of characteristic defects (high, overlay, packing defect, ring crack ...). Also, the grid pitch is determined by the design features of the hearth and bream of the metallurgical unit (and access to the location zone). It is sufficient and necessary to install removable devices with a pitch of 500 ÷ 4000 mm in the vertical and horizontal plane around the perimeter of the metallurgical unit. The minimum pitch of 500 mm is due to the transverse dimensions of the refractory block, which lie in the range of 450 ÷ 550 mm (a poor-quality block may fail before other blocks). The results make it possible to determine the height of the liner and the condition of the lining, including the nastylage and the skull with a sufficient degree of accuracy of up to 5% relative error. An increase in the step leads to an increase in the measurement error.

Акустическая модель основана на фильтрации спектра упругих волн в слоях футеровки. Известно, что при работе МА возникают акустические колебания в широком диапазоне частот от различных вибраций, например от вибраций при загрузке сырья, вибраций различного вспомогательного оборудования (фурмы, засыпного аппарата и т.д.), движения газовых потоков, которые распространяются внутри металлургического агрегата и могут быть описаны нижеприведенным выражением (1). В результате отражения и прохождения акустических волн в слоях футеровки наступает состояние резонанса, что и предложено использовать для определения топографии слоев в футеровке металлургического агрегата, т.е. предложено использовать резонансный метод с использованием низкочастотных акустических колебаний, которые возбуждаются в МА в процессе его работы. В неработающем МА для возбуждения акустических волн необходимо использовать широкополосные излучатели любого типа: пьезоэлектрический, электромагнитный, магнитострикционный и т.п. Спектр упругих колебаний, которые принимают приемники, расположенные на кожухе МА, записывается в память запоминающего устройства в двух режимах: при возбуждении в кожухе низкочастотных УЗК с помощью излучателей и низкочастотных УЗК, возникающих в результате работы МА (без внешнего воздействия на него). Наблюдаемые максимумы в спектре упругих колебаний соответствуют установлению стоячих волн в слоистой структуре футеровки. По полученным спектрам установившихся колебаний рассчитывают толщины b слоев в футеровке. Полученные записи обрабатываются с помощью разработанного программного обеспечения, позволяющего фильтровать сигнал, по нему с помощью быстрого преобразования Фурье рассчитывать спектр колебаний и далее по нижеприведенной формуле (2) с учетом скоростей продольной и поперечной волн в материалах слоев футеровки и их зависимости от температуры рассчитать толщины слоев в футеровке. Для определения топографии слоев в футеровке необходимо проводить измерения на кожухе агрегата по вертикали и по периметру агрегата (т.е. в нескольких горизонтальных плоскостях по высоте металлургического агрегата), а затем полученные значения аппроксимировать. Чем меньше расстояние между точками замеров, тем больше точность построенной топографии футеровки.The acoustic model is based on filtering the spectrum of elastic waves in the lining layers. It is known that during MA operation, acoustic vibrations arise in a wide frequency range from various vibrations, for example, from vibrations when loading raw materials, vibrations of various auxiliary equipment (tuyeres, charging apparatus, etc.), gas flow movements that propagate inside the metallurgical unit and can be described by the expression (1) below. As a result of the reflection and transmission of acoustic waves in the lining layers, a resonance state occurs, which is proposed to be used to determine the topography of the layers in the lining of a metallurgical unit, i.e. It is proposed to use the resonance method using low-frequency acoustic oscillations that are excited in the MA during its operation. In an idle MA, it is necessary to use broadband emitters of any type to excite acoustic waves: piezoelectric, electromagnetic, magnetostrictive, etc. The spectrum of elastic vibrations received by the receivers located on the MA casing is recorded in the memory of the storage device in two modes: when low-frequency ultrasonic exciters are excited in the casing by means of emitters and low-frequency ultrasonic ultrasonic arising as a result of the MA operation (without external influence on it). The observed maxima in the spectrum of elastic vibrations correspond to the establishment of standing waves in the layered structure of the lining. The thicknesses b of the layers in the lining are calculated from the obtained spectra of steady-state vibrations. The obtained records are processed using the developed software that allows filtering the signal, using it using the fast Fourier transform to calculate the vibration spectrum and then using the following formula (2), taking into account the longitudinal and shear wave velocities in the materials of the lining layers and their temperature dependence, calculate the thickness of the layers in the lining. To determine the topography of the layers in the lining, it is necessary to carry out measurements on the casing of the unit vertically and around the perimeter of the unit (i.e., in several horizontal planes along the height of the metallurgical unit), and then approximate the obtained values. The smaller the distance between the points of measurements, the greater the accuracy of the constructed topography of the lining.

