一种测量钢包顶渣渣厚的装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地讲，涉及一种能测量钢包顶渣渣厚的装置 及方法。
【背景技术】
[0002] 在炼钢工序中，钢水的带渣量与炼钢操作工艺息息相关，精确测量钢水的带渣量 对炼钢生产的稳定顺行非常重要，目前检测钢水的带渣量普遍采用测渣厚的方法。在现有 技术中，一种方法是利用钢水和炉渣的不同温度来测渣厚。公开号为CN102384731A的中国 专利申请和公开号为CN102397999A的中国专利申请各自公开了如下内容：将两种熔点不 同的金属同时插入钢水内，由于钢水和炉渣的温度不同，钢水和炉渣分别熔化这两种金属， 然后测量这两种金属未熔部分的长度，取差值，即为炉渣渣厚，但由于炉渣和钢液之间有温 度梯度，温度沿着钢液-钢渣界面-炉渣是逐渐降低，随插入时间的不同，高熔点金属的熔 化位置不一定是在炉渣-钢液界面上，熔化位置在钢渣界面上下波动，这给测量结果带来 一定误差，而且高熔点金属的熔化速度一般比较慢，需插入钢水较长时间才能熔化，给操作 带来不便。现有技术中还公开了一种利用炉渣和钢液不同的导电率来测量渣厚的方法。公 开号为CN1196479的中国专利申请将一个不断下降的电极插入炉渣中，测量它的下降距离 和导电率的变化情况，导电率急剧变化的位置为炉渣-空气界面和炉渣-钢液界面，这两个 位置间的距离即为渣厚，但这种方法设备造价昂贵，设备的维护费用也比较高。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种精确测量钢包顶渣渣厚的装置及方 法。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供了一种测量钢包顶渣渣厚的装置，包括：钢管1、 第一金属丝2、第二金属丝3、钢管套4 ;其中，所述第一金属丝2通过第一固定支架5固定 在钢管1的内部，所述第二金属丝3通过第二固定支架6固定在钢管1的外部，所述第一金 属丝2与第二金属丝3均与所述钢管1的轴线平行；所述钢管套4安装在钢管1的前端。
[0005] 上述技术方案中，所述第一金属丝2采用恪点低于1000°C的金属材料制成。
[0006] 上述技术方案中，所述第二金属丝3采用恪点低于400°C的金属制成。
[0007] 上述技术方案中，所述钢管套4的形状为锥形。
[0008] 本发明还提供了一种采用测量钢包顶渣渣厚的装置所实现的测量方法，包括：
[0009] 步骤1)、测量第一金属丝2的固定点和第二金属丝3的固定点之间的距离h1;
[0010] 步骤2)、将测量钢包顶渣渣厚的装置插入钢液中，在这一过程中，所述钢管套4破 开炉渣后进入钢液，然后被钢液烧掉，钢液在大气和炉渣的压力下进入所述钢管1内；钢液 熔化掉与钢液接触的所述第一金属丝2,炉渣熔化掉与炉渣接触的所述第二金属丝3 ;
[0011] 步骤3)、钢管1插入钢液3~4秒钟后立即提起，然后分别测量第一金属丝2的固 定位置与其熔化位置之间的距离h2，第二金属丝3的固定位置与其熔化位置间的距离为h 3; 计算钢管1内钢液和钢管1外炉渣的液位差h4,其中，
[0012] h4=h ^h1-Ii3;
[0013] 步骤4)、计算钢管1内钢液的上升高度h5;其中，
[0014]
[0015] 其中，P #；6表示钢渣的密度；P 表示钢液的密度；
[0016] 步骤5)、将步骤3)计算得到的钢管1内钢液和钢管1外炉渣的液位差h4、步骤4) 计算得到的钢管1内钢液的上升高度h 5相加，得到炉渣渣厚h6;
[0017]
[0018] 本发明具有如下优点：
[0019] (1)本发明的测量钢包顶渣渣厚的装置中的第一金属丝2、第二金属丝3分别与炉 渣和钢液接触，能精确测量到炉渣和钢液面的高度，避开了钢液-钢渣界面-钢渣的温度梯 度，能减少测量渣厚的误差。
