TW202401345A - 高爐碳磚溫度警示系統與方法 - Google Patents

Abstract

本揭露提出一種警示系統，包括高爐與電腦系統。高爐包括多層碳磚，溫度感測器設置在碳磚中。電腦系統接受來自溫度感測器的溫度值，並據此顯示高溫警示介面以及溫度變化警示介面。在高溫警示介面中是根據目前溫度值相對於歷史高溫的百分比來設定對應欄位的底色。在溫度變化警示介面中是根據目前溫度值與先前溫度之間的溫度差來設定對應欄位的底色。

Description

高爐碳磚溫度警示系統與方法

本揭露是有關於高爐中碳磚溫度的警示系統與方法。

新建高爐或高爐大修時，高爐在爐床區會鋪設數層碳磚，碳磚的抗鐵水侵蝕能力較強，可減緩鐵水流動時的物理傷害，為方便評估在長期生產下碳磚的耗損狀況會在各層碳磚之中心點增設熱電偶，用以量測各層碳磚溫度。然而，由於設置的熱電偶數量眾多，還要考慮歷史數據，在這麼多的數據當中，需要一個有效的警示介面給相關人員使用。

本揭露的實施例提出一種高爐碳磚溫度警示系統，包括高爐與電腦系統。高爐包括多層碳磚，溫度感測器設置在碳磚中。電腦系統通訊連接至溫度感測器，用以接受來自溫度感測器的溫度值，並根據溫度值在顯示器顯示高溫警示介面以及溫度變化警示介面。高溫警示介面包括磚溫監視畫面，磚溫監視畫面包含目前的溫度值、溫度值所對應的碳磚的位置、溫度值的歷史高溫以及溫度值相對於對應的歷史高溫的百分比，電腦系統根據此百分比設定磚溫監視畫面中對應欄位的底色。溫度變化警示介面包括磚溫變化畫面，磚溫變化畫面包括目前的溫度值、溫度值所對應的碳磚的位置、溫度值與對應的第一先前溫度之間的溫度差、溫度值與對應的第二先前溫度之間的溫度差、溫度值的歷史高溫以及溫度值相對於對應的歷史高溫的百分比。電腦系統根據溫度差設定磚溫變化畫面中對應欄位的底色。

在一些實施例中，電腦系統設定多個百分比區間，根據溫度值相對於對應的歷史高溫的百分比落在哪一個百分比區間來設定磚溫監視畫面中對應欄位的底色。當溫度值下降至某一個百分比區間且超過緩衝百分比以後，電腦系統修改對應的底色。在磚溫監視畫面中，電腦系統根據溫度警戒值以及溫度值的升溫速度來設定對應欄位的文字顏色。

在一些實施例中，高溫警示介面還包括磚溫警示設定畫面，用以設定百分比區間以及對應的底色。

在一些實施例中，上述目前溫度值與第一先前溫度之間的時間差小於目前溫度值與第二先前溫度之間的時間差。電腦系統設定多個溫度差區間，並根據目前溫度值與先前溫度之間的溫度差落在哪一個溫度差區間來設定磚溫變化畫面中對應欄位的底色。

在一些實施例中，溫度變化警示介面還包括一溫差變化設定畫面，用以設定溫度差區間以及對應的底色。

以另一個角度來說，本揭露的實施例提出一種高爐碳磚溫度警示方法，適用於高爐並由電腦系統執行，高爐包含多層碳磚，多個溫度感測器設置在碳磚中。此高爐碳磚溫度警示方法包括：接受來自溫度感測器的溫度值，並根據溫度值在顯示器顯示高溫警示介面以及溫度變化警示介面；設定高溫警示介面包括一磚溫監視畫面，磚溫監視畫面包含目前的溫度值、溫度值所對應的碳磚的位置、溫度值的歷史高溫以及溫度值相對於對應的歷史高溫的百分比；根據百分比設定磚溫監視畫面中對應欄位的底色；設定溫度變化警示介面包括一磚溫變化畫面，磚溫變化畫面包括目前的溫度值、溫度值所對應的碳磚的位置、溫度值與對應的第一先前溫度之間的溫度差、溫度值與對應的第二先前溫度之間的溫度差、溫度值的歷史高溫以及溫度值相對於對應的歷史高溫的百分比；以及根據溫度差設定磚溫變化畫面中對應欄位的底色。

