高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置及其应用系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置及其应用系统和方法，属于高炉热风系统技术领域。本发明包括上、下压板、压头和压力传感器；上、下压板的工作面相对；压力传感器底端面紧贴下压板的工作面设置，感应端抵紧压头的底端面；压力传感器连接高炉控制系统。应用系统包括4套应力装置，分成2组，在作为热风总管和热风炉之间拉杆的2段H型钢两侧对称设置，2段H型钢通过法兰固定连接；每组应力装置在法兰的上、下对称式设置，并通过螺栓穿过2个上压板、2个下压板和2个法兰将2套高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置固定在一起。本发明通过在拉杆连接点设置应力装置采集应力变化数据并分析数据，达到将应力变化量化的目的。
【专利说明】
高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置及其应用系统和方法
技术领域
[0001]本发明属于高炉热风系统技术领域，尤其涉及一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置及其应用系统和方法。
【背景技术】
[0002]在高炉炼铁技术的发展历史中，热风炉的成功应用无疑具有特殊的地位。高炉使用热风冶炼为节约储量有限的冶金焦、降低能源消耗、提高高炉产量、降低钢铁成本方面起到了重要作用；同时也提高了能源的利用率、减少了CO2的排放，对环境保护有着重要且积极的影响。因此不断的提高热风的温度、压力是高炉热风炉技术进步的主要方向。随着技术进步，热风温度已经由最初的149°C发展到最高1300°C的水平，热风炉炉内最高温度达到了1450°C，炉内压力最高0.5MPa。如何安全的输送数量巨大、超高温度和压力的热风，是热风炉技术的一个重要环节。如果没有处理好热风管道的问题，在生产过程中容易出现管道过热、烧红甚至烧穿、爆炸的恶性事故，造成重大人员伤亡的惨剧。出现以上事故的一个主要原因就是热风管系受力的拉杆设计不完善，不能有效的控制、调整，解决受热膨胀、盲板力带来的影响，从而导致钢结构疲劳变形、发生事故。
[0003]大型高炉的4座热风炉通常是单列式布置，热风总管在交替送风的工作中，其钢壳的位移量如果高达20?30mm(现都采用4?拉杆结构形式)后，往往会造成补偿器失效、耐材脱落、总管烧穿恶性事故。
[0004]经检索，中国专利，申请号:201410225552.2，公布日:2014.08.06，公开了一种热风管道三角形柔性大拉杆装置，属于高炉顶燃式热风炉技术领域。包括:热风总管、热风支管、热风支管补偿器、热风阀、热风炉炉壳。在热风炉炉壳上设置热风炉炉壳加强环，在热风支管与热风总管连接的三岔口位置设置热风管道上大拉杆支座，然后利用两组呈三角形布置的柔性大拉杆将热风炉炉壳加强环和柔性大拉杆支座连接成一体，连接方式采用焊接或螺栓连接。为方便连接可以设置连接板。该专利优点在于，能够有效吸收热风炉炉壳上涨，减少管壳和炉壳的应力，提高热风炉和管道的安全性，特别适用于热风出口较高、炉壳上涨量较大的顶燃式热风炉。但该专利对应力变化没有办法量化，对于应力的调节没有针对性，只能根据经验调节拉杆拉力，如果调节不够或调节过度，对于热风炉和管道的连接还是容易产位移而产生事故风险。
【发明内容】
[0005]1.发明要解决的技术问题
[0006]针对现有技术中存在的单列式热风炉和热风管由于应力变化造成错位而产生事故风险、应力变化不能量化的问题，本发明提供了一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置及其应用系统和方法。它通过在拉杆连接点设置应力装置采集应力变化数据并分析数据，达到将应力变化量化的目的。
[0007]2.技术方案
[0008]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:
[0009]—种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置，包括上压板和下压板，还包括压头和压力传感器;所述上压板和下压板的工作面相对;所述压力传感器底端面紧贴下压板的工作面设置，感应端抵紧压头的底端面，压头的上表面和上压板的工作面紧密接触后，通过螺栓固定压紧;压力传感器通过无线或有线连接外部高炉控制系统。用于单列式热风炉热风出口应力的检测，解决了如何将应力变化量化的问题，为单列式热风炉热风出口应力的调节打下良好的基础；
[0010]优选地，所述下压板中间径线上开有定位槽，和法兰中间径线上设置的定位块配合设置，提高应力变化数据采集的准确性和各点数据采集的一致性。
