專利名稱：高爐風(fēng)口溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及冶金領(lǐng)域用于高爐爐溫判斷的高爐風(fēng)口溫度傳感器。
高爐爐溫預(yù)報(bào)一直是冶金領(lǐng)域受人關(guān)注的問題，國(guó)內(nèi)外已進(jìn)行了大量研究，這也是高爐自動(dòng)控制的關(guān)鍵問題之一，因?yàn)闋t溫變化對(duì)高爐順行及生鐵質(zhì)量有直接關(guān)系。由于高爐實(shí)際上是一個(gè)高壓、高溫和多塵的封閉式分布參數(shù)系統(tǒng)，爐子內(nèi)部不斷地進(jìn)行著一系列十分復(fù)雜的氣、固、液相之間的物理化學(xué)反應(yīng)。因而檢測(cè)高爐爐內(nèi)狀態(tài)的各類傳感器處于極其惡劣的工作環(huán)境。故獲得高爐冶煉過程的有關(guān)數(shù)據(jù)是非常困難的。
高爐風(fēng)口區(qū)是高爐煤氣和熱量的主要發(fā)源地，目前風(fēng)口噴煤技術(shù)廣泛應(yīng)用，這樣風(fēng)口不僅是熱風(fēng)入口而且還是煤粉給入點(diǎn)，風(fēng)口回旋區(qū)的大小，焦炭在風(fēng)口回旋區(qū)的運(yùn)動(dòng)等參數(shù)均發(fā)生變化。這些變化必將對(duì)高爐冶煉過程產(chǎn)生很大影響。另外，風(fēng)口是高爐下部唯一一處人們能用肉眼觀測(cè)高爐內(nèi)部狀態(tài)的地方。因此，選擇風(fēng)口作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)煉鐵高爐爐內(nèi)風(fēng)口回旋區(qū)測(cè)試技術(shù)中，測(cè)試方法大體上可分成三大類，即接觸式測(cè)試，非接觸式測(cè)試和復(fù)合式測(cè)試。
接觸式測(cè)試方法主要是從高爐風(fēng)口或風(fēng)口附近區(qū)域直接將水冷探測(cè)器插入風(fēng)口回旋區(qū)。這類探測(cè)器一般均采用昂貴的熱電偶作為定點(diǎn)測(cè)溫元件。該類探測(cè)器往往配備復(fù)雜、笨重的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。并且，因水冷探測(cè)器插入風(fēng)口回旋區(qū)，對(duì)風(fēng)口回旋區(qū)實(shí)際工作狀態(tài)將產(chǎn)生影響，造成檢測(cè)結(jié)果的不準(zhǔn)確。同時(shí)，此類探測(cè)器占據(jù)空間太大，難以在所有的風(fēng)口上同時(shí)安裝。而且，不利于現(xiàn)場(chǎng)操作及維修。另外，從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)上考慮，造價(jià)也過大。
非接觸式測(cè)試方法是采用工業(yè)電視，高速攝影、光纖、紅外輻射溫度計(jì)、視頻成像、激光和紅外熱成像技術(shù)來探測(cè)高爐風(fēng)口回旋區(qū)。此類探測(cè)器是在高爐外部通過風(fēng)口來監(jiān)測(cè)風(fēng)口區(qū)工作狀態(tài)，它們有一個(gè)共同的缺點(diǎn)是造價(jià)太高。并且目前仍處于試驗(yàn)階段，對(duì)連續(xù)監(jiān)視風(fēng)口區(qū)工作狀態(tài)仍然是一個(gè)問題。再有，該類系統(tǒng)往往需要良好的儀器工作環(huán)境，因而，很難適用于高爐惡劣的工作環(huán)境。
復(fù)合式高爐風(fēng)口探測(cè)器，就是將接觸式與非接觸式測(cè)試技術(shù)結(jié)合起來制成的高爐風(fēng)口探測(cè)器。它利用前二者各自的優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐風(fēng)口測(cè)試。因這種探測(cè)器過于復(fù)雜，不適于高爐實(shí)際應(yīng)用，所以發(fā)展很緩慢。
本實(shí)用新型提供一種新型高爐風(fēng)口溫度傳感器。這種高爐風(fēng)口溫度傳感器在結(jié)構(gòu)上具備制造容易，在操作現(xiàn)場(chǎng)便于安裝、使用和維護(hù)，不用水冷，無需外接電源，并且能夠長(zhǎng)期工作在高爐風(fēng)口平臺(tái)高溫、多塵和操作空間有限的惡劣環(huán)境下，能同時(shí)直接安裝在高爐所有風(fēng)口窺視孔上?？蓪?duì)噴煤高爐實(shí)現(xiàn)噴煤實(shí)時(shí)斷煤報(bào)警，并能監(jiān)測(cè)高爐的熱狀態(tài)。
本實(shí)用新型提供的高爐風(fēng)口溫度傳感器是高爐風(fēng)口溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一部分，同前置濾波放大電路、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)共同組成整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
利用硅光電池的光照度，電壓和溫度特性，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)高爐風(fēng)口溫度的監(jiān)測(cè)。