В предложенном способе для УЗК-локации используются низкочастотные УЗК (до 10 кГц). Выбор указанной частоты УЗК обусловлен тем, что скорость распространения УЗК этой частоты в слоях футеровки, например доменной печи, имеет верхний предел, составляющий до V=3500 м/с, соответственно длина волны λ составляет λ>10·D, где D - средний диаметр зерна в углеродистой футеровки, т.е. длина волны много больше размеров зерен футеровки. При указанной частоте уровень структурных помех незначителен. Кроме того, упругие колебания частотой более 10 кГц рассеиваются и поглощаются в огнеупорной футеровке и не связаны с толщинами ее слоев, т.к. они всегда присутствуют и распространяются в кожухе и не несут информацию о структуре футеровки.In the proposed method for ultrasonic scanning, low-frequency ultrasonic scanning (up to 10 kHz) is used. The choice of the indicated ultrasonic ultrasonic frequency is due to the fact that the propagation speed of ultrasonic ultrasonic of this frequency in the lining layers, for example, a blast furnace, has an upper limit of up to V = 3500 m / s, respectively, the wavelength λ is λ> 10 · D, where D is the average diameter grains in carbon lining, i.e. the wavelength is much larger than the size of the lining grains. At the indicated frequency, the level of structural interference is negligible. In addition, elastic vibrations with a frequency of more than 10 kHz are scattered and absorbed in the refractory lining and are not related to the thicknesses of its layers, because they are always present and distributed in the casing and do not carry information about the structure of the lining.

Упругие волны, возникающие в слоях футеровки, описываются следующим выражением:Elastic waves arising in the layers of the lining are described by the following expression:

ϕ = ϕ 0 exp ( i ( ω t k x ) )                                                                                (1)

Figure 00000001
ϕ = ϕ 0 exp ( i ( ω t - k x ) ) (one)
Figure 00000001

где ω - частота упругой волны (ω=2 π·f),where ω is the frequency of the elastic wave (ω = 2 π · f),

φ0 - амплитуда акустического потенциала,φ 0 is the amplitude of the acoustic potential,

t - время,t is the time

x - координата вглубь слоя.x - coordinate deep into the layer.

Толщина слоев определяется из следующего выражения:The thickness of the layers is determined from the following expression:

b = V l , t k f i                                                                                                       (2)

Figure 00000002
b = V l , t k f i (2)
Figure 00000002

где Vl,t, - скорости продольной и поперечных волн в материале слоя футеровки,where V l, t , are the velocities of longitudinal and transverse waves in the material of the lining layer,

fi - частоты установившихся колебаний,f i are the frequencies of steady-state oscillations,

k - целочисленный коэффициент, значение которого зависит от отношения импедансов соседних слоев и принимает значения от 2 до 4.k is an integer coefficient, the value of which depends on the ratio of the impedances of neighboring layers and takes values from 2 to 4.

Тепловая модель основана на распространении тепла от продуктов доменной плавки через многослойную футеровку. Задача решается с помощью конечно-элементной модели, основанной на уравнении Фурье и теплотехнических свойствах материалов слоев и граничных условиях на кожухе МА, получаемых с помощью температурных датчиков.The thermal model is based on the distribution of heat from blast furnace products through a multilayer lining. The problem is solved using a finite element model based on the Fourier equation and the thermal properties of the layer materials and the boundary conditions on the MA casing, obtained using temperature sensors.

