[发明专利]一种电弧炉炼钢在线测量钢液温度的测温系统及测温方法

说明书

技术领域

本发明属于电弧炉炼钢领域，特别涉及一种电弧炉炼钢过程连续或间断式在线测量钢液温度的方法。

背景技术

电弧炉炼钢是目前主要炼钢方法之一，钢液温度对冶炼过程脱磷、脱碳、质量控制及劳动安全至关重要。通常采用“一次性快速热电偶”的方式测量电弧炉内的钢液温度，该方式受测温次数限制，不能连续监控冶炼过程钢液温度的变化，不利于实现电弧炉炼钢冶炼过程的优化及终点控制。

常规的红外测温等非接触测温装置很难有效应用于电弧炉冶炼过程，主要原因在于：电弧炉冶炼过程炉渣喷溅剧烈，电弧炉炉壁、炉顶等部位挂渣后，没有可用于非接触测温的观测窗口；电弧炉炼钢过程中炉膛内炉气烟尘含量高、透光性差，光谱信号的不能稳定穿过；同时熔池表面覆盖泡沫渣，无法测量钢液温度。因此，提供测温窗口，保证高温钢液特征辐射信号传输通道的通畅是实现电弧炉冶炼过程非接触测温的关键。

本发明提出一种电弧炉炼钢过程使用炉壁喷枪在线测量钢液温度的方法，实现电弧炉冶炼过程钢液温度连续或间断式在线测量。

发明内容

本发明的目的是利用电弧炉炉壁喷枪氧气出口可长期保持畅通这一特点，通过喷吹测温气体产生的超音速气体射流，排开炉膛内的含烟炉气，穿透钢液表面的泡沫渣层，在钢液和传感器之间建立起稳定的钢液温度特征信号传输通道，从而实现电弧炉炼钢过程钢液温度连续或间断式在线测量。

本发明的技术方案是：一种电弧炉炼钢在线测量钢液温度的测温系统，其特征在于，该装置包括控制系统、供气系统和采集系统；

所述采集系统包括炉壁喷枪、连接装置、保护玻璃和红外测温传感器；

所述供气系统包括吹扫气源、测温气源、O₂源、吹扫气阀组、测温气阀组和氧气阀组；

所述控制系统包括上位机和信号转换器；

其中，所述炉壁喷枪一端设有拉乌尔喷嘴，另一端与所述连接装置的一端连接，所述炉壁喷枪的侧壁设有循环氧进口，循环水出口，和测温气进口，所述红外测温装置探头传感器设置在所述连接装置的另一端，所述透明保护玻璃设置在所述红外测温传感器与所述连接装置之间的连接处，用于保护所述红外测温传感器，所述连接装置的末端设有吹扫气进口，所述连接装置的侧壁上设有主射流进口，所述O₂源通过氧气阀组分别与所述主射流进口和循环氧进口连通，所述吹扫气源通过所述吹扫气阀组与所述吹扫气进口连通，测温气源通过所述测温气阀组与所述测温气进口连通；所述上位机通过所述信号转换器与所述红外测温装置探头传感器数据连接，所述上位机分别与所述吹扫气阀组、测温气阀组和氧气阀组控制连接。

进一步，该系统还包括集束射流组件，该组件包括天然气源、天然气阀组和连接件，所述连接件设置在所述炉壁喷枪和连接装置之间，所述连接件上设有天然气进口，所述天然气源通过所述天然气阀组与所述天然气进口连通，所述天然气阀组通过数据线与所述上位机连接。

进一步，所述保护玻璃为耐压透明石英玻璃，所述透明石英玻璃耐压值为3.0Mpa。

进一步，所述炉壁喷枪为集束射流型喷枪或超音速喷枪。

本发明的另一目的是提供使用上述电弧炉炼钢在线测量钢液温度的测温系统的测温方法,该方法具体包括以下步骤：

步骤1：电弧炉冶炼过程中，测温系统的氧气阀组通过炉壁喷枪根据工艺要求向电弧炉内正常吹氧脱碳进行冶炼；

步骤2：控制系统发出钢液温度测量信号，测温气阀组启动工作，冶炼模式结束，系统切换至间断性测温模式，确定测温时间为T_c1,T_c1=12-20s，吹扫气阀组工作，吹扫气源通过吹扫通道对保护玻璃进行吹扫，吹扫气流量为Q₁,时间为t_1，清扫结束；

步骤3：控制系统根据电弧炉内的冶炼阶段确定测温气体的供气量；