[0011]优选地，还包括在下压板和压力传感器底端面之间设置的垫板，垫板可以是多种规格或多个，能够根据需要调节上下板间距，提高本装置的通用性。
[0012]优选地，所述压力传感器的预紧力320吨，满足热风炉出口应力变化的高强度检测;所述上压板、下压板和压头的工作面的平整度在0.5mm以内，以便于尽量消除压力传感器采集数据的干扰因素，进一步提高数据的准确性。
[0013]—种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统，所述高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置共计4套，分成2组，在作为热风总管和热风炉之间拉杆的2段H型钢两侧对称设置，2段H型钢通过法兰固定连接;每组高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置在法兰的上、下对称式设置，并通过螺栓穿过2个上压板、2个下压板和2个法兰将2套高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置固定连接在一起，4套应力装置上下左右对称设置，协同作用，能够尽可能的避免应力中横向力波动产生的不良影响，4个数据可以通过分析、平均等手段来确定该处的应力变化规律，并为单列式布置的4座热风炉不同工作状态下寻找整个系统的应力变化规律和最终做出调整方案打下良好的数据基础。
[0014]优选地，所述螺栓为双头螺栓，能够上下对称式固定;数量为偶数，对称式使用，保持整个检测工作面的对称，进一步保证数据采集的准确性。
[0015]优选地，所述法兰为长椭圆板状，将应力变化得以放大，中部用对称的两排螺栓将两段H型钢固定连接，两头呈对称的半圆状，分别由对称的2套高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置夹紧后，用螺栓对称式固定，长椭圆板状法兰，两端为对称式结构，能够对称式固定和连接应力检测装置，还能将应力变化得以放大，提高数据采集的准确性。
[0016]一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统的应用方法，步骤为:
[0017]步骤一、绑定:在热风支管的两侧用互相固定连接的H型钢将热风炉及热风总管作为拉杆绑定，形成箱形绑定结构;单列式热风炉共计4个，使用4组箱形绑定结构分别绑定；
[0018]步骤二、应力装置的安装:在每组绑定结构中，分别在热风支管的两侧选择两段H型钢的法兰的连接处，法兰的外伸的半圆端头两侧，由对称的2套高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置夹紧后，用螺栓对称式固定；
[0019]步骤三、压力传感器的外接:将压力传感器通过无线或有线连接外部高炉控制系统；
[0020]步骤四、采集数据:采集32个压力传感器的数据；
[0021]步骤五、数据分析:结合综合分析数据，调整箱形绑定结构，使4个单列式热风炉、热风总管和热风支管处于相对平衡状态。
[0022]通过H型钢形成的箱形绑定结构将热风炉及热风总管绑定，结构稳定，并协同应力装置的对称式上下左右安装，一个保持数据采集过程中的稳定，一个进行数据采集，避免了热风出口切向力的影响，保证了整个单列式热风炉系统热风出口应力变化量化的准确性；32个压力传感器的数据的同步分析，进而调整箱形绑定结构，使4个单列式热风炉、热风总管和热风支管处于相对平衡状态，使得热风总管在交替送风的工作中，其钢壳的位移量控制在5?8mm，保补偿器不失效、耐材不脱落、总管不烧穿，直到高炉的大、中修。
[0023]优选地，步骤四中，同时采集热风口的温度数据，并在步骤五中同时分析总结，结合热风口的温度数据进行分析，进一步提高应力变化规律判断的准确性。
[0024]优选地，应用于热风管1200°C以上的热风，450Kpa以上风压，H型钢作为拉杆和应力检测装置进行检测，两者余量都非常大，而且，还可以进行一定比例的提高，温度越高，风压越大，本应用系统越适合应用。
[0025]3.有益效果
[0026]采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0027](I)本发明的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置，通过在上压板和下压板之间设置压头和压力传感器，用于单列式热风炉热风出口应力的检测，解决了如何将应力变化量化的问题，为应力的调节打下良好的基础；
[0028](2)本发明的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置，定位槽和定位块配合设置，提高应力变化数据采集的准确性和各点数据采集的一致性；
