一种钢水连续测温装置及系统的制作方法

本发明涉及金属冶炼领域，更具体地说，涉及一种钢水连续测温装置，还涉及一种包括上述钢水连续测温装置的钢水连续测温系统。

背景技术：

炼钢过程中的温度的控制是炼钢过程中非常重要的一个要素。温度对冶炼过程的影响非常大，如冶炼过程温低容易造成石灰，白云石等辅料结团不化，不利于造渣，影响熔池内脱磷、脱硫的能力，影响着终点出钢成分。冶炼过程温高，不利于对炉渣的控制，容易造成喷溅，提高了金属料消耗，影响着设备安全和成本控制，对环境也有一定的影响。终点温低会导致出钢温度不合格，形成二次补吹，钢水的氧化性提高，吹损增加，合金收得率降低，能耗增加，钢水质量降低，炉况也会有一定的影响。终点温高会导致终点成分难以保证，形成二次补吹，钢水的氧化性提高，吹损增加，合金收得率降低，能耗增加，钢水质量降低，炉况有很大的影响，同时也会会影响整个生产节奏。炼钢环境恶劣，导致要实现在线实时检测钢水温度十分困难，亟待研发一种能够实现实时连续检测转炉炉内钢水温度的新技术。

目前钢水冶炼过程测温主要有副枪测温、倒炉终点测温两种测温方法，钢包采用热电偶探头进行点测。副枪测温法，在吹炼结束前两分钟左右利用副枪系统进行一次测温，然根据模型计算预测终点温度，此方法需要消耗副枪探头，且测温探头成本高。倒炉终点测温法，需要停止吹氧，把炉子倒到一定角度，然后人工利用测温枪插入钢水进行测温，此方法需要人工操作且需要消耗探头。此两种测温方法都不能实现连续测温，且需要每只探头只能测一次，成本较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种钢水连续测温装置，以解决现有钢水测温装置需人工操作且需消耗探头、无法实现连续测温的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述钢水连续测温装置的钢水连续测温系统。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种钢水连续测温装置，包括：

能够对钢水承载装置中的钢水温度进行检测的测温枪；

所述测温枪包括用于对钢水上的渣层进行破渣的吹扫气管和对破渣后的钢水进行测温的测温探头组件，所述测温探头组件包括对钢水进行测温的红外测温探头，所述吹扫气管经吹扫进气管与吹扫动力系统连接。

优选地，所述红外测温探头的光路与所述吹扫气管的中心轴线共线。

优选地，所述测温探头组件还包括罩设于所述红外测温探头的外侧的安装保护筒，所述安装保护筒的尾部分别设有与所述红外测温探头连接的信号线接头和用于对所述红外测温探头降温的冷却气体接口，所述信号线接头和所述冷却气体接口分别与所述安装保护筒可拆卸的固定连接。

优选地，所述吹扫气管和所述红外测温探头间设有管体连接装置，所述管体连接装置与所述吹扫进气管经第一弧形部平行设置，所述第一弧形部的夹角在120°-150°间。

优选地，所述管体连接装置与所述吹扫进气管焊接固定，所述管体连接装置与所述吹扫进气管的焊接处设有用于减小气流阻力的转角部，所述转角部的转角在25°-35°间。

优选地，所述红外测温探头与所述管体连接装置间设有用于防止钢渣进入所述红外测温探头的密封阻隔件。

优选地，所述密封阻隔件具体为密封圈和石英玻璃，所述密封圈和所述石英玻璃依次设于所述管体连接装置与所述红外测温探头间。

优选地，所述吹扫管为双层管筒，所述双层管筒间的中空层设有隔热介质。

优选地，所述吹扫气管包括吹扫管和设于其前端的喷嘴，所述吹扫管与所述喷嘴可拆卸的固定连接，所述喷嘴为出口渐缩型喷嘴，所述出口渐缩型喷嘴的进口处的直径大于出口处的直径且均匀递减。

本发明提供的钢水连续测温装置，能够对钢水承载装置中的钢水温度进行检测的测温枪；测温枪包括用于对钢水上的渣层进行破渣的吹扫气管和对破渣后的钢水进行测温的测温探头组件，测温探头组件包括对钢水进行测温的红外测温探头，吹扫气管经吹扫进气管与吹扫动力系统连接。