Модель упругих напряжений основана на возникновении упругих напряжений в кожухе доменной печи в результате термических или механических нагрузок. Задача решается с помощью конечно-элементной модели упругопластической задачи, граничные условия получают с тензодатчиков, установленных на кожухе доменной печи.The model of elastic stresses is based on the occurrence of elastic stresses in the casing of a blast furnace as a result of thermal or mechanical loads. The problem is solved using the finite element model of an elastoplastic problem, the boundary conditions are obtained from strain gauges installed on the casing of the blast furnace.

Необходимые физические характеристики материалов футеровки: плотность, скорости продольных и поперечных волн, теплопроводность, определены на лабораторном стенде.The necessary physical characteristics of the lining materials: density, longitudinal and shear wave velocities, thermal conductivity, are determined on a laboratory bench.

Взаимная коррекция моделей производится с применением корреляционных связей, полученных с применением нейронных сетей и нечетких множеств. В результате строится обобщенная модель футеровки, из анализа которой даются технологические рекомендации.Mutual correction of models is performed using correlation relationships obtained using neural networks and fuzzy sets. As a result, a generalized lining model is constructed, from the analysis of which technological recommendations are given.

Пример конкретного осуществления способаAn example of a specific implementation of the method

Датчики были установлены по высоте печи на обозначенных уровнях через 500 мм и по периметру доменной печи через 1000 мм. В качестве датчиков акустических колебаний использовались акселерометры АР-85, в качестве температурных датчиков термометры сопротивления ДТС-0144, тензометрия осуществлялась датчиками BS-15CT. Информация собиралась с помощью крейтовой системы в составе: крейты LTR-EU-16, модули для акустических датчиков LTR22, модули для измерения температуры LTR114, модули для тензометрии LTR212. Программное обеспечение, реализующее обработку акустических, температурных и тензометрических данных, разрабатывалось в среде Delphi. Окончательная обработка изображений и подготовка отчетов осуществлялась в среде Autocad с применением языка Lisp.Sensors were installed along the height of the furnace at the indicated levels after 500 mm and along the perimeter of the blast furnace through 1000 mm. Accelerometers AR-85 were used as sensors of acoustic vibrations, DTS-0144 resistance thermometers were used as temperature sensors, tensometry was carried out by BS-15CT sensors. Information was collected using a crate system consisting of: LTR-EU-16 crates, LTR22 acoustic sensor modules, LTR114 temperature measurement modules, LTR212 strain gauge modules. The software that implements the processing of acoustic, temperature and tensometric data was developed in the Delphi environment. Final image processing and report preparation was carried out in the Autocad environment using the Lisp language.

Результативность описанного способа подтверждена производственными испытаниями на действующих металлургических агрегатах:The effectiveness of the described method is confirmed by production tests on existing metallurgical units:

1. «Азовсталь», г.Мариуполь, Украина, доменные печи №№3, 4, 5; 2005, 2011 г.1. Azovstal, Mariupol, Ukraine, blast furnaces No. 3, 4, 5; 2005, 2011

2. «ММК им.Ильича», г.Мариуполь, Украина, доменная печь №4; 2005-2009 г.2. MMK named after Ilyich, Mariupol, Ukraine, blast furnace No. 4; 2005-2009

На чертеже изображен разрез части доменной печи на уровне горна и лещади, в футеровке которых за время работы выгорела часть огнеупорных блоков и образовались слои: 1 - кольцевая трещина, 2 - несплошность набойки, 3 - граница прочного гарнисажа (рабочий профиль), которые были определены описываемым выше способом.The drawing shows a section of a part of a blast furnace at the hearth and flask level, in the lining of which part of the refractory blocks burned out during operation and layers formed: 1 - annular crack, 2 - discontinuity of the heel, 3 - boundary of a strong skull (working profile), which were determined as described above.

