[发明专利]一种炉衬测厚系统及方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种测厚系统及其方法，具体是指高温下炉、窑(静止或转动)内衬厚度测量系统及测量方法。

背景技术：

目前，冶金工业有大量的高温冶金炉或储存熔融体的钢包，也有高温旋转的窑、炉，另外如建材工业中的水泥窑、玻璃窑等，这些炉窑用了大量的高温耐火材料，在冶炼和烧成过程中不断地被磨损，为了保护炉、窑设备免受高温损坏，提高炉龄，运行中应了解掌握耐火砖烧损、磨损后的剩余厚度，该厚度应不小于损坏炉子的最小容许厚度，由于在高温下，炉内耐火砖磨损数据无法界定，在实际操作中需通过经验来判断剩余厚度。因此往往由于怕烧坏炉子而将炉子停产更换耐火砖的时间提前，造成不小材料和能量的浪费，更主要的是占用了大量生产时间，使企业效益下降。

因此炉衬测厚(炉内承受烧损、磨损的那层砖的测厚)对于提高炉龄，防止炉子损坏，有效提高生产率，节能降耗起很大的作用。即使一台小型冶金顶吹转炉更换耐火砖，炉龄约2.5个月，停炉、砌炉一年累计占用生产时间两个多月，花销费用60多万元人民币；另如一台40-60m长挥发窑需化100多吨氧化铝或钙镁耐火砖，使用寿命约3个月。如果通过及时了解炉衬厚度，充分利用磨损剩余厚度达1/8寿命，则年节省达3/8以上的炉龄，仅砌筑工程前者每年可省15万多、后者每年可省30万左右。而它对生产率的提高，则比上述节省的效益大得多。全国相当的炉、窑在万座以上，使用1套测定装置可对多台炉窑，它对生产率的提高，降低消耗和能耗是非常可观的。

高温下的炉衬测厚技术是一种特殊的系统测量技术，目前国内外测量炉衬厚度的现行方法有：

1.比较落后的方法是用非常长的钢条捅进去测量，由于悬臂太长，在高温下，伸进炉内部分的杆弯曲，以及膨胀因素，人力难以操作，甚至无力、无法操作。本方法准确度差，且工人劳动不安全，对较大炉、窑不能用。

2.电阻法测炉衬厚度：在炉衬内深度不同各点，预埋多根热电偶，根据炉内、外温差、各点温度及距离，实际找出炉衬厚度影响各埋点温度的相应关系，从而由各点温度及距离推断该处炉衬剩余厚度。本方法只能大致判断该点剩余厚度，而且确定的厚度关系仅对该点有效，处理数据过程复杂。另外，当炉衬测厚要求多点时，埋热电偶数量多(如本钢4#高炉4层，每层8个方向埋设32支FMT传感器，共160个测温点)，磨损损坏也多，监测维护量大。

3.炉壁热流计法：它是通过测定贯通的热材料或炉壁的热流密度来推断炉缸浸蚀状态，由于炉内状况变化比温度变化大，且要早几个小时，这种方法也可使用，但它只能大致判断该点剩余厚度，而且也仅对该点有效，相关问题和2点类似。

4.用光纤测量炉衬厚度：测定方法虽然较先进，但基本的测量思路也需多点埋设，相关问题和2点类似。

5.超声波检测方法：该方法以便携式的移动测量方法，有条件地对炉内壁测距，该方法的缺点是发射角较大，会受炉口，炉内非测定物的反射影响，为减弱此影响，须靠近炉子，从而难以保证测量的环境条件。很难实现全面了解炉内炉衬磨损情况。

6.电磁炉衬测厚仪，这种方法用电磁感应扫描器在停炉冷却后，由工人进去用它扫描，这种方法效益差，为德国EPK公司4100C产品。

国内高炉炉衬测厚的相关专利有：

1.光纤测量高炉炉衬厚度(武钢计控公司)

2.高炉炉衬厚度检测仪表(鞍钢卢明熙、张敬亭)

3.高炉炉衬厚度在线检测装置(包头钢铁学院崔大福、晋伟等1996)

上述技术都是针对静态高炉所应用的方法，且存在固有的缺点。对于旋转的炉、窑的炉衬测厚，国内只采用了对炉壳外表红外线扫描温度的方法，来间接判断炉、窑内耐火砖磨损程度。该方法在气候变化较大时，判断难以正确，且投资较大。

目前有采用激光测距方法测量的。激光光行进时间测距方法有两种，一种为脉冲式直接测量发射与接收脉冲之间的时间延迟T，它主要用于大地远距离测量。另一种是正弦波形式的相位法，频率为f，从相位φ＝2πfT中测得时间延迟T来测距，它属地貌测距，＜1km，现主要用于土木建筑工程。

同时，国外激光器已经大量使用，半导体激光器功率及激光波长也有各种类型，用于穿透高温区的激光器也有，作为迅速发展的抗干扰滤光技术，是激光测定的重要组成，在美国、德国、意大利等发展较好。

发明内容：

本发明的目的旨在提供一种炉衬测厚系统和炉衬测厚方法，直观、简明、快速，在转炉较短的条件下，现场实测炉衬磨损厚度系统精度＜10mm，满足炉衬安全判定要求，且使其达到如下目的：