一种转炉炉况监测系统的制作方法
【专利摘要】一种转炉炉况监测系统，包括：激光测距装置和控制装置，烟道正对转炉炉口上方的部位具有照射孔，所述照射孔上方安装有激光测距装置，所述激光测距装置的监测端正对烟道的照射孔，所述控制装置与激光测距装置电连接，控制装置根据接收的出钢信号或兑铁信号或空炉信号判断是否开启激光测距装置，如果开启激光测距装置，则激光测距装置将监测的数据传输到控制装置，控制装置根据激光测距装置传输的数据计算出炉渣厚度或炉内液面高度或炉底厚度。该系统可以每炉钢都监测炉底厚度和炉内液面高度，并且还可以监测炉内炉渣厚度。
【专利说明】一种转炉炉况监测系统
【技术领域】
[0001]本发明属于金属冶炼领域的监测设备，尤其涉及一种转炉炉况监测系统。
【背景技术】
[0002]转炉炼钢的方法是是依靠氧化反应脱去铁水中的碳、硅、磷、硫等元素。转炉炼钢过程是复杂的高温反应过程，炉内温度始终保持在约1200-1750摄氏度，其中化学反应产生的烟气，从上方的炉口进入烟道。
[0003]如图1所示，转炉11包括炉帽111、炉身112和炉底，炉身112内部具有炉衬113，炉帽111与炉身具有出钢口 114。如图2所示，转炉炼钢时，按配料要求，将废钢等装入转炉11兑入铁水，加入适量的造渣材料(如生石灰等);加料后，控制氧气喷枪12从炉口插入炉内向铁水14中吹入氧气13，氧气13与高温的铁水发生氧化反应，除去铁水中大部分的碳、硅、磷、硫等，铁水液面上方生成炉渣15 ;当钢水成分、温度同时满足要求时，停止吹炼，提升氧气喷枪12，出钢；出钢时炉体倾斜，钢水从出钢口 114注入钢水包内，同时加入脱氧剂脱氧、调节成分之后进入下一道程序。炼钢时产生的烟气从烟罩16进入烟道，排入烟气处理装置净化回收。
[0004]转炉炼钢是一个复杂的多相高温反应过程，为保障安全、提高炼钢效率及质量，炼钢过程中需监测炉底厚度、炉内液面高度以及炉渣厚度，但是现有技术存在以下缺陷--第一，转炉炉底厚度只能在炉倾角达到80度至100度时测量，然而转炉从O度到80度至100度，再复位到O度需要较长时间，为保证生产率，转炉炉底厚度还不能做到每炉钢监测，存在一定的安全隐患；第二，测量炉内液面高度的方法是利用绑定在氧枪上的铁棒实施机械测量，一般8-15炉钢测量一次，对液面高度的变化反应不及时；第三，目前还没有监测炉渣厚度的方法。
【发明内容】
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[0005]本发明提供的一种转炉炉况监测系统，炉底厚度和炉内液面高度可以做到每炉钢监测，并且还可以监测炉内炉渣厚度。
[0006]为实现上述技术效果，本发明提供一种转炉炉况监测系统，包括:激光测距装置和控制装置，烟道正对转炉炉口上方的部位具有照射孔，所述激光测距装置安装在照射孔上方，所述激光测距装置的监测端正对烟道的照射孔，所述控制装置与激光测距装置电连接，控制装置根据接收的出钢信号或兑铁信号或空炉信号判断是否开启激光测距装置，如果开启激光测距装置，则激光测距装置将监测的数据传输到控制装置，控制装置根据激光测距装置传输的数据计算出炉渣厚度或炉内液面高度或炉底厚度。
[0007]优选的，所述激光测距装置包括:防护壳、激光测距仪、柱形的水冷套管，其中防护壳，具有第一空腔和第二空腔，第一空腔设置有发射孔，第二空腔设置有进光孔和与进光孔正对的出光孔，所述第二空腔的进光孔与第一空腔的发射孔对接，所述第二空腔的出光孔正对所述烟道的照射孔。[0008]第一空腔内安装有激光测距仪，激光测距仪的激光发射端和激光接收端正对所述发射孔。
[0009]第二空腔内设置有柱形的水冷套管，所述水冷套管的管壁内具有蓄水腔以及贯穿第二空腔连通蓄水腔的进水管和出水管，所述水冷套管的管口正对所述发射孔。
[0010]优选的，所述防护壳还具有与第二空腔连接的第三空腔，所述第三空腔设置有进光口和与进光口正对的出光口，进光口与所述第二空腔的出光孔对接，所述第三空腔的侧壁设置有相对的第一进气孔和第二进气孔。
[0011]优选的，所述第三空腔的出光口连接球阀开关。