В результате проведенных работ на вышеуказанных предприятиях были установлены толщины слоев в футеровках горна и лещади, шахт доменных печей, что позволило вовремя выработать мероприятия по продлению их работы до ремонта и избежать аварии.As a result of the work carried out at the above enterprises, layer thicknesses were established in the linings of the hearth and bream, in the mines of blast furnaces, which made it possible to work out measures to extend their work before repair and to avoid an accident.

Claims (1)

Способ определения топографии слоев футеровки металлургических агрегатов, включающий акустическую локацию слоев футеровки работающего агрегата с приемом отраженных колебаний посредством датчиков акустических колебаний, регистрацию в запоминающем устройстве резонансного спектра колебаний, установившихся в слоях футеровки от излучателей акустических колебаний и от акустических колебаний, возникающих в слоях футеровки работающего агрегата, определение по частоте зарегистрированных отраженных акустических колебаний с учетом физических свойств материала футеровки и в соответствии с математической моделью координат границ слоев футеровки напротив мест замеров и осуществление построения топографии слоев футеровки, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют измерения температуры футеровки посредством температурных датчиков и измерения упругих напряжений в кожухе агрегата посредством тензодатчиков, на основании которых с помощью математической модели строят соответствующие дополнительные топографии слоев футеровки, при этом упомянутые датчики располагают стационарно по поверхности кожуха с заданным расстоянием между датчиками по вертикали и горизонтали, определяемым размерами агрегата и толщиной футеровки, а построение окончательной топографии осуществляют на основании взаимной коррекции полученных топографий с применением корреляционных связей между ними. The method for determining the topography of the lining layers of metallurgical units, including the acoustic location of the lining layers of the working unit with the reception of reflected vibrations by means of acoustic vibration sensors, recording in the storage device the resonance spectrum of vibrations established in the lining layers from the emitters of acoustic vibrations and from acoustic vibrations arising in the layers of the lining of the working aggregate, determination by the frequency of recorded reflected acoustic vibrations taking into account the physical properties of the lining material and in accordance with the mathematical model of the coordinates of the boundaries of the layers of the lining opposite the measurement sites and the construction of the topography of the layers of the lining, characterized in that they additionally measure the temperature of the lining by means of temperature sensors and measure the elastic stresses in the casing of the unit by means of strain sensors, based on which Using a mathematical model, the corresponding additional topographies of the lining layers are built, while the said sensors are located gayut stationarily on the housing surface with a predetermined distance between the sensors vertically and horizontally, defines the size of the unit and the lining thickness and the construction of the final topography is performed on the basis of mutual correction topographies obtained using the correlations between them.
RU2012136756/02A 2012-08-27 2012-08-27 Method to determine topography of metallurgical facility lining layers RU2529332C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012136756/02A RU2529332C2 (en) 2012-08-27 2012-08-27 Method to determine topography of metallurgical facility lining layers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012136756/02A RU2529332C2 (en) 2012-08-27 2012-08-27 Method to determine topography of metallurgical facility lining layers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012136756A RU2012136756A (en) 2014-03-10
RU2529332C2 true RU2529332C2 (en) 2014-09-27

