專利名稱：采用溫差電偶測量內(nèi)襯溫度以診斷高爐爐底及下爐缸內(nèi)襯狀況的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬黑色冶金范疇，尤其涉及一種采用溫差電偶測量內(nèi)襯溫度以診斷高爐爐底及下爐缸內(nèi)襯狀況的方法，可用于進行和控制高爐冶煉過程以保證高爐的工作安全和延 長爐期。
背景技術(shù)：
已知有一種電子模擬方法可測定高爐爐基的溫度場[1]。根據(jù)這一方法，沿高爐爐 底坑的深度測定溫度場，反之可按爐基軸線上的溫度來判定爐底坑的深度。但該法由于缺 乏監(jiān)測必要參數(shù)的手段而不能診斷高爐下爐缸內(nèi)襯的狀況，也不能保證高爐安全可靠的工 作。還有一種根據(jù)熱負荷來診斷下爐缸內(nèi)襯狀況的方法也是公知的，其實質(zhì)是根據(jù)爐
底下方冷卻面積熱流的平均值來計算下爐缸內(nèi)襯的殘存長度[2]，計算式為
I κ·ιη式中b-內(nèi)襯長度，m;λ C-下爐缸內(nèi)襯的導熱系數(shù)，ff/m · K ；t M-爐底下熱電偶的最高溫度，°C ；κ -熱負荷的不均勻性系數(shù)；qn-爐底下冷卻面積的平均熱流，ff/m2 · K ；Rjt-碳磚的和熱電偶上方混凝土的熱阻力，m · K/W。該法可用于監(jiān)測下爐缸的燒蝕情況[2]。但該法在計算中不得不代入一系列經(jīng)驗設定值，使計算精度下降到30%，同時也 沒有考慮內(nèi)襯材料的多樣性及不同材料的熱物理性能[2]。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種測量精度高，適應性強，能保證 高爐安全可靠運行的采用溫差電偶測量內(nèi)襯溫度以診斷高爐爐底及下爐缸內(nèi)襯狀況的方 法。為達到上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的采用溫差電偶測量內(nèi)襯溫度以診斷高爐爐底及下爐缸內(nèi)襯狀況的方法，可按如下 步驟依次進行i、利用溫差電偶測量爐底及下爐缸整個內(nèi)襯中的溫度；ii、用外延法推定步驟i中溫差電偶的讀數(shù)并確定所述下爐缸一側(cè)內(nèi)襯表面的定 常溫度，同時確定內(nèi)襯特性曲線穩(wěn)定傾角的正切，而內(nèi)襯溫度外限座標的變化則用下式確定<formula>formula see original document page 4</formula>其中為內(nèi)襯的定常溫度；a*為內(nèi)襯溫度曲線穩(wěn)定傾角的正切；xo為外限原點座標；b為座標t-χ中內(nèi)襯溫度曲線的豎向位移；iii、根據(jù)所述內(nèi)襯外限座標變化AL的符號確定內(nèi)襯是否磨損或壁渣增長。作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明在下爐缸內(nèi)襯軸向上每個點溫差電偶的數(shù)量η > 3。作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述溫差電偶可采用標準溫差電偶。進一步地，本發(fā)明所述溫差電偶可設有保護套。更進一步地，本發(fā)明所述保護套可采用不銹鋼或二氧化硅纖維護套。另外，本發(fā)明所述保護套外可配有防護涂料。其次，本發(fā)明所述防護涂料可采用銅或耐激冷激熱漆。本發(fā)明適應性強，可提高下爐缸內(nèi)襯狀況的診斷精確度，由此可導致高爐的工作 安全及爐期的延長。在根據(jù)熱負荷監(jiān)測高爐下爐缸燒蝕情況的方法中，借助于溫差電偶測 量下爐缸圓周內(nèi)襯的溫度[3]，起碼要測與高爐風口數(shù)縱向同軸心各點和所有風口線各點內(nèi) 襯的溫度。