[0012]优选的，所述球阀开关开口处安装有上法兰，所述烟道具有与上法兰连接的下法兰，所述下法兰将照射孔罩在其内。
[0013]本发明提供的转炉炉况监测系统，包括:安装在烟道上激光测距装置，激光测距装置的激光发射端从烟道的照射孔直射到转炉炉内，激光遇到阻碍物即反射回激光测距仪，激光测距装置在炼钢前、炼钢过程中以及炼钢结束后分别计算与障碍物距离，计算出炉底厚度、炉内液面高度以及炉内炉渣层厚度。 【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为现有转炉炼钢系统的局部示意图；
[0015]图2为现有转炉的结构示意图；
[0016]图3为本发明转炉激光测距装置的第一实施例的结构示意图；
[0017]图4为图3所示实施例的第二空腔、水冷套管的剖视图；
[0018]图5为本发明转炉激光测距装置的第二实施例的结构示意图；
[0019]图6为本发明转炉激光测距装置的第三实施例的结构示意图；
[0020]图7为本发明所述转炉炉况检测系统的工况图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]图3为本发明转炉激光测距装置的第一实施例的结构示意图，参考图3，转炉激光测距装置包括防护壳31、激光测距仪32和柱形的水冷套管33防护壳31包括第一空腔311和第二空腔312 ;激光测距仪32安装在第一空腔311内，柱形的水冷套管33安装在第二空腔312内，第一空腔311底部设置有发射孔313，激光测距仪32的激光发射端和激光接收端正对所述发射孔313 ;第二空腔312的上端与第一空腔311的底部连接，其中第二空腔312上端的进光孔(图中未标注)与第一空腔311底部的发射孔313对接；所述安装在第二空腔内的水冷套管33的管口正对发射孔313，确保激光测距仪32发射激光线无障碍的穿过水冷套管33。
[0023]在第一实施例中，转炉激光测距装置安装或吊装在转炉炉口上方的烟道上，烟道正对转炉炉口处设置有照射孔，监测装置的激光测距仪发射的激光依次经过第二空腔的进光口、水冷套管、第二空腔的出光口以及照射孔射入转炉内。
[0024]在本发明的第一实施例中，如图4所示，水冷套管33由内壁331、外壁332以及设置在内壁331与外壁332之间的蓄水腔333组成，进水管34和出水管35分别贯穿第二空腔312的腔壁连通水冷套管33的蓄水腔333，从出水管35排出。冷水吸收进从烟道照射孔进入第二空腔312的烟气温度，防止烟道内的高温烟气进入第一空腔损坏激光测距仪。
[0025]图5为本发明转炉激光测距装置的第二实施例的结构示意图，参考图5，第三空腔51位于第二空腔312下部，第三空腔51设置有进光口 512和与进光口 512正对的出光口511，进光口 511与所述第二空腔的出光孔对接为一体，第三空腔51的侧壁设置有第一进气孔513，以及设置有与所述第一进气孔相对的第二进气孔514，第一进气孔513与第二进气孔514同时输入氮气，氮气从出光口 511喷出阻碍烟道中的高温烟气进入第二空腔312。显而易见的第三空腔的侧壁可以设置多个进气孔。
[0026]图6为本发明转炉激光测距装置的第三实施例的结构示意图，参考图6，第三空腔的出光口 511连接球阀开关61。当安装或维护激光测距装置时，关闭球阀开关61，隔绝烟道内的高温烟气，防止高温烟气损坏激光测距仪。
[0027]如图6所示，当激光测距装置安装在烟道上时，球阀开关的开口处安装有上法兰62，烟道的照射孔上设置有下法兰63，上法兰62连接的下法兰63。
[0028]图7为本发明炉况监测系统的整体结构示意图，参考图7，转炉71炉口正上方的烟道72设置有正对转炉炉口的照射孔73，本发明所述激光测距装置74安装在照射孔的上方，其激光发射端和激光接收端正对烟道照射孔73。