Family

ID=50191297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012136756/02A RU2529332C2 (en) 2012-08-27 2012-08-27 Method to determine topography of metallurgical facility lining layers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2529332C2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112379403B (en) * 2020-12-14 2024-01-16 北京华晖探测科技股份有限公司 Detection method and system for underground goaf
CN112945493B (en) * 2021-01-29 2022-11-15 石家庄铁道大学 Tunnel lining vibration response simulation test system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1132136A1 (en) * 1983-04-16 1984-12-30 Предприятие П/Я В-2780 Device for checking condition of inducion melting furnace channel lining
US4708482A (en) * 1982-02-22 1987-11-24 Armco Inc. Method and apparatus for measuring wear in the lining of refractory furnaces
SU1397487A1 (en) * 1986-12-23 1988-05-23 Днепропетровский Металлургический Институт Им.Л.И.Брежнева Method of measuring the lining thickness of blast furnace
RU2211247C2 (en) * 2001-09-03 2003-08-27 Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Дата-Центр" Method for determination of blast-furnace hearth and bottom erosion with the aid of the mirror-shadow method of supersonic detection
RU2305134C1 (en) * 2006-06-09 2007-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "ДИАГНОСТИКА МЕТАЛЛУРГИЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ" Method of determining topography of metallurgical assembly lining layers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4708482A (en) * 1982-02-22 1987-11-24 Armco Inc. Method and apparatus for measuring wear in the lining of refractory furnaces
SU1132136A1 (en) * 1983-04-16 1984-12-30 Предприятие П/Я В-2780 Device for checking condition of inducion melting furnace channel lining
SU1397487A1 (en) * 1986-12-23 1988-05-23 Днепропетровский Металлургический Институт Им.Л.И.Брежнева Method of measuring the lining thickness of blast furnace
RU2211247C2 (en) * 2001-09-03 2003-08-27 Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Дата-Центр" Method for determination of blast-furnace hearth and bottom erosion with the aid of the mirror-shadow method of supersonic detection
RU2305134C1 (en) * 2006-06-09 2007-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "ДИАГНОСТИКА МЕТАЛЛУРГИЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ" Method of determining topography of metallurgical assembly lining layers

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012136756A (en) 2014-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Influence factors analysis and accuracy improvement for stress measurement using ultrasonic longitudinal critically refracted (LCR) wave
US7665362B2 (en) Systems, methods and apparatus for non-disruptive and non-destructive inspection of metallurgical furnaces and similar vessels
Aggelis et al. Effect of wave distortion on acoustic emission characterization of cementitious materials
AU2009223306B2 (en) Flow and pipe management using velocity profile measurement and/or pipe wall thickness and wear monitoring
US9212956B2 (en) Ultrasonic temperature measurement device
JP4938050B2 (en) Ultrasonic diagnostic evaluation system
JP6236413B2 (en) Deformation monitoring method for road bridge deck
RU2529332C2 (en) Method to determine topography of metallurgical facility lining layers
JP4553458B2 (en) Tunnel diagnostic apparatus and method
Yasuda Hammering sound of concrete with defects and spalling risk
RU2305134C1 (en) Method of determining topography of metallurgical assembly lining layers
JP4580957B2 (en) Non-destructive inspection method for concrete structures
EP1893972A1 (en) Systems, methods and apparatus for non-disruptive and non-destructive inspection of metallurgical furnaces and similar vessels
Chen et al. Interfacial debonding detection for steel-concrete composite structures part I: Benchmark test and signal calibration of contact and non-contact measurement
CN104297345B (en) One-dimensional structure incontinuity on-line detection method
Sadri et al. Refractory wear and lining profile determination in operating electric furnaces using stress wave non-destructive testing (NDT)
RU2326320C1 (en) Method of determining topography of metallurgical facility lining layers
Bogdan et al. Acoustic density testing of blanks made of thermally expanded graphite
KR100844893B1 (en) Structural health monitoring apparatus
JP2015021749A (en) Inspection device and inspection method
WO2024082068A1 (en) Low frequency pulse ultrasonic system and method for non-intrusive evaluation of multi-layered industrial structures
RU2211247C2 (en) Method for determination of blast-furnace hearth and bottom erosion with the aid of the mirror-shadow method of supersonic detection
Zhang et al. Ambient vibration-based quantitative assessment on tunnel lining defect using laser Doppler vibrometer
JP2014134424A (en) Interface inspection method of composite structure, interface inspection device and interface inspection program
Lagunova et al. Evaluation of Metal Structures of a Mining Excavator Boom by Non-destructive Testing

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20150330

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160828