在一些實施例中，上述根據百分比設定磚溫監視畫面中的底色的步驟包括：設定多個百分比區間，根據溫度值相對於對應的歷史高溫的百分比落在哪一個百分比區間來設定磚溫監視畫面中對應欄位的底色；當溫度值下降至一個百分比區間且超過一緩衝百分比以後，修改對應的底色；以及在磚溫監視畫面中，根據溫度警戒值以及溫度值的升溫速度來設定對應欄位的文字顏色。

在一些實施例中，高溫警示介面還包括一磚溫警示設定畫面，用以設定百分比區間以及對應的底色。

在一些實施例中，目前溫度值與第一先前溫度之間的時間差小於目前溫度值與第二先前溫度之間的時間差。上述根據溫度值與先前溫度之間的溫度差設定磚溫變化畫面中的底色的步驟包括：設定多個溫度差區間，並根據溫度差落在哪一個溫度差區間來設定磚溫變化畫面中對應欄位的底色。

在一些實施例中，溫度變化警示介面還包括一溫差變化設定畫面，用以設定溫度差區間以及對應的底色。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

關於本文中所使用之「第一」、「第二」等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

圖1是根據一實施例繪示高爐碳磚溫度警示系統的示意圖。請參照圖1，高爐碳磚溫度警示系統100包括了高爐110、電腦系統120與顯示器130。在此實施例中高爐110是用以煉鐵，但本揭露並不在此限。高爐110包括了多層碳磚111，這些碳磚111可以設置在爐底以及各層爐床上，至少部分的碳磚111中設置有溫度感測器112。為了簡化起見，圖1中並未繪示所有的碳磚111與溫度感測器112，圖1僅是示意圖，本揭露並不限制碳磚111的設置位置。在一些實施例中溫度感測器112是熱電偶，但本揭露並不在此限。電腦系統120可以是個人電腦、伺服器、工業電腦或是任意具有計算能力的電子裝置。電腦系統120通訊連接至溫度感測器112與顯示器130，此通訊連接可以用任意合適的有線或無線通訊手段達成。電腦系統120用以接收溫度感測器112所感測到的溫度值，並根據所接受到的溫度值在顯示器130上顯示一個高溫警示介面以及一個溫度變化警示介面，以下將詳細說明這兩個介面。

在一般生產情況下，爐床區會進行爐壁淋水，藉由淋水將爐內熱能帶走，碳磚熱面鐵水會因溫度降低造成凝鐵層，凝鐵層可作為保護碳磚避免被鐵水侵蝕的保護層。當爐床鐵水環流增強時，凝鐵層也會被鐵水侵蝕，進而侵蝕碳磚，碳磚厚度會逐漸減少，此時碳磚溫度會上升並創新高。當爐床環流減弱時，凝鐵層會再重新生長，使碳磚不再被鐵水侵蝕，碳磚溫度會再度下降。高爐在開爐以後會有週期性碳磚溫度創新高的問題，每個周期約是幾個月不等，如果碳磚溫度創新高表示碳磚厚度逐漸減少，由於高爐壽命取決為碳磚厚度，因此當碳磚溫度創高時高爐操作必須謹慎保守，藉此減少碳磚被鐵水侵蝕的機會，否則高爐需面臨提早大修更換碳磚，這會提高成本。根據上述理由，在此是以碳磚溫度相對於歷史高溫的百分比來提供警示。

圖2是根據一實施例繪示高溫警示介面的示意圖。請參照圖2，高溫警示介面200包括了磚溫監視畫面210與磚溫警示設定畫面220。磚溫監視畫面210中包括了溫度感測器112所感測到的目前溫度值(第三列)，為了簡化起見在此僅繪示爐層“H4”的溫度值。此外，磚溫監視畫面210也包括了溫度值所對應的碳磚的位置(第一列)，包含了“北”、“南”等等，每個位置都有對應的代號(第二列)，例如為“H401A”、“TX44A”等等。磚溫監視畫面210也包含了每一個溫度值的歷史高溫(第四列)，以及每一個溫度值相對於對應歷史高溫的百分比(第五列)。以代號“H401A”來說，目前溫度為59.7度，歷史高溫為179度，因此百分比為59.7/179=33.4%。最後一列則是警告設定溫度，可經由人工、歷史數據或任意的演算法來設定。