對(duì)于光電池，隨著物體的溫度不同，入射光輻射強(qiáng)度的不同，光電池的感生電動(dòng)勢(shì)隨之變化。而不同的物質(zhì)的發(fā)光強(qiáng)度是不同的。對(duì)于高爐風(fēng)口回旋區(qū)內(nèi)部的發(fā)光主要是煤粉焦炭的燃燒產(chǎn)生的。一般煤粉和焦炭的燃燒是高爐風(fēng)口區(qū)溫度變化的主要體現(xiàn)。也就是說，風(fēng)口回旋區(qū)的光量度是隨著風(fēng)口區(qū)的溫度變化而變化的。所以，風(fēng)口區(qū)溫度是與光電池的感生電動(dòng)勢(shì)有關(guān)。換句話說，隨著高爐風(fēng)口回旋區(qū)內(nèi)焦炭和煤粉的燃燒，風(fēng)口回旋區(qū)溫度不斷變化，表現(xiàn)為風(fēng)口回旋區(qū)光量度變化，故在光電池上產(chǎn)生變化的感生電動(dòng)勢(shì)，即光伏電壓。風(fēng)口區(qū)溫度T與光伏電壓V存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系，即T=f(V)所以，可以通過模擬實(shí)驗(yàn)的方法求出其數(shù)學(xué)關(guān)系。那么，測(cè)得了光電池的光伏電壓就可以算出高爐風(fēng)口區(qū)溫度。
本實(shí)用新型涉及的高爐風(fēng)口溫度傳感器及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同以往的探測(cè)器系統(tǒng)相比，具有探測(cè)器構(gòu)造簡(jiǎn)單、便于安裝、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)便并能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐全部風(fēng)口在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，


圖1為高爐風(fēng)口溫度傳感器結(jié)構(gòu)圖。
如
圖1所示，溫度傳感器由六角活接頭1、耐熱墊圈2、密封玻璃3、散熱套管4、壓墊5、玻璃6、殼體7、硅光電池8、端子9組成。六角活接頭1采用普通A3鋼制成。在六角活接頭1內(nèi)墊有耐熱墊圈2和密封玻璃3。通過六角活接頭1將傳感器安裝在高爐風(fēng)口上。散熱套管4起冷卻、散發(fā)熱量和便于拆卸維護(hù)光電池8的作用，傳感器長(zhǎng)100MM，直徑30MM。
為了不用水冷卻就能使光電池風(fēng)口溫度傳感器在高爐風(fēng)口處高溫且多塵的惡劣環(huán)境下工作，傳感器殼體7采用耐高溫的聚四氟乙烯材料。并且，在殼體7外層涂了一層不透光黑色涂料，防止外界輻射光線對(duì)測(cè)量的干擾。其殼體7可以自由地從散熱套管4中取出，以便操作人員能夠正常觀察風(fēng)口。
硅光電池8是高爐風(fēng)口溫度傳感器主要的檢測(cè)器件。由于光電池是選擇性器件?？紤]高爐風(fēng)口回旋區(qū)煤粉和焦炭燃燒發(fā)出的輻射屬于可見光和近紅外光線。當(dāng)煤粉燃燒的溫度較低時(shí)，其發(fā)光主要光譜為紅外光和紅光，煤粉燃燒的溫度愈高則可見光的比例愈大，且光色趨于白色。煤粉燃燒比較接近灰體，據(jù)此，選用北京光電器件廠生產(chǎn)的2CR61型硅光電池，其響應(yīng)光譜波長(zhǎng)為0.39～1.1um。
傳感器校正因每個(gè)2CR61型硅光電池對(duì)光照強(qiáng)度的反應(yīng)不同，即對(duì)不同溫度光電壓不同，所以制成的高爐風(fēng)口溫度傳感器在使用之前，為了減小誤差和便于計(jì)算機(jī)處理，需要對(duì)每個(gè)硅光電池風(fēng)口溫度傳感器進(jìn)行溫度-光電壓校正。即標(biāo)定出每個(gè)硅光電池風(fēng)口溫度傳感器溫度-光電壓的關(guān)系曲線并求出回歸方程。
高爐風(fēng)口溫度傳感器測(cè)得信號(hào)由前置濾波放大處理后，通過計(jì)算機(jī)控制A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢測(cè)信號(hào)的采集，并且將采集到的模擬光電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，最后在數(shù)據(jù)處理軟件控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，顯示高爐風(fēng)口區(qū)當(dāng)前的有關(guān)參數(shù)，存儲(chǔ)、打印輸出處理結(jié)果，對(duì)風(fēng)口進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)和斷煤報(bào)警。
權(quán)利要求1.一種用于冶金領(lǐng)域的高爐風(fēng)口溫度傳感器，其特征在于該傳感器由六角活接頭[1]、耐熱墊圈[2]、密封玻璃[3]、散熱套管[4]、壓墊[5]、玻璃[6]、殼體[7]、硅光電池[8]、端子[9]組成。
2.如權(quán)利要求1所述的高爐風(fēng)口溫度傳感器，其特征在于該傳感器外殼采用耐高溫聚四氟乙烯材料。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于冶金領(lǐng)域的高爐風(fēng)口溫度傳感器。該傳感器是根據(jù)硅光電池對(duì)物質(zhì)輻射發(fā)光的測(cè)溫原理研制的,由六角活接頭、耐熱墊圈、密封玻璃、散熱套管、壓墊、玻璃、殼體、硅光電池、端子組成,在不采用水冷卻的條件下,可以長(zhǎng)期連續(xù)地、可靠地工作在實(shí)際高爐風(fēng)口高溫、多塵的惡劣環(huán)境中。利用該傳感器和高爐風(fēng)口溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的其它儀器,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐風(fēng)口溫度的實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)及斷煤報(bào)警。
文檔編號(hào)C21B7/24GK2327693SQ9823712
公開日1999年7月7日 申請(qǐng)日期1998年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月31日
發(fā)明者余琨, 段培寧 申請(qǐng)人:東北大學(xué)