[0029]当监测炉底厚度变化值时，激光测距装置74发射垂直于水平面的激光穿过烟道照射孔以及转炉炉口，激光射入转炉炉内，遇反射面则反射回激光测距装置。首次测量转炉处于空炉状态，激光遇转炉底部的炉衬反射回激光测距装置，此时，激光的反射距离为基准值a。倾角传感器75实时监测转炉状态，转炉出钢后，倾角传感器监测转炉的倾斜角度，控制装置实时读取倾角传感器监测到的信号，当倾角传感器75判断读取的倾角信号为零度时，控制装置76开启激光测距装置，激光测距装置73向炉底发射激光，激光接触炉底反射回激光测距装置的距离为当前监测值，当前监测值与基准值a的差值即是炉底厚度的变化值。
[0030]本发明所述炉况监测系统除可以监测炉底厚度变化值，还可以监测转炉炉内铁水液面高度以及炉渣厚度，具体方法如下:控制装置判断兑完铁水，转炉顶吹前，开启激光测距装置，激光测距装置74向炉内发射激光，激光遇铁水液面反射回激光测距装置，此时可以确定转炉炉内铁水液面距离激光测距装置距离hl，距离hi与基准值a的差值，即是炉内铁水液面高度h2 ;与测量铁水液面同理，冶炼过程中，激光测距装置测量转炉内炉渣表面与激光测距装置的距离h3，距离hi与距离h3的差值，即是炉渣厚度h4。通过监测炉渣厚度，可以防止炉渣喷溅；以转炉铁水液面高度为基准，精确调整氧气喷枪高度。
[0031]转炉出钢状态判断方法如下:根据转炉大小，在控制装置内预设转炉转角和停留时间，控制装置监测到氧枪停吹信号、转炉倾角达到预设角度后，预设时间内停留状态为转炉出钢状态。
[0032]转炉兑铁状态判断方法如下:根据转炉大小，在控制装置内预设转炉转角和停留时间，控制装置监测到氧枪停吹信号、转炉倾角达到预设角度后，预设时间内停留状态为转炉出钢状态。
[0033]转炉空炉状态判断方法如下:根据转炉大小，在控制装置内预设转炉转角和停留时间，如果转炉偏转超过预设角度，停留预设时间后，再无停留回到O度，为空炉状态。
[0034]以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本【技术领域】的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以`权利要求书为准。
【权利要求】
1.一种转炉炉况监测系统，其特征在于，包括:激光测距装置和控制装置，烟道正对转炉炉口上方的部位具有照射孔，所述激光测距装置安装在照射孔上方，所述激光测距装置的监测端正对烟道的照射孔，所述控制装置与激光测距装置电连接，控制装置根据接收的出钢信号或兑铁信号或空炉信号判断是否开启激光测距装置，如果开启激光测距装置，则激光测距装置将监测的数据传输到控制装置，控制装置根据激光测距装置传输的数据计算出炉渣厚度或炉内液面高度或炉底厚度。
2.根据权利要求1所述的转炉炉况监测系统，其特征在于，所述激光测距装置包括:防护壳、激光测距仪、柱形的水冷套管，其中， 防护壳，具有第一空腔和第二空腔，第一空腔设置有发射孔，第二空腔设置有进光孔和与进光孔正对的出光孔，所述第二空腔的进光孔与第一空腔的发射孔对接，所述第二空腔的出光孔正对所述烟道的照射孔； 第一空腔内安装有激光测距仪，激光测距仪的激光发射端和激光接收端正对所述发射孔； 第二空腔内设置有柱形的水冷套管，所述水冷套管的管壁内具有蓄水腔以及贯穿第二空腔连通蓄水腔的进水管和出水管，所述水冷套管的管口正对所述发射孔。
3.根据权利要求2所述的转炉激光测距装置，其特征在于，所述防护壳还具有与第二空腔连接的第三空腔，所述第三空腔设置有进光口和与进光口正对的出光口，进光口与所述第二空腔的出光孔对接，所述第三空腔的侧壁设置有相对的第一进气孔和第二进气孔。
4.根据权利要求3所述的转炉激光测距装置，其特征在于，所述第三空腔的出光口连接球阀开关。
5.根据权利要求4所述 的转炉激光测距装置，其特征在于，所述球阀开关开口处安装有上法兰，所述烟道具有与上法兰连接的下法兰，所述下法兰将照射孔罩在其内。
【文档编号】C21C5/30GK103695594SQ201210369780
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年9月27日 优先权日:2012年9月27日
【发明者】余健 申请人:余健