[0029](3)本发明的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置，垫板的设置，根据需要调节上下板间距，提高本装置的通用性；
[0030](4)本发明的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置，压力传感器的预紧力3 20吨，满足应力变化的高强度检测;工作面的平整度在0.5mm以内，尽量消除压力传感器采集数据的干扰因素，进一步提高数据的准确性；
[0031](5)本发明的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统，4套应力装置上下左右对称设置，协同作用，能够尽可能的避免应力中横向力波动产生的不良影响，4个数据可以通过分析、平均等手段来确定该处的应力变化规律，并为单列式布置的4座热风炉不同工作状态下寻找整个系统的应力变化规律和最终做出调整方案打下良好的数据基础；
[0032](6)本发明的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统，螺栓为双头螺栓，能够上下对称式固定;数量为偶数，对称式使用，保持整个检测工作面的对称，进一步保证数据采集的准确性；
[0033](7)本发明的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统，长椭圆板状法兰，两端为对称式结构，能够对称式固定和连接应力检测装置，将应力变化得以放大，提高数据采集的准确性；
[0034](8)本发明的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统的应用方法，通过H型钢的箱形绑定结构将热风炉及热风总管绑定，结构稳定，并协同应力装置的对称式上下左右安装，一个保持数据采集过程中的稳定，一个进行数据采集，避免了热风出口切向力的影响，保证了整个单列式热风炉系统热风出口应力变化量化的准确性;32个压力传感器的数据的同步分析，进而调整箱形绑定结构，使4个单列式热风炉、热风总管和热风支管处于相对平衡状态，使得热风总管在交替送风的工作中，其钢壳的位移量控制在5?8mm，保补偿器不失效、耐材不脱落、总管不烧穿，直到高炉的大、中修。
[0035](9)本发明的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统的应用方法，结合热风口的温度数据进行分析，进一步提高应力变化规律判断的准确性；
[0036](10)本发明的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统的应用方法，H型钢作为拉杆和应力检测装置进行检测，两者余量都非常大，而且，还可以进行一定比例的提高，应用于热风管1200 °C以上的热风，450Kpa以上风压，温度越高，风压越大，本应用系统越适合应用。
【附图说明】
[0037]图1为本发明的高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统的结构示意图；
[0038]图2为本发明的高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统的俯视图。
[0039]示意图中的标号说明:1、上压板;2、下压板;3、压头;4、压力传感器;5、螺栓;6、定位块;7、法兰;8、H型钢;9、垫板;21、定位槽。
【具体实施方式】
[0040]为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
[0041 ] 实施例1
[0042]本实施例的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置，包括上压板I和下压板2，还包括压头3和压力传感器4;所述上压板I和下压板2的工作面相对，间距为166mm;所述压力传感器4底端面紧贴下压板2的工作面设置，感应端抵紧压头3的底端面，压头3的上表面和上压板I的工作面紧密接触后，通过螺栓5固定压紧，螺栓5型号为M36;压力传感器4通过无线或有线连接外部高炉控制系统，用于单列式热风炉热风出口应力的检测，解决了如何将应力变化量化的问题，为单列式热风炉热风出口应力的调节打下良好的基础，也成为了可能。
[0043]实施例2
[0044]本实施例的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置，具体结构基本同实施例I，改进之处在于:所述下压板2中间径线上开有定位槽21，和法兰7中间径线上设置的定位块6配合设置，提高应力变化数据采集的准确性和各点数据采集的一致性。还包括在下压板2和压力传感器4底端面之间设置的垫板9，垫板可以是多种规格或多个，能够根据需要调节上下板间距，提高本装置的通用性。所述压力传感器4的预紧力320吨，满足热风炉出口应力变化的高强度检测;所述上压板1、下压板2和压头3的工作面的平整度在0.5_以内，以便于尽量消除压力传感器采集数据的干扰因素，进一步提高数据的准确性。