圓周每一測點沿軸線埋設不少于三個溫差電偶。只有這樣安裝溫差電偶，才可 以監(jiān)測到爐殼與下爐缸和爐底冷卻器之間因長期運行而形成的空洞中是否有爐缸氣體產(chǎn) 生并發(fā)生流動，這種氣體可能成為高爐嚴重事故一《爐缸蝕穿》一的原因。國內(nèi)在診斷高爐 下爐缸內(nèi)襯狀況裝置中，同一測點中離爐殼近的外襯磚中只埋設一個溫差熱電偶，不能反 映出很厚[約2米厚]的爐襯磚浸蝕情況，只有靠近爐內(nèi)襯磚的溫差熱電偶才能反映出的 爐襯磚浸蝕情況，當?shù)谝粋€離爐內(nèi)襯磚的溫差熱電偶隨襯磚被浸蝕掉同時也被浸蝕掉，第2 個溫差熱電偶又反映出爐襯磚浸蝕情況，直至第2個被浸蝕掉后，第3個溫差熱電偶反映出 應停爐換內(nèi)襯磚了。在高爐爐底和下爐缸內(nèi)襯狀況的這個診斷方法中，已無需確定下列數(shù)值_熱傳導系數(shù)；-熱負荷的不均勻系數(shù)；-下冷卻面積的平均熱流；-內(nèi)襯的熱阻力。在這個診斷內(nèi)襯狀況的方法中，所有必需的信息都已包含在內(nèi)襯溫度場信息之中 了，該信息是借助于埋設在內(nèi)襯中的標準的或?qū)Ｓ玫腫3]溫差電偶而獲得的。本發(fā)明溫差電偶保護套用專用涂料加以保護，涂料可保護熱電極不被碳化，并保 證其在高爐整個爐期內(nèi)均可工作。各溫差電偶借助于延伸線或補償導線連接起來，配備有 信息-計算綜合裝置，該裝置以自動方式探測溫度值和評價內(nèi)襯的狀況。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明的保護范圍不僅局 限于下列內(nèi)容的表述。
圖IA為中國韶關2500m3高爐安裝熱電偶部位的溫度映像和內(nèi)襯燒蝕記錄；圖IB為中國攀枝花1719m3高爐安裝熱電偶部位的溫度映像及內(nèi)襯燒蝕記錄；圖2為本發(fā)明沿軸線三個部位上所測溫度結(jié)果；圖3為本發(fā)明攀枝花1號高爐第9弦?guī)A周12點上1、2、3個熱電偶顯示記錄；圖4為本發(fā)明高爐熱電偶測量電路原理框圖；圖5為本發(fā)明高爐斷面和熱電偶在襯里埋置圖。
具體實施例方式采用溫差電偶測量內(nèi)襯溫度以診斷高爐爐底及下爐缸內(nèi)襯狀況的方法，可按如下 步驟依次進行i、利用溫差電偶測量爐底及下爐缸整個內(nèi)襯中的溫度；ii、用外延法推定步驟i中溫差電偶的讀數(shù)并確定所述下爐缸一側(cè)內(nèi)襯表面的定 常溫度，同時確定內(nèi)襯特性曲線穩(wěn)定傾角的正切，而內(nèi)襯溫度外限座標的變化則用下式確 定
Ar t^-bAL =--X
α.O
α氺其中為內(nèi)襯的定常溫度；a*為內(nèi)襯溫度曲線穩(wěn)定傾角的正切；xo為外限原點座標；b為座標t-χ中內(nèi)襯溫度曲線的豎向位移；iii、根據(jù)所述內(nèi)襯外限座標變化AL的符號確定內(nèi)襯是否磨損或壁渣增長。所述步驟i中至少測量在高爐所有風口線上與風口數(shù)豎向同軸心各點上的溫度。本發(fā)明在下爐缸內(nèi)襯軸向上每個點溫差電偶的數(shù)量11 > 3 ；所述溫差電偶采用標 準溫差電偶，在所述溫差電偶上可設有保護套，所述保護套采用不銹鋼或二氧化硅纖維制 成；所述保護套外配有銅或耐激冷激熱漆類防護涂料。本發(fā)明根據(jù)外部座標Δ L變化符號(是正是負)還可確定發(fā)生的是內(nèi)襯磨損還是 壁渣增長當AL為負(“_”號)時是磨損，AL為正(“ + ”號)時是壁渣增長。測定了內(nèi)襯燒蝕最嚴重的部位，便采用難熔物料Μ向該部位掛壁渣?？刂茽t料的 組成及在爐頂?shù)姆植季涂梢员ＷC正常的和安全的內(nèi)襯狀況，同時也就延長了高爐的爐期。