专利名称：转炉炉衬厚度在线检测方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测在炼钢工艺中所用的转炉的炉衬厚度的方 法及装置，尤其涉及一种对转炉炉衬厚度进行在线检测的方法及其装 置。
背景技术：
转炉炉体由炉壳和炉衬组成，而炉衬主要由工作层和永久层组 成。工作层直接与炉内液态金属、炉渣、炉气接触，不断受到物理的、
机械的和化学的作用，炉衬不断被侵蚀；由于侵蚀不均勻，容易造成 炉衬局部严重破坏，这样就使得炉壳局部温度过高，会造成炉壳严重 变形，甚至漏钢，给生产带来损失。因此，炉衬厚度连续在线快速监 测工作对炼钢生产有着极其重要的作用。
为了延长炉衬寿命，提高转炉的生产率，降低炼钢生产成本，国 内外大多釆用激光测距的方法来测量炉衬表面起伏，掌握炉衬侵蚀情 况，以便进行炉衬的溅渣护炉、投补或喷补处理。但这项技术有下面 三个关键问题需要解决(1)光学和数字滤波需在噪声和强干扰背景 中提取，激光束易发生折射，影响测量结果；(2)各部分信息的时序、 流向及其向中央控制机的协调一致；(3)热气流、钢渣等对测量元件影响较大，极大影响测量值的精度，同等条件下的最大偏差高达50mm。 另外，现有技术中还有通过红外线摄像法、热流计法等手段进行 炉衬的在线厚度测量，这些方法同样存在着测量精度不高的缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工序简单、测量准确性高的 转炉炉衬厚度在线测量方法及其装置。
为解决上述技术问题，本发明釆用如下技术方案 一种转炉炉衬厚度在线检测方法，该方法包括以下步骤
① 采用有限元软件建立转炉数值模型，对转炉炉衬温度和炉衬 厚度进行稳态计算，确定炉衬内温度的分布，设定炉体内温度的测量 点，并得到炉衬温度-厚度参照表；
② 根据步骤①所确定的测量点，在转炉炉衬永久层和转炉炉体 底部埋设热电偶测温装置，对炉衬进行在线连续测温；
③ 根据步骤②所得数据，结合步骤①所得出的炉衬温度-厚度 参照表，反向计算出炉衬厚度；
④ 根据步骤③所得的炉衬厚度决定是否对转炉内炉衬进行修 复处理。
步骤②中热电偶测温装置在转炉的圆周炉衬中沿轴向等密度分 布，在转炉炉底沿径向等密度分布，且转炉的托圈部位处的分布密度 大于其他处的分布密度。
步骤④中所述的修复处理包括投补或喷补处理。一种实施转炉炉衬厚度在线检测方法的装置，包括转炉炉体，在 转炉炉体的炉衬永久层中设有热电偶测温装置，且热电偶测温装置在 转炉的圆周炉衬永久层中沿轴向等密度分布，转炉的托圈部位处的分 布密度大于其他处的分布密度，热电偶测温装置在转炉炉底沿径向等 密度分布。
与现有技术相比，本发明技术具有以下优点
1、 本发明工序简单、测量准确度高。在本发明中，通过有限元 软件建立数值计算模型，得到了转炉炉衬工作层的高温区，通过设置 不同厚度的工作层就能够确定温度场的变化，从而制定出炉衬温度一
厚度参照表；再通过在炉衬永久层和转炉炉体底部埋设热电偶测温装
置，对炉衬进行在线连续测温，利用已有的炉衬温度-厚度参照表反 向计算出炉衬的厚度，然后就决定对转炉的炉衬进行修复，整个工艺
过程简单明了；而且，由于炉况复杂多变，导热是一种热扩散过程， 内部温度及热流变化对炉衬内温度场的影响是经过衰减的，将测温元 件设在炉衬永久层上进行在线直接测量，然后得出工作层厚度，这样 准确性高。
2、 本发明能有效提高转炉的炉龄。在本发明中，在转炉炉衬永 久层和转炉炉体底部均埋设有热电偶测温装置，这些测温装置形成在 线多通道测量温度集成系统，有利于及时找出炉衬需投补或喷补点， 从而有效提高转炉的炉龄。
3、 本发明能有效实现漏钢预警。由于在托圈附近的炉壳散热条
件差，特别是在出钢和出渣时，还受到钢包内钢水和渣罐内炉渣的热辐射，该部位的炉衬容易受到局部侵蚀，造成炉壳损坏，甚至造成漏 钢，因此本发明在托圈附近进行加密设置热电偶测温装置，这样实现 了对该处温度的严格监控，有效防止了漏钢事故的发生，增强了炼钢 生产的安全性。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。 图l是本发明网格划分图。
图2是本发明转炉炉衬厚度在线检测装置的结构示意图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是图2的B-B剖视图。
图5是本发明转炉炉衬厚度在线检测装置的炉衬-炉壳导热系 数图。
图6是本发明转炉炉衬厚度在线检测装置的炉衬-永久层导热 系数图。
图7是本发明转炉炉衬厚度在线检测装置的炉衬-工作层导热 系数图。
图8是本发明转炉炉衬厚度在线检测装置的炉身炉衬测量点温 度对照图。
图9是本发明转炉炉衬厚度在线检测装置的炉底各测温点的原 始温度分布图。
具体实施例方式
一种转炉炉衬厚度在线检测方法，该方法包括以下步骤
① 釆用有限元软件建立转炉数值模型，对转炉炉衬温度和炉衬 厚度进行稳态计算，确定炉衬内温度的分布，设定炉体内温度的测量