[0045]实施例3
[0046]本实施例的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统，如图1所示，应用实施例2的高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置共计4套，分成2组，在作为热风总管和热风炉之间拉杆的2段H型钢8两侧对称设置，2段H型钢8通过法兰7固定连接;每组高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置在法兰7的上、下对称式设置，并通过螺栓5穿过2个上压板1、2个下压板2和2个法兰7将2套高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置固定连接在一起，4套应力装置上下左右对称设置，协同作用，能够尽可能的避免应力中横向力波动产生的不良影响，4个数据可以通过分析、平均等手段来确定该处的应力变化规律，并为单列式布置的4座热风炉不同工作状态下寻找整个系统的应力变化规律和最终做出调整方案打下良好的数据基础。
[0047]实施例4
[0048]本实施例的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统，具体结构基本同实施例3，不同之处在于:螺栓5为双头螺栓，能够上下对称式固定;数量为偶数，对称式使用，保持整个检测工作面的对称，进一步保证数据采集的准确性。如图2所示，法兰7为长椭圆板状，宽度为350mm，长度为1250mm;中部用对称的两排螺栓将两段H型钢8固定连接，两头呈对称的半圆状，直径为350mm，分别由对称的2套高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置夹紧后，用螺栓5对称式固定，H型钢8规格为340mm*630mm*6800mm;长椭圆板状法兰，两端为对称式结构，能够对称式固定和连接应力检测装置，提高数据采集的准确性。
[0049]本实施例的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统的应用方法，步骤为:
[0050]步骤一、绑定:在热风支管的两侧用互相固定连接的H型钢8将热风炉及热风总管作为拉杆绑定，形成箱形绑定结构；单列式热风炉共计4个，使用4组箱形绑定结构分别绑定，每组箱形绑定结构用两根由H型钢8连接而成的拉杆和热风炉、热风总管围成，热风支管位于两根拉杆之间；
[0051]步骤二、应力装置的安装:在每组绑定结构中，分别在热风支管的两侧选择两段H型钢8的法兰7的连接处，法兰7的外伸的半圆端头两侧，由对称的2套高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置夹紧后，用螺栓5对称式固定；
[0052]步骤三、压力传感器的外接:将压力传感器4通过无线或有线连接外部高炉控制系统；
[0053]步骤四、采集数据:采集32个压力传感器4的数据；
[0054]步骤五、数据分析:结合综合分析数据，调整箱形绑定结构，使4个单列式热风炉、热风总管和热风支管处于相对平衡状态。
[0055]通过H型钢形成的箱形绑定结构将热风炉及热风总管绑定，结构稳定，并协同应力装置的对称式上下左右安装，一个保持数据采集过程中的稳定，一个进行数据采集，避免了热风出口切向力的影响，能够应用于热风管1200 °C以上的热风，450Kpa以上风压，保证了整个单列式热风炉系统热风出口应力变化量化的准确性；32个压力传感器的数据的同步分析，进而调整箱形绑定结构，使4个单列式热风炉、热风总管和热风支管处于相对平衡状态，使得热风总管在交替送风的工作中，其钢壳的位移量控制在5?8mm，保补偿器不失效、耐材不脱落、总管不烧穿，直到高炉的大、中修。
[0056]实施例5
[0057]本实施例的一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统及其应用方法，基本结构和应用步骤同实施例4，改进之处在于:步骤四中，同时采集热风口的温度数据，并在步骤五中同时分析总结，结合热风口的温度数据进行分析，进一步提高应力变化规律判断的准确性，可以提高压力传感器4的预应力至60T，加大H型钢的规格，能够应用于热风管1400 °C以上的热风，600Kpa以上风压的单列式热风炉。