应用本发明提供的钢水连续测温装置，通过红外测温探头对钢水承载装置中的钢水进行非接触式远程测量，且在测量之前，可通过吹扫气管对钢水的渣层进行破渣，让红外测温探头直接采集钢水的红外辐射信号，实现转炉炼钢钢水在线连续测温，可根据冶炼流程自动进行实时连续测温，其无需人工操作且节省更换探头的成本。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种钢水连续测温系统，包括上述任一种钢水连续测温装置，还包括用于与钢水连续测温装置的红外测温探头连接的测温仪和用于对钢水连续测温装置的测温枪进行支撑的测温枪支架，该钢水连续测温装置具有上述技术效果，具有该钢水连续测温装置的钢水连续测温系统也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的钢水连续测温系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的测温枪的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的测温枪的剖视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的安装保护筒的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的吹扫气管的结构示意图。

附图中标记如下：

吹扫气管1、喷嘴11、吹扫管12、中空层13、安装保护筒2、线路保护管3、吹扫进气管4、吹扫动力系统5、测温仪6、测温枪支架7、测温枪8、钢水包9、管体连接装置21、密封阻隔件22、红外测温探头23、冷却气体接口24、信号线接头25。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种钢水连续测温装置，以解决现有钢水测温装置需人工操作且需消耗探头、无法实现连续测温的问题。

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做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。

请参阅图1-图5，图1为本发明实施例提供的钢水连续测温系统的结构示意图；图2为本发明实施例提供的测温枪的结构示意图；图3为本发明实施例提供的测温枪的剖视结构示意图；图4为本发明实施例提供的安装保护筒的结构示意图；图5为本发明实施例提供的吹扫气管的结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的钢水连续测温装置，包括能够对钢水承载装置中的钢水温度进行检测的测温枪8；测温枪8包括用于对钢水上的渣层进行破渣的吹扫气管1和对破渣后的钢水进行测温的测温探头组件，测温探头组件包括对钢水进行测温的红外测温探头23，吹扫气管1经吹扫进气管4与吹扫动力系统5连接。其中，钢水承载装置可具体为钢水包9或者转炉等。

一般的，测温枪8一般设置在钢水包9的上方，优选为与钢水包9可拆卸的固定连接，可通过螺纹连接的方式进行固定，吹扫气管1与吹扫动力系统5连接，吹扫动力系统5可优选为风机或者其他动力装置，只要能够达到相同的技术效果即可，其中红外测温探头23与钢水包9设有预设距离以防止高温造成红外测温探头23的变形提高测量成本，红外测温探头23的具体结构可参考现有技术，在此不再赘述。

吹扫动力系统5开启，气流经吹扫进气管4通过吹扫气管1对钢水的渣层进行破渣，红外测温探头23对破渣后的钢水进行非接触式测温。

应用本发明提供的钢水连续测温装置，通过红外测温探头23对钢水承载装置中的钢水进行非接触式远程测量，且在测量之前，可通过吹扫气管1对钢水的渣层进行破渣，让红外测温探头23直接采集钢水的红外辐射信号，实现转炉炼钢钢水在线连续测温，可根据冶炼流程自动进行实时连续测温，其无需人工操作且节省更换探头的成本。

具体的，红外测温探头23的光路与吹扫气管1的中心轴线共线。由此设置，以保证红外测温探头23在对钢水进行测量时其光路的畅通，且探测方向和吹扫气流同轴同方向，可利用吹扫气体的气流进行光路的粉尘等清扫，保证测量光路的清洁。或者在一种实施例中，也可以将红外测温探头23和吹扫气管1并列设置，只要能够保证红外测温探头23的光路能够照射至破渣后的钢水上即可，对其具体位置不作限定，均在本发明的保护范围内。

进一步地，测温探头组件还包括罩设于红外测温探头23的外侧的安装保护筒2，安装保护筒2的尾部分别设有与红外测温探头23连接的信号线接头25和用于对红外测温探头23降温的冷却气体接口24，信号线接头25和冷却气体接口24分别与安装保护筒2可拆卸的固定连接。其中，安装保护筒2可与吹扫气管1固定连接，如焊接等，更为优选地，安装保护筒2的轴线与红外测温探头23的光路所在直线共线，信号线接头25用于将红外测温探头23测量的温度信号传输至相应的上位机，其中上位机可具体为测温仪6，冷却气体接口24喷射冷气对红外测温探头23降温，以防止红外测温探头23温度过高，其中冷却气体接口24可与压缩氮气源连接实现压缩氮气的喷出，安装保护筒2上分别设有用于固定信号线接头25和冷却气体接口24的固定槽，其具体的结构和形状可根据实际需要进行设置。优选地，也可以在红外测温探头23的相应位置处设置温度检测装置，当红外测温探头23的温度达到预设温度值时可控制相应的冷却气体接口24的阀门打开，实现自动降温，或者可通过设置定时器间隔一定时间对红外测温探头23进行降温。

