[发明专利]在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置

说明书

本发明公开了一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置，以炉缸炉墙内测量点处的电动势信号作为参数，计算机对不同风口和出铁口处的电动势数据进行处理和分析，从而获得和耐材厚度相关信息。测量依据是液态渣铁储存能量的不同，能量在由炉缸内部向外通过炉墙耐火材料传递过程，存在变化规律，测量值为高炉炉缸的耐火材料和炉壳传递能量过程中产生的电动势。本发明装置由计算机数据可视化系统、数据传输线和电动势测量器部分组成，能实现对各测量点电动势直接进行分析和计算。本发明能实时在线监控炉缸炉墙厚度的变化，指导高炉及时进行上下部调节及冷却系统调整，这将有利于从日常操作上监控和实现炉缸的稳定和长寿。

技术领域

本发明涉及一种高炉炉墙厚度测量方法和其装置，特别是涉及一种高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置，应用于高炉监测技术领域。

背景技术

高炉是炼铁的主要设备，由于其黑箱、高压、高温、高煤气的特殊工作环境，获得高炉一些参数的手段非常有限，例如炉缸耐材厚度。炉缸耐材厚度是反映侵蚀情况的重要参数，已成为高炉长寿的限制性环节。

目前炉缸炉墙厚度的测量方法有热电偶测温法和应力波法。热电偶测温利用传热原理建立耐材厚度和温度场的关系式，计算获得炉缸炉墙厚度。随着服役期的增加，损坏的热电偶数量增长，热电偶损坏后无法更换，这导致热电偶测温法在炉役后期无法有效测量炉缸炉墙厚度。应力波法是通过时间和应力波频率分析获得炉缸炉墙厚度。应力波法无法实现对炉缸炉墙厚度的连续监控，此外根据应力波信息计算炉缸炉墙厚度时需要耐材在常温和工作温度下的杨氏模量等信息，因此在标准耐材数据不能使用而使用替代耐材数据的条件下会增大测量误差。热电偶测温法和应力波法虽然已经获得应用，但是因其各自测量炉缸炉墙厚度局限，在炉缸炉墙服役期间无法实现对其厚度的有效测量。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置，通过获取炉缸圆周指定位置上的电动势，得到反映炉缸炉墙厚度的数据，对数据处理、可视化和分析，从而达到高炉稳定顺行和高炉长寿的目的。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下发明构思：

由于比热容、传热系数、导电系数等物质物理性质的差异，炉缸内渣和铁水所具有的能量在经过陶瓷杯、炭砖、捣打料和炉壳的传递过程中，耐火材料所接受的能量存在的一定差异，此差异可以用电动势间接表征。炉缸内渣层和铁水层稳定时，不同厚度的耐火材料所接受的能量差异维持稳定；炉缸内渣层和铁水层变化时，不同厚度的耐火材料所接受的热量差异不稳定。这些稳定和非稳定差异可以用来间接表征耐火材料厚度的变化。

根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：

一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，包括如下步骤：

a.在高炉炉缸设定风口中心水平面高度位置和铁口中心的水平面高度位置的高炉炉缸炉墙位置处，分别对应设置一系列电动势测量点，各电动势测量点位于不同高度层位置，且各电动势测量点分别位于炉墙不同深度的耐火材料和炉壳上，使处于相同高度位置的同层的电动势测量点沿炉缸的水平圆周上对称、均匀分布安装，并且使处于高炉炉缸炉墙同一方位位置的电动势测量点在同层的不同深度的耐火材料和炉壳上等间距分布，从而组成测量器分布测量系统，分别采集高炉炉缸炉墙的对应测量点处电动势信号并输出，作为实时测量值；

b.设置辅助电动势测量点，将其安装在炉缸底部良好接地位置处，辅助电动势测量点的安装垂直深度为200-600mm，采集炉缸底部的电动势信号并输出作为参考值；

c.将在步骤a中采集的电动势信号测量值与在步骤b中采集的电动势信号参考值进行对比分析和计算处理，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息，或得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息和渣铁液面高度变化信息。