本發(fā)明屬于金屬冶煉，具體是一種用于煉鋼過程鋼液溫度檢測的非接觸式測溫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電弧爐煉鋼過程中伴隨著多種能量的相互作用和熱量的傳輸，完成了以廢鋼為主的金屬爐料向溫度和化學(xué)成分合格的高溫液態(tài)鋼水的轉(zhuǎn)變。冶煉過程中，電機輸入的電能、鐵水物理熱、元素氧化形成的化學(xué)熱等諸多能量在熔池內(nèi)相互作用，促進廢鋼等固態(tài)爐料的熔化相變和成分變化。大部分能量被熔池吸收后，熔池溫度隨之升高。隨著冶煉的進行，熔池溫度不斷波動變化。熔池溫度直接影響電弧爐冶煉過程的供氧、供電、輔料投加和噴吹等操作和冶煉進程，決定著最終溫度和化學(xué)成分合格的鋼水的產(chǎn)品質(zhì)量。

2、常規(guī)熔池測溫方法通過現(xiàn)場操作人員采用工業(yè)用熔煉測溫槍從爐門口進行過程測溫，采用測溫槍插入深度處的測溫點的溫度作為整個熔池的溫度，以此來明確熔池鋼液的溫度。此種檢測方法依靠人工測溫，近距離接觸高溫場合，安全風險大，易遭受高溫熱損傷，且檢測獲取的鋼液溫度僅能代表熔池內(nèi)局部區(qū)域的溫度，并未考慮熔池溫度場分布不均勻的影響，獲取的溫度數(shù)據(jù)也不能代表整個鋼液熔池的溫度，存在誤差大等弊端。

3、為解決此問題，避免人工測溫的安全問題，常采用非接觸式測溫方法獲取熔池鋼液溫度。此種方法，可以同時獲取熔池高溫液面多個測點的溫度，能實時反饋熔池液面的溫度信息。然而電弧爐冶煉過程中，鋼液面上部覆蓋著渣液。普通紅外測溫裝置只能獲取渣液的溫度，而其下部鋼液的溫度信號則被遮擋。因此采用此方法獲取的溫度信號仍然與真實的鋼液溫度存在一定的差異性，難以準確實時獲取鋼液溫度，不能反饋控制和指導(dǎo)實際的供氧供電等操作。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于煉鋼過程鋼液溫度檢測的非接觸式測溫系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中提出的問題。

2、提供一種用于煉鋼過程鋼液溫度檢測的非接觸式測溫系統(tǒng)，包括：

3、電弧爐；

4、蒸汽發(fā)生器；

5、電解水系統(tǒng)，其包括電解水裝置以及電解池，所述電解水裝置設(shè)置于電解池內(nèi)；

6、活塞式氧氣壓縮裝置，其通過第一活塞隔絕形成第一蒸汽容納腔以及氧氣容納腔，所述第一蒸汽容納腔與蒸汽發(fā)生器連通，所述氧氣容納腔與電解水裝置的正極端連通；

7、活塞式氫氣壓縮裝置，其通過第二活塞隔絕形成第二蒸汽容納腔以及氫氣容納腔，所述第二蒸汽容納腔與蒸汽發(fā)生器連通，所述氫氣容納腔與電解水裝置的負極端連通；

8、若干非接觸式測溫裝置，若干所述非接觸式測溫裝置一端分別與氧氣容納腔以及氫氣容納腔連通且另一端與電弧爐的內(nèi)部連通。

9、作為本發(fā)明進一步的實施例：所述非接觸式測溫裝置包括主氧射流管道、環(huán)氧射流管道以及測溫內(nèi)管，所述主氧射流管道的輸入端與氧氣容納腔連通，所述測溫內(nèi)管用于測量溫度，所述環(huán)氧射流管道環(huán)設(shè)于主氧射流管道的外圍且一端與主氧射流管道連通。主氧射流管道通過狹長的管道使氧氣壓縮形成核心段噴出對浮渣進行吹掃。主氧射流管道內(nèi)的少量氧氣流則進入環(huán)氧射流管道內(nèi)，在環(huán)形結(jié)構(gòu)的限制下在核心段氧氣射流外圍形成環(huán)氣，減緩超音速氧氣射流的衰減，起到維持射流核心段長度和穿透力的作用。