目前溫度值相對於歷史高溫的百分比越高，表示凝鐵層的厚度越低，鐵水離碳磚表面越近。因此，電腦系統120會根據百分比設定對應欄位的底色。在此實施例中，電腦系統120設定多個百分比區間，這些區間例如為0~70%、70%~80%、80%~95%、＞95%共四個百分比區間，每個百分比區間可以設定不同的顏色，例如這四個百分比區間分別對應至白色、黃色、粉紅色與紅色等，但本揭露並不在此限，在圖2中是以不同的底色花紋來表示不同顏色。根據百分比落在哪一個百分比區間，可以設定同一欄位中各數值的底色。舉例來說，以代號“TX41A”為例，此時百分比已經大於80%，因此可設定第四列與第五列的底色為粉紅色，在其它實施例中也可以設定其它列的底色為粉紅色。

此外，電腦系統110也可以根據溫度值以及升溫速度來設定溫度值的文字顏色。具體來說，一般的文字顏色為綠色，當目前溫度值大於第6列的警告設定值(亦稱溫度警戒值)時，可以設定文字顏色為紅色(在圖2中以粗體來表示)。升溫速度例如為y/x，表示在x小時內升高y度，其中x、y為經過實驗決定的實數，當此升溫速度大於一臨界值時可以設定文字顏色為黃色。如果目前溫度大於警告設定值且升溫速度大於臨界值，則可以設定文字顏色為紅色或其他顏色。

當目前的溫度值下降時，電腦系統110也會回復對應的底色以及文字顏色。特別的是，在此可以設定一個緩衝百分比，當目前溫度值相對於歷史高溫的百分比下降至某一個百分比區間且超過緩衝百分比之後才會改變底色。舉例來說，上述的緩衝百分比為2%，當百分比從80%下降至70%時，雖然0~70%的顏色是白色，但在此設定必須要低於70-2=68%時才會修改底色為白色，這是為了避免百分比在70%上下震盪造成誤判。

磚溫警示設定畫面220是用以設定上述的百分比區間、對應的底色以及緩衝百分比(對應至“Alarm Auto Reset”)。在上述實施例中，四個百分比區間的邊界為70%、80%以及95%，使用者可以透過磚溫警示設定畫面220來設定這幾個數值，也可以設定緩衝百分比。

圖3是根據一實施例繪示溫度變化警示介面的示意圖。請參照圖3，溫度變化警示介面300包括了雷達圖310、磚溫變化畫面320與溫差變化設定畫面330。雷達圖示對應至某一個爐層，角度表示碳磚的位置，半徑表示對應的溫度值，其中具體的溫度值顯示在磚溫變化畫面320。磚溫變化畫面320包括了目前的溫度值(第三列)、每個溫度值所對應的位置(第一列)、對應位置的代號(第二列)，第四列則是目前溫度值與第一先前溫度之間的溫度差，第五列則是目前溫度值與第二先前溫度之間的溫度差，第六列是每一個溫度值的歷史高溫，第七列是溫度值相對於歷史高溫的百分比。在圖3的例子中目前溫度值是在14:30所量測，第一先前溫度是在14:00所量測，第二先前溫度是在06:00所量測，也就是說第一先前溫度與目前溫度值之間的時間差小於第二先前溫度與目前溫度值之間的時間差，然而這僅是範例，在其它實施例中可以設定第一與第二先前溫度為任意先前時間的溫度值。

磚溫變化畫面320是用以觀察溫度的變化趨勢，因此可以根據每一個溫度值與先前溫度之間的溫度差來設定對應欄位的底色。具體來說，電腦系統120可以設定多個溫度差區間，例如為＜2°C、2~8°C以及＞8°C，每個溫度差區間有對應的底色，電腦系統120可以根據溫度差落在哪一個溫度差區間來設定對應欄位的底色。舉例來說，上述三個溫度差區間分別對應至白色、黃色與紅色，在圖3中是以不同底色花紋來代表不同顏色。以代號“H409A”為例，目前溫度值為75.6°C，目前溫度值與06:00所量測的溫度(第二先前溫度)之間的溫度差為2.3°C，這大於2°C，因此將對應欄位設定為黃色。此外，目前溫度值與第一先前溫度之間的溫度差為0.3°C，較近時間點的溫度差比較遠時間點的溫度差還要小，表示該位置的溫度上升情形有越來越緩的趨勢。