[0020] (2)本发明的测量钢包顶渣渣厚的装置中，由于有钢管套4撑开炉渣，第一金属丝 2可以免受炉渣干扰，准确的检测出钢液的液位高度。
[0021] (3)钢管内部固定的第一金属丝2熔点很低，可以迅速被炉渣熔化；钢管外部固定 的第二金属丝3熔点较低，可以迅速被钢液熔化；使得测渣厚所用时间变短，减少工人劳动 强度。
[0022] (4)钢管套4可拆卸，材质廉价，加工工艺简单；钢管可重复使用。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明的测量钢包顶渣渣厚装置的结构示意图；
[0024] 图2是本发明的测量钢包顶渣渣厚装置测量钢包顶渣渣厚过程中的示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明做进一步的说明。
[0026] 参考图1，本发明的测量钢包顶渣渣厚的装置包括：钢管1、第一金属丝2、第二金 属丝3、钢管套4 ;其中，所述第一金属丝2通过第一固定支架5固定在钢管1的内部，所述 第二金属丝3通过第二固定支架6固定在钢管1的外部，所述第一金属丝2与第二金属丝 3均与所述钢管1的轴线平行；所述钢管套4安装在钢管1的前端。
[0027] 下面对该装置中的各个部件做进一步说明。
[0028] 所述第一金属丝2采用熔点低于1000 tC的金属材料制成，如铜、铝、铅、锡等。在一 个实施例中，所述第一金属丝2采用铜丝制成。所述第一金属丝2的长度应保证本发明的 测量钢包顶渣渣厚的装置在操作时，所述第一金属丝2能够接触到钢液。
[0029] 所述第二金属丝3采用熔点低于400°C的金属制成，如铅、锡等。在一个实施例中， 所述第二金属丝3采用铅丝制成。所述第二金属丝3的长度应保证本发明的测量钢包顶渣 渣厚的装置在操作时，所述第二金属丝3能够接触到钢液。
[0030] 所述钢管套4采用具有一定强度、具有一定阻燃性能的材料制成，如硬纸板、塑料 等。所述钢管套4的形状可为锥形，以利于本发明的装置在插入钢水时，钢管套4能撑开钢 包顶部的炉渣并且不会燃烧。
[0031] 下面就采用本发明的测量钢包顶渣渣厚的装置测量钢包顶渣渣厚的方法加以描 述。
[0032] 步骤1)、测量第一金属丝2的固定点和第二金属丝3的固定点之间的距离h1;
[0033] 步骤2)、将本发明的测渣厚装置插入钢液中，在这一过程中，钢管套4破开炉渣后 进入钢液，然后在短时间内迅速被钢液烧掉，钢液在大气和炉渣的压力下进入钢管1内；钢 液熔化掉与钢液接触的第一金属丝2,炉渣熔化掉与炉渣接触的第二金属丝3 ;
[0034] 步骤3)、钢管插入钢液3~4秒钟后立即提起，然后分别测量第一金属丝2的固 定位置与其熔化位置之间的距离h2，第二金属丝3的固定位置与其熔化位置间的距离为h 3; 计算钢管1内钢液和钢管1外炉渣的液位差。
[0035] 假设钢管1内钢液和钢管1外炉渣的液位差为h4，参考图2,可采用如下公式计 算：
[0036] h4= h 2^!-^；
[0037] 步骤4)、计算钢管1内钢液的上升高度；
[0038] 设由于炉渣的静压力，钢管1内钢液上升高度为h5，根据压力平衡方程得下式：
[0039]
[0040] 将该公式加以转换，得到：
[0041 ]
[0042] 其中，P 表示钢渣的密度，可通过测量得到；P ??表示钢液的密度，可通过测量 得到。
[0043] 步骤5)、将步骤3)计算得到的钢管1内钢液和钢管1外炉渣的液位差、步骤4)计 算得到的钢管1内钢液的上升高度相加，得到炉渣渣厚。
[0044] 假设炉渣渣厚为h6，根据图2得下式：
[0045] 炉渣渣厚为：：
。