可以理解的是，在信号线接头25和冷却气体接口24外侧套设线路保护管3以进行管路保护，线路保护管可具体为不锈钢管。红外辐射信号传输至测温探头的前置处理板进行处理后通过耐高温信号电缆传输至测温仪6进行模型计算得到钢水温度，测温仪6为rm-cw800s型。

在一种实施例中，吹扫气管1和红外测温探头23间设有管体连接装置21，管体连接装置21与吹扫进气管4经第一弧形部平行设置，第一弧形部的夹角在120°-150°间。由此设置，以减小气流阻力，管体连接装置21分别与吹扫气管1和红外测温探头23连接，进一步地，管体连接装置21与吹扫进气管4焊接固定，管体连接装置21与吹扫进气管4的焊接处设有用于减小气流阻力的转角部，转角部的转角在25°-35°间。转角部减小内部气流阻力，使得通过吹扫进气管4进入的气流能够顺利经转角部和第一弧形部进入至吹扫气管1，且通过吹扫进气管4的管路气流对红外测温探头23的光路进行清洁，其无需额外的光路清洁装置，结构简单。

具体的，红外测温探头23与管体连接装置21间设有用于防止钢渣进入红外测温探头23的密封阻隔件22。可以理解的是，吹扫气管1和红外测温探头23为管路连通状态，为了防止在吹扫钢水渣层时气流及灰尘进入红外测温探头23间，在二者间设置密封阻隔件22，密封阻隔件22优选为密封圈和石英玻璃，密封圈和石英玻璃依次设于管体连接装置21与红外测温探头23间。石英玻璃不会阻隔红外测温探头23的光路，且能够有效阻隔灰尘，当然，在其他实施例中，也可以根据需要选择合适的密封阻隔件22。

进一步地，吹扫管12为双层管筒，双层管筒间的中空层13设有隔热介质。隔热介质可具体为隔热棉，双层管筒的通气管直径可以为20-28mm，中空层13间隙2-4mm，由此设置以防止吹扫管12温度过高，将高温传递至吹扫进气管4导致管体变形等问题。

在上述各实施例的基础上，吹扫气管1包括吹扫管12和设于其前端的喷嘴11，吹扫管12与喷嘴11可拆卸的固定连接，喷嘴11为出口渐缩型喷嘴11，出口渐缩型喷嘴11的进口处的直径大于出口处的直径且均匀递减。

吹扫管12与喷嘴11优选为螺纹连接，喷嘴11出口直径为16-25mm，减缩长度为60-75mm，减缩型喷嘴11增加吹扫气体的冲击力度，便于以较小进气量实现破渣，节省吹扫成本。

该装置的红外测温探头23具有高的距离系数，光学聚焦系统体积小，测温精度为±5℃，测温范围为600℃-1800℃，辐射率在0-1之间可调。

在一种具体的实施方式中，红外测温探头23安装在测温枪头处，安装位置如图4所示，其红外测温探头23的光路与氧枪射流的中心轴同轴，在测温枪8吹气的过程中利用测温枪8射流吹开钢渣，清洁光路。红外测温探头23检测到氧枪射流冲击坑处的钢水的红外辐射，经红外测温探头23聚焦后通过信号传输线传输给rm_cw800s测温仪6表，rm_cw800s测温仪6表将钢水辐射信号转换成钢水辐射能量动态数字信号(0-10v)，建立钢水辐射测温模型得出钢水实时温度。

工作流程为：

1)按照系统现场布置要求，完成所有电气连接。打开电源和系统软件，系统进行自检后进入待测量模式。

2)待测量模式下，系统实时监测冶炼开始信号，当监测到冶炼开始信号，系统自动开启温度测量。

3)在测温模式下系统实时测定钢水的温度，并传送至主控室上位机进行显示；并同时监测冶炼是否结束，如果结束，系统自动进入待测量模式，如冶炼未结束系统继续进行钢水温度测定。

基于上述实施例中提供的钢水连续测温装置，本发明还提供了一种钢水连续测温系统，还包括用于与钢水连续测温装置的红外测温探头23连接的测温仪6和用于对钢水连续测温装置的测温枪8进行支撑的测温枪支架7，且该系统中包括主控装置和显示器，主控装置可根据钢水连续测温装置发送的钢水温度信号进行相应的操作，显示器用于显示钢水连续测温装置发送的钢水温度值，其具体的结构及连接关系可参考现有技术，在此不再赘述，由于该钢水连续测温系统采用了上述实施例中的钢水联系测温装置，所以该钢水连续测温系统的有益效果请参考上述实施例。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。