点，并得到炉衬温度-厚度参照表；
② 根据步骤①所确定的测量点，在转炉炉衬永久层和转炉炉体
底部埋设热电偶测温装置，对炉衬进行在线连续测温；
(D根据步骤②所得数据，结合步骤①所得出的炉衬温度-厚度
参照表，反向计算出炉衬厚度；
④根据步骤③所得的炉衬厚度决定是否对转炉内炉衬进行修
复处理。
在本实施例中，步骤②中热电偶测温装置在转炉的圆周炉衬永久 层中沿轴向等密度分布，且转炉的托圈部位处的分布密度大于其他处 的分布密度，热电偶测温装置4在转炉炉底沿径向等密度分布，步骤 ④中所述的修复处理包括投补或喷补处理。
一种实施转炉炉衬厚度在线检测方法的装置，包括转炉炉体1， 在转炉炉体1的炉衬永久层2中设有热电偶测温装置4，且热电偶测 温装置4在转炉的圆周炉衬永久层中沿轴向等密度分布，转炉的托圈 部位处的分布密度大于其他处的分布密度，热电偶测温装置4在转炉 炉底沿径向等密度分布，热电偶测温装置4沿炉体径向和轴向的布置 参照图2、图3和图4，本实施例中选用的热电偶测温装置4具体要 求参数如下单支铂铑IO—铂型热电偶，温度范围0~ 1300°C;无固定安装模式；型号WRP-120，WR -121,分度号S;保温管。16~ ①25;总长度300 ~2150mm;置深长度150~ 2000mm;响应时间 r。5<90 补偿导线对应分度号S,长度~ 20,000mm。
在本实施例中，首先釆用AutoCAD绘图软件及有限元分析软件釆 用Ansys6. 0软件，建立如图1所示的转炉二维数学模型，边界条件 的设置如下设定炉衬工作层3的温度为160(TC,炉壳的温度为30 。C，然后对转炉炉衬温度与厚度进行稳态计算，找出两者之间函数关 系，制作炉衬温度-厚度参照表，(参照图8和图9)，上述函数关系 具体的表达式为T产1610.7D卩°'439, T2=1587. 3D2-°5652 ,在表达式中T,表 示炉身炉衬温度、"表示炉身工作层厚度、T2表示炉底炉衬温度、D2 表示炉底工作层厚度。
设置好热电偶测温装置后，热电偶将开始在线连续测温，在本实 施例中选择的测温周期小于2秒，测量结果通过数据釆集系统进行整 理、绘制成炉衬空间温度分布云图，当炉衬温度2初设值时，即需要 进行该区域炉衬进行投补、喷补处理，例如，将炉身炉衬温度的初设 值和炉底炉衬温度的初设值分别设置为938'C和80(TC时，当炉身炉 衬温度^938"C和炉底炉衬温度^0(TC时，就需要对该区域炉衬进行投 补或喷补处理。
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权利要求
1、一种转炉炉衬厚度在线检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤①采用有限元软件建立转炉数值模型，对转炉炉衬温度和炉衬厚度进行稳态计算，确定炉衬内温度的分布，设定炉体内温度的测量点，并得到炉衬温度-厚度参照表；②根据步骤①所确定的测量点，在转炉炉衬永久层和转炉炉体底部埋设热电偶测温装置，对炉衬进行在线连续测温；③根据步骤②所得数据，结合步骤①所得出的炉衬温度-厚度参照表，反向计算出炉衬厚度；④根据步骤③所得的炉衬厚度决定是否对转炉内炉衬进行修复处理。
2、 根据权利要求1所述的转炉炉衬厚度在线检测方法，其特征 在于步骤②中热电偶测温装置在转炉的圆周炉衬永久层中沿轴向等 密度分布，且转炉的托圈部位处的分布密度大于其他处的分布密度， 热电偶测温装置在转炉炉底沿径向等密度分布。
3、 根据权利要求1所述的转炉炉衬厚度在线检测方法，其特征 在于步骤(D中所述的修复处理包括投补或喷补处理。
4、 一种实施权利要求1所述的转炉炉衬厚度在线检测方法的装 置，包括转炉炉体(l)，其特征在于在转炉炉体(l)的炉衬永久层(2)中设有热电偶测温装置，且热电偶测温装置在转炉的圆周炉 衬永久层中沿轴向等密度分布，转炉的托圈部位处的分布密度大于其 他处的分布密度，热电偶测温装置在转炉炉底沿径向等密度分布。
全文摘要
本发明公开了一种转炉炉衬厚度在线检测方法及其装置，检测方法包括以下步骤采用有限元软件建立转炉数值模型，对转炉炉衬温度和炉衬厚度进行稳态计算，确定炉衬内温度的分布，设定炉体内温度的测量点，并得到炉衬温度-厚度参照表；根据步骤①所确定的测量点，在转炉炉衬永久层和转炉炉体底部埋设热电偶测温装置；根据步骤②所得数据，结合步骤①所得出的炉衬温度-厚度参照表，反向计算出炉衬厚度；根据步骤③所得的炉衬厚度决定是否对转炉内炉衬进行修复处理；本发明所采用的装置包括转炉炉体(1)，在转炉炉体(1)的炉衬永久层(2)中设有热电偶测温装置。本发明工序简单、测量准确度高而且能有效提高转炉炉龄。
文档编号G01K1/14GK101514896SQ20081012474
公开日2009年8月26日 申请日期2008年9月2日 优先权日2008年9月2日
发明者崔荣峰, 陈林权 申请人:中冶华天工程技术有限公司