[0058]以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置，包括上压板(I)和下压板(2)，其特征在于，还包括压头(3)和压力传感器(4);所述上压板(I)和下压板(2)的工作面相对;所述压力传感器(4)底端面紧贴下压板(2)的工作面设置，感应端抵紧压头(3)的底端面，压头(3)的上表面和上压板(I)的工作面紧密接触后，通过螺栓(5)固定压紧;压力传感器(4)通过无线或有线连接外部高炉控制系统。2.根据权利要求1所述的高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置，其特征在于:所述下压板(2)中间径线上开有定位槽(21)，和法兰(7)中间径线上设置的定位块(6)配合设置。3.根据权利要求2所述的高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置，其特征在于:还包括在下压板(2)和压力传感器(4)底端面之间设置的垫板(9)。4.根据权利要求2所述的高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置，其特征在于:所述压力传感器(4)的预紧力320吨；所述上压板(I)、下压板(2)和压头(3)的工作面的平整度在0.5mm以内。5.—种权利要求2所述的高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统，其特征在于:所述高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置共计4套，分成2组，在作为热风总管和热风炉之间拉杆的2段H型钢(8)两侧对称设置，2段H型钢(8)通过法兰(7)固定连接;每组高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置在法兰(7)的上、下对称式设置，并通过螺栓(5)穿过2个上压板(1)、2个下压板(2)和2个法兰(7)将2套高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置固定连接在一起。6.根据权利要求4所述的高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统，其特征在于:所述螺栓(5)为双头螺栓，数量为偶数，对称式使用。7.根据权利要求6所述的高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统，其特征在于:所述法兰(7)为长椭圆板状，中部用对称的两排螺栓将两段H型钢(8)固定连接，两头呈对称的半圆状，分别由对称的2套高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置夹紧后，用螺栓(5)对称式固定。8.—种权利要求7所述高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统的应用方法，其特征在于:步骤为: 步骤一、绑定:在热风支管的两侧用互相固定连接的H型钢(8)将热风炉及热风总管作为拉杆绑定，形成箱形绑定结构;单列式热风炉共计4个，使用4组箱形绑定结构分别绑定； 步骤二、应力装置的安装:在每组绑定结构中，分别在热风支管的两侧选择两段H型钢(8)的法兰(7)的连接处，法兰(7)的外伸的半圆端头两侧，由对称的2套高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置夹紧后，用螺栓(5)对称式固定； 步骤三、压力传感器的外接:将压力传感器(4)通过无线或有线连接外部高炉控制系统； 步骤四、采集数据:采集32个压力传感器(4)的数据； 步骤五、数据分析:结合综合分析数据，调整箱形绑定结构，使4个单列式热风炉、热风总管和热风支管处于相对平衡状态。9.根据权利要求8所述高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统的应用方法，其特征在于:步骤四中，同时采集热风口的温度数据，并在步骤五中同时分析总结。10.根据权利要求8所述高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置的应用系统的应用 方法，其特征在于:应用于热风管1200 °C以上的热风，450Kpa以上风压。
【文档编号】C21B9/10GK106086273SQ201610715602
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月24日
【发明人】廖海欧, 严华, 徐兆春, 龚杰, 高安阳, 王成伟, 潘龙博, 江济, 王徐鹏, 张鹏, 王成, 张明忠, 葛国华, 娄堆钻
【申请人】安徽马钢重型机械制造有限公司