參見圖1Α，為中國韶關2500m3高爐安裝熱電偶部位的溫度映像和內(nèi)襯燒蝕記錄；參見圖1B，為中國攀枝花1719m3高爐安裝熱電偶部位的溫度映像及內(nèi)襯燒蝕記 錄；徑向直截面上用黑色實線和虛線標示了相對的基準尺寸；參見圖2，為本發(fā)明沿軸線三個部位上所測溫度結(jié)果，其中高爐圓周上的一個測點 是韶關的；參見圖3，為本發(fā)明攀枝花1號高爐第9弦?guī)A周12點上1、2、3個熱電偶顯示記 錄；參見圖4，為本發(fā)明高爐熱電偶測量電路原理框圖；參見圖5，為本發(fā)明高爐斷面和熱電偶在襯里埋置圖。1、2、3為溫差熱電偶。實施例參見圖2，溫差熱電偶安裝在冷卻器一側(cè)距內(nèi)襯起點17mm的距離上。高爐啟動時溫差熱電偶溫度的平穩(wěn)值等于215°C。常數(shù)b等于78°C。穩(wěn)態(tài)曲線傾角為50度。50度角的 正切為1. 19。內(nèi)襯的起點長度χ。為1200mm。在1200mm長度上溫度的外延值等于1200 17X215°C= 1517°C。把該值代入計算式中，得
<formula>formula see original document page 6</formula>a *自2007年12月22日高爐起動時起測量的誤差為9mm/1200mmX 100%= 0. 75%高爐爐底和下爐缸內(nèi)襯狀況診斷方法已在中國的六座高爐上得以實施-韶關，Ns7、Ns 5 高爐，2005 年、2009 年；-濟南，Ns3 高爐，2006 年；-宣化，Ns2、Ns 3 高爐，2007 年、2008 年；-攀枝花，Ns1高爐，2008年。向爐底和下爐缸的內(nèi)襯中嵌入封閉式的標準熱電偶(溫差電偶)，型號為 B T Π (H H) 2X0. 3 禾口 B T Π (X A) 2X0. 3。溫差熱電偶保護套用專用涂料加以保護，涂料可保護熱電極不被碳化，并保證其 在高爐整個爐期內(nèi)均可工作。各溫差熱電偶借助于延伸線或補償導線連接起來，配備有信 息-計算綜合裝置(高爐控制臺)，該裝置以自動方式探測溫度值和評價內(nèi)襯的狀況。從高爐開爐時刻起連續(xù)測量圖2內(nèi)襯每個點上的溫度值直到溫度達到平穩(wěn)(定 態(tài))為止。然后用外延法推定溫差熱電偶的讀數(shù)，求出傾角的穩(wěn)定正切常數(shù)b并確定下 爐缸一側(cè)碳磚的表面溫度t*。當內(nèi)襯燒蝕時(磨損)溫度值升高，角的正切發(fā)生變化。根據(jù)新的數(shù)值確定內(nèi)襯的外限，所用計算式如下
t*~bAL =--X0,
a *內(nèi)襯周邊和高度每一點均測定外限的變化(下爐缸一側(cè))，根據(jù)這種變化，可恢復 任何時間瞬間下爐缸內(nèi)襯的輪廓形狀?？梢岳斫獾厥牵陨详P于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本 發(fā)明實施例所描述的技術(shù)方案，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明進行 修改或等同替換，以達到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護范圍之 內(nèi)。參考文獻清單1Λ 3. A. HOAKOHAP. 《MoAejiMpoBauMe
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權(quán)利要求