[0046] 在一个实施例中，制作一件如图1所示的测钢包顶渣装置，第一金属丝2取材为 铜丝，第二金属丝3取材为铅丝，测渣厚前测量出铜丝固定点和铅丝固定点之间的距离为 250mm，在钢管前部安装一个可拆卸的钢管套4,钢管套4的取材为硬纸壳，测渣厚装置插入 钢液过程中，钢管套4破开炉渣，测渣厚装置插入钢液1秒钟后钢管套4迅速被钢水烧掉， 钢液由于大气和炉渣的压力进入钢管内，钢液熔化掉与钢水接触的铜丝，炉渣熔化掉与炉 渣接触的铅丝，钢管插入钢液3秒钟后立即提起，测量铜丝固定位置和熔化位置间的距离 为515mm,测量铅丝固定位置和恪化位置间的距离为220mm,钢管内钢液和钢管外炉渣的液 位差为h 4，计算公式为：
[0047] h4= h ^h1-Ii3= 45mm
[0048] 设炉渣渣厚为h6,取炉渣的密度P炉渔为3. 45g/cm3,取钢液密度P雜夜为7. 8g/cm3 利用以上的炉渣渣后计算公式，并代入匕=45mm，得：
[0049] 炉渣渣厚为：
[0050] 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参 照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方 案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明 的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种测量钢包顶渣渣厚的装置，其特征在于，包括：钢管（I)、第一金属丝（2)、第二 金属丝（3)、钢管套（4);其中，所述第一金属丝（2)通过第一固定支架（5)固定在钢管（1) 的内部，所述第二金属丝（3)通过第二固定支架（6)固定在钢管（1)的外部，所述第一金属 丝（2)与第二金属丝（3)均与所述钢管（1)的轴线平行；所述钢管套（4)安装在钢管（1) 的前端。2. 根据权利要求1所述的测量钢包顶渣渣厚的装置，其特征在于，所述第一金属丝（2) 采用熔点低于1000 °C的金属材料制成。3. 根据权利要求1所述的测量钢包顶渣渣厚的装置，其特征在于，所述第二金属丝（3) 采用熔点低于400°C的金属制成。4. 根据权利要求1所述的测量钢包顶渣渣厚的装置，其特征在于，所述钢管套（4)的形 状为锥形。5. 采用权利要求1-4之一的测量钢包顶渣渣厚的装置所实现的测量方法，包括： 步骤1)、测量第一金属丝（2)的固定点和第二金属丝（3)的固定点之间的距离h1; 步骤2)、将测量钢包顶渣渣厚的装置插入钢液中，在这一过程中，所述钢管套（4)破开 炉渣后进入钢液，然后被钢液烧掉，钢液在大气和炉渣的压力下进入所述钢管（1)内；钢液 熔化掉与钢液接触的所述第一金属丝（2)，炉渣熔化掉与炉渣接触的所述第二金属丝（3); 步骤3)、钢管（1)插入钢液3~4秒钟后立即提起，然后分别测量第一金属丝（2)的固 定位置与其熔化位置之间的距离h2，第二金属丝（3)的固定位置与其熔化位置间的距离为 h3;计算钢管（1)内钢液和钢管（1)外炉渣的液位差h4,其中， h4=h2_hi_h3； 步骤4)、计算钢管（1)内钢液的上升高度h5;其中，其中，P#?表示钢渣的密度；P 表示钢液的密度； 步骤5)、将步骤3)计算得到的钢管（1)内钢液和钢管（1)外炉渣的液位差匕、步骤4) 计算得到的钢管1内钢液的上升高度h5相加，得到炉渣渣厚h6;
【专利摘要】本发明涉及一种测量钢包顶渣渣厚的装置，包括：钢管、第一金属丝、第二金属丝、钢管套；其中，所述第一金属丝通过第一固定支架固定在钢管的内部，所述第二金属丝通过第二固定支架固定在钢管的外部，所述第一金属丝与第二金属丝均与所述钢管的轴线平行；所述钢管套安装在钢管的前端。
【IPC分类】G01B21/08
【公开号】CN105136090
【申请号】CN201510613000
【发明人】江洪广, 刘洪银, 李雪峰, 周振峰, 倪培亮, 王永刚
【申请人】山东钢铁股份有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月23日