再以代號“TX42A”為例，目前溫度值與第一先前溫度之間的溫度差為2.2°C，目前溫度值與第二先前溫度之間的溫度差為0.7°C，因此可以將欄位“2.2”的底色設定為黃色。由於較近時間點的溫度差比較遠時間點的溫度差還要大，表示該位置的溫度上升情形有未來越快的趨勢。在一些實施例中，也可以根據溫度上升情形為趨緩或趨快來設定底色或文字顏色，本揭露並不在此限。

溫差變化設定畫面330是用來設定溫度差區間以及對應的底色。在此例子中三個溫度差區間的邊界為2°C與8°C，使用者可以根據需要設定為任意的數值。此外，溫差變化設定畫面330也可以設定紀錄時間為2小時，這表示每隔兩個小時就會更新第一先前時間與第二先前時間，例如將06:00更改為08:00，將14:00更改為16:00。

不論是在高溫警示介面200或是溫度變化警示介面300之中，當操作人員觀察到不同的底色或文字顏色，便會察覺到對應的溫度有異常，對此操作人員可進行因應對策，例如降風降頂壓、提升大焦率、啟動冰水機、加強出鐵作業等等，減少鐵水環流效應，降低爐床碳磚耗損率。

圖4是根據一實施例繪示高爐碳磚溫度警示方法的流程圖。請參照圖4，在步驟401中，接受來自溫度感測器的溫度值，並根據溫度值在顯示器顯示高溫警示介面以及溫度變化警示介面。在步驟402中，設定高溫警示介面包括一磚溫監視畫面，磚溫監視畫面包含目前的溫度值、溫度值所對應的碳磚的位置、溫度值的歷史高溫以及溫度值相對於對應的歷史高溫的百分比。在步驟403，根據百分比設定磚溫監視畫面中對應欄位的底色。在步驟404，設定溫度變化警示介面包括一磚溫變化畫面，磚溫變化畫面包括目前的溫度值、溫度值所對應的碳磚的位置、溫度值與對應的第一先前溫度之間的溫度差、溫度值與對應的第二先前溫度之間的溫度差、溫度值的歷史高溫以及溫度值相對於對應的歷史高溫的百分比。在步驟405，根據目前溫度值與先前溫度之間的溫度差設定磚溫變化畫面中對應欄位的底色。然而，圖4中各步驟已詳細說明如上，在此便不再贅述。此外，圖4的方法可以搭配以上實施例使用也可以單獨使用，換言之圖4的各步驟之間也可以加入其他的步驟。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:高爐碳磚溫度警示系統 110:高爐 111:碳磚 112:溫度感測器 120:電腦系統 130:顯示器 200:高溫警示介面 210:磚溫監視畫面 220:磚溫警示設定畫面 300:溫度變化警示介面 310:雷達圖 320:磚溫變化畫面 330:溫差變化設定畫面 401~405:步驟

圖1是根據一實施例繪示高爐碳磚溫度警示系統的示意圖。 圖2是根據一實施例繪示高溫警示介面的示意圖。 圖3是根據一實施例繪示溫度變化警示介面的示意圖。 圖4是根據一實施例繪示高爐碳磚溫度警示方法的流程圖。

300:溫度變化警示介面

310:雷達圖

320:磚溫變化畫面

330:溫差變化設定畫面

Claims (10)

