[发明专利]一种顶吹氧转炉炼钢非接触测温系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及转炉炼钢控温领域，特别是指一种顶吹氧转炉炼钢非接触测温系统及其使用方法。

背景技术

由于现有顶吹氧转炉炼钢未能实现自动适时测温或者温度的自动控制，以至于存在着不合理的繁杂冶炼程序，上述情况进而导致了原材料和能源的浪费。顶吹氧转炉的炉内温度高达1000℃以上，包含有磷、硫和碳等多种杂质。这些杂质以高温气体的形式溅射于炉内，在短时间就完全覆盖非接触测量的光路和窗口。上述情况对顶吹氧转炉炼钢的高温钢水通过红外线非接触测温时，由于高温钢水的上方有大量烟尘，阻挡光路，并且污染测温探头，因此一直没有可行方法来解决。

发明内容

本发明提出一种顶吹氧转炉炼钢非接触测温系统及其使用方法，解决了现有技术中对钢水等高温物体非接触测量干扰多及测定精度差的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种顶吹氧转炉炼钢非接触测温系统，顶吹氧转炉的顶部设置有吹氧导管和废气收集导管，吹氧导管连通顶吹氧转炉的内外部，位于钢水液面的上方，废气收集导管通过废气冷却水池与废气排出口相通，自动控温系统依次包括光学接受系统、双色交叉光路、光电转换单元、A/D模数变换单元、信息处理单元和自动控制系统，在顶吹氧转炉的顶部、与吹氧导管相邻的位置上设置有非接触测温探头，自动控温系统与非接触测温探头相连，非接触测温探头具体为套筒式结构，包括内层管道和外层管道。

优选地，在顶吹氧转炉顶部和内层管道内设有低压吹气导管，低压吹气导管通1.2个大气压的气体；吹氧导管包括水平导管部分和垂直导管部分；非接触测温探头垂直于钢水液面；在顶吹氧转炉内、水平导管部分的外侧和低压吹气导管的外侧设置有冷却水套管。

优选地，光学接受系统具有高的距离口径的S/D比值；双色交叉光路包括两种探测波长互相叠加；光电转换单元包括和探测波长相对应的两种光电器件。

优选地，A/D模数变换单元具有高精度和快转换速度；信息处理单元包括计算方法；自动控制系统包括工业控温装置和显示装置；非接触测温探头具体为红外线测温探头。

优选地，自动控温系统的测温精度为1‰，控温范围为700℃～3000℃，测温时间间隔为50ms。

一种顶吹氧转炉炼钢非接触测温系统的使用方法，包括如下步骤：

1)通过低压吹气导管向钢水方向吹纯净且透明气体，使非接触测温探头到钢水液面之间的光路保持清洁；

2)开始对钢水进行非接触测温，利用自动控温系统双波长交叉法探测钢水的辐射强度；

3)建立钢水辐射测温物理模型，计算双波长交叉法所测得的钢水的辐射强度之比与钢水的温度之间的关系。

优选地，钢水辐射测温物理模型包括钢水辐射强度的表达公式、辐射的相关系数A与B、辐射的相关系数A与B的求解方法和钢水的温度的求解方法，

钢水辐射强度的表达公式具体为：

ψ(λ，Т)＝Aλ^-5(е^B/λТ-1)^-1，

或ψ(λ，Т)＝Aλ^-5е^-B/λТ，

其中ψ(λ，Т)是钢水的辐射强度，λ为辐射波长，T为钢水的温度，A、B为辐射的相关系数。

优选地，辐射的相关系数A与B的求解方法包括如下步骤：

1)测得钢水在温度T₁时，对应辐射波长λ₁、λ₂的辐射强度值ψ₁(λ₁，Т₁)、ψ₂(λ₂，Т₁)；

2)测得钢水在温度T₂时，对应辐射波长λ₁、λ₂的辐射强度值ψ₃(λ₁，Т₂)、ψ₄(λ₂，Т₂)；