采用溫差電偶測量內(nèi)襯溫度以診斷高爐爐底及下爐缸內(nèi)襯狀況的方法，其特征在于，按如下步驟依次進行i、利用溫差電偶測量爐底及下爐缸整個內(nèi)襯中的溫度；ii、用外延法推定步驟i中溫差電偶的讀數(shù)并確定所述下爐缸一側(cè)內(nèi)襯表面的定常溫度，同時確定內(nèi)襯溫度特性曲線穩(wěn)定傾角的正切，而內(nèi)襯溫度外限座標的變化則用下式確定 <mrow><mi>ΔL</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msup> <mi>t</mi> <mo>*</mo></msup><mo>-</mo><mi>b</mi> </mrow> <msup><mi>a</mi><mo>*</mo> </msup></mfrac><mo>-</mo><msub> <mi>x</mi> <mi>o</mi></msub> </mrow>其中t*為內(nèi)襯的定常溫度；a*為內(nèi)襯溫度曲線穩(wěn)定傾角的正切；xo為外限原點座標；b為座標t-x中內(nèi)襯溫度曲線的豎向位移；iii、根據(jù)所述內(nèi)襯外限座標變化ΔL的符號確定內(nèi)襯是否磨損或壁渣增長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用溫差電偶測量內(nèi)襯溫度以診斷高爐爐底及下爐缸內(nèi)襯 狀況的方法，其特征在于在下爐缸內(nèi)襯軸向上每個點溫差電偶的數(shù)量11 > 3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用溫差電偶測量內(nèi)襯溫度以診斷高爐爐底及下爐缸內(nèi)襯 狀況的方法，其特征在于所述溫差電偶采用標準溫差電偶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用溫差電偶測量內(nèi)襯溫度以診斷高爐爐底及下爐缸內(nèi)襯 狀況的方法，其特征在于所述溫差電偶設有保護套。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用溫差電偶測量內(nèi)襯溫度以診斷高爐爐底及下爐缸內(nèi)襯 狀況的方法，其特征在于所述保護套采用不銹鋼或二氧化硅纖維護套。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用溫差電偶測量內(nèi)襯溫度以診斷高爐爐底及下爐缸內(nèi)襯 狀況的方法，其特征在于所述保護套外配有防護涂料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用溫差電偶測量內(nèi)襯溫度以診斷高爐爐底及下爐缸內(nèi)襯 狀況的方法，其特征在于所述防護涂料采用銅或耐激冷激熱漆。
全文摘要
本發(fā)明屬黑色冶金范疇，尤其涉及一種采用溫差電偶測量內(nèi)襯溫度以診斷高爐爐底及下爐缸內(nèi)襯狀況的方法，按如下步驟依次進行i、利用溫差電偶測量爐底及下爐缸整個內(nèi)襯中的溫度；ii、用外延法推定步驟i中溫差電偶的讀數(shù)并確定所述下爐缸一側(cè)內(nèi)襯表面的定常溫度，同時確定內(nèi)襯特性曲線穩(wěn)定傾角的正切，而內(nèi)襯溫度外限座標的變化則用下式確定其中t*為內(nèi)襯的定常溫度；a*為內(nèi)襯溫度曲線穩(wěn)定傾角的正切；xo為外限原點座標；b為座標t-x中內(nèi)襯溫度曲線的豎向位移；根據(jù)外限座標變化ΔL的符號確定內(nèi)襯是否磨損或壁渣增長。本發(fā)明測量精度高，適應性強，能保證高爐安全可靠運行。
文檔編號G01K7/02GK101798609SQ201010125879
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者劉東業(yè), 馬吉延科B. 申請人:劉東業(yè)