1. 一種高爐碳磚溫度警示系統，包括： 一高爐，包含多層碳磚； 多個溫度感測器，設置在該些碳磚中；以及 一電腦系統，通訊連接至該些溫度感測器，用以接受來自該些溫度感測器的溫度值，並根據該些溫度值在一顯示器顯示一高溫警示介面以及一溫度變化警示介面， 其中該高溫警示介面包括一磚溫監視畫面，該磚溫監視畫面包含目前的該些溫度值、該些溫度值所對應的該些碳磚的位置、每一該些溫度值的歷史高溫以及每一該些溫度值相對於對應的該歷史高溫的百分比，其中該電腦系統根據該百分比設定該磚溫監視畫面中對應欄位的底色， 其中該溫度變化警示介面包括一磚溫變化畫面，該磚溫變化畫面包括目前的該些溫度值、該些溫度值所對應的該些碳磚的該位置、每一該些溫度值與對應的第一先前溫度之間的第一溫度差、每一該些溫度值與對應的第二先前溫度之間的第二溫度差、每一該些溫度值的該歷史高溫以及每一該些溫度值相對於對應的該歷史高溫的該百分比，其中該電腦系統根據該第一溫度差與該第二溫度差設定該磚溫變化畫面中對應欄位的底色。
2. 如請求項1所述之高爐碳磚溫度警示系統，其中在該磚溫監視畫面中，該電腦系統設定多個百分比區間，根據每一該些溫度值相對於對應的該歷史高溫的該百分比落在該些百分比區間中的哪一個百分比區間來設定對應欄位的該底色， 當該些溫度值下降至該些百分比區間的其中之一且超過一緩衝百分比以後，該電腦系統修改對應的該底色， 其中在磚溫監視畫面中，該電腦系統根據該些溫度值以及該些溫度值的升溫速度來設定對應欄位的該文字顏色。
3. 如請求項2所述之高爐碳磚溫度警示系統，其中該高溫警示介面還包括一磚溫警示設定畫面，用以設定該些百分比區間以及對應的該底色。
4. 如請求項3所述之高爐碳磚溫度警示系統，其中目前的每一該些溫度值與對應的該第一先前溫度之間的時間差小於目前的每一該些溫度值與對應的該第二先前溫度之間的時間差， 其中在該磚溫變化畫面中，該電腦系統設定多個溫度差區間，並根據該第一溫度差與該第二溫度差落在該些溫度差區間中的哪一個溫度差區間來設定對應欄位的該底色。
5. 如請求項4所述之高爐碳磚溫度警示系統，其中該溫度變化警示介面還包括一溫差變化設定畫面，用以設定該些溫度差區間以及對應的該底色。
6. 一種高爐碳磚溫度警示方法，適用於一高爐並由一電腦系統執行，該高爐包含多層碳磚，多個溫度感測器設置在該些碳磚中，該高爐碳磚溫度警示方法包括： 接受來自該些溫度感測器的溫度值，並根據該些溫度值在一顯示器顯示一高溫警示介面以及一溫度變化警示介面； 設定該高溫警示介面包括一磚溫監視畫面，該磚溫監視畫面包含目前的該些溫度值、該些溫度值所對應的該些碳磚的位置、每一該些溫度值的歷史高溫以及每一該些溫度值相對於對應的該歷史高溫的百分比； 根據該百分比設定該磚溫監視畫面中對應欄位的底色； 設定該溫度變化警示介面包括一磚溫變化畫面，該磚溫變化畫面包括目前的該些溫度值、該些溫度值所對應的該些碳磚的該位置、每一該些溫度值與對應的第一先前溫度之間的第一溫度差、每一該些溫度值與對應的第二先前溫度之間的第二溫度差、每一該些溫度值的該歷史高溫以及每一該些溫度值相對於對應的該歷史高溫的該百分比；以及 根據該第一溫度差與該第二溫度差設定該磚溫變化畫面中對應欄位的底色。
7. 如請求項6所述之高爐碳磚溫度警示方法，其中根據該百分比設定該磚溫監視畫面中對應欄位的底色的步驟包括： 在該磚溫監視畫面中，設定多個百分比區間，根據每一該些溫度值相對於對應的該歷史高溫的該百分比落在該些百分比區間中的哪一個百分比區間來設定對應欄位的該底色； 當該些溫度值下降至該些百分比區間的其中之一且超過一緩衝百分比以後，修改對應的該底色；以及 在磚溫監視畫面中，根據該些溫度值以及該些溫度值的升溫速度來設定對應欄位的該文字顏色。
8. 如請求項7所述之高爐碳磚溫度警示方法，其中該高溫警示介面還包括一磚溫警示設定畫面，用以設定該些百分比區間以及對應的該底色。
9. 如請求項8所述之高爐碳磚溫度警示方法，其中目前的每一該些溫度值與對應的該第一先前溫度之間的時間差小於目前的每一該些溫度值與對應的該第二先前溫度之間的時間差， 其中根據該第一溫度差與該第二溫度差設定該磚溫變化畫面中對應欄位的底色的步驟包括： 在該磚溫變化畫面中，設定多個溫度差區間，並根據該第一溫度差與該第二溫度差落在該些溫度差區間中的哪一個溫度差區間來設定對應欄位的該底色。
10. 如請求項9所述之高爐碳磚溫度警示方法，其中該溫度變化警示介面還包括一溫差變化設定畫面，用以設定該些溫度差區間以及對應的該底色。

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