10、作為本發(fā)明進一步的實施例：所述主氧射流管道是由管道入口、管道縮口以及管道出口所組成的噴管結(jié)構(gòu)。主氧射流管道通過逐漸收縮又逐漸擴張的結(jié)構(gòu)形成拉瓦爾噴管，加快氧氣氣流的流速，使氧氣射流達到超音速狀態(tài)噴出。

11、作為本發(fā)明進一步的實施例：所述非接觸式測溫裝置還包括環(huán)氫射流管道，所述環(huán)氫射流管道環(huán)設(shè)于主氧射流管道的外圍，所述環(huán)氫射流管道一端與氫氣容納腔連通且另一端與電弧爐內(nèi)部連通。環(huán)氫射流管道通過環(huán)狀結(jié)構(gòu)使氫氣在氧氣射流核心段外圍形成環(huán)氣，以強化氧氣射流核心段的長度和穿透力。環(huán)氫能夠與環(huán)氧射流管道噴出的環(huán)氧發(fā)生燃燒反應(yīng)，此燃燒反應(yīng)相較于單一的環(huán)氧作用，維持和增強超音速氧氣射流的核心段長度和穿透力的作用更強。

12、作為本發(fā)明進一步的實施例：所述測溫內(nèi)管包括測溫探頭、探頭內(nèi)管冷卻腔、冷卻水進口管道以及冷卻水出口管道，所述冷卻水進口管道與冷卻水出口管道分別與探頭內(nèi)管冷卻腔連通。通過冷卻水進口管道向探頭內(nèi)管冷卻腔輸入冷卻水，對測溫探頭進行冷卻降溫，然后通過冷卻水出口管道排出，實現(xiàn)冷卻水的流通，對測溫探頭以及信號輸出元件進行保護，保證測溫的準確性。

13、作為本發(fā)明進一步的實施例：還包括供水箱，所述供水箱分別用于向蒸汽發(fā)生器以及電解池供水，所述冷卻水進口管道與供水箱連通，所述冷卻水出口管道與電解池連通。供水箱的冷卻水供給探頭內(nèi)管冷卻腔進行冷卻后本身會升溫，升溫后的水排入電解池中進行電解，能夠加快制氧和制氫的速度(電解水溫度越高，效率越高)。

14、作為本發(fā)明進一步的實施例：還包括電解池乏汽管路以及氧氣輸送管路，所述電解池乏汽管路一端與電解池連通且另一端分別與第一蒸汽容納腔以及第二蒸汽容納腔連通，所述氧氣輸送管路用于將電解池與氧氣容納腔連通，所述氧氣輸送管路與電解池乏汽管路進行熱交換。做功完畢后的高溫高壓蒸汽作為乏汽從電解池乏汽管路排出，并在電解池乏汽管路流通過程中與氧氣輸送管路內(nèi)輸送的氧氣進行熱交換，可以對氧氣進行預(yù)熱，以提高氧氣的溫度，一方面可以提前使氧氣容納腔內(nèi)的壓縮氧氣達到設(shè)定氣壓值，另一方面可以提升氧氣射流核心段的穿透力。

15、作為本發(fā)明進一步的實施例：所述氧氣輸送管路包括沿氧氣輸出方向依次連通的儲氣罐以及多點平衡熱交換器，所述電解池乏汽管路的路徑貫穿多點平衡熱交換器。儲氣罐可作為氧氣的臨時儲存點，當不需要進行測溫以及為熔池供氧時將氧氣存儲以待后續(xù)使用，防止用量突然增大時氧氣供應(yīng)量不足。多點平衡熱交換器通過間壁式換熱以增強氧氣和蒸汽之間的熱交換速率。

16、作為本發(fā)明進一步的實施例：所述電弧爐的側(cè)壁上連通有煙道，所述蒸汽發(fā)生器內(nèi)設(shè)置有螺旋加熱盤管，所述螺旋加熱盤管繞制于煙道的外圍且兩端分別與蒸汽發(fā)生器內(nèi)部連通。螺旋加熱盤管能與煙道內(nèi)的高溫煙氣進行熱交換用于蒸汽的制取，充分利用電弧爐產(chǎn)生的余熱用于活塞式氧氣壓縮裝置以及活塞式氫氣壓縮裝置的壓縮做功，節(jié)省了大量能源。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

18、1、測溫系統(tǒng)制取的氧氣通過活塞式氧氣壓縮裝置做功對氧氣進行壓縮，并在釋放后形成高壓氧氣射流從非接觸式測溫裝置噴出，對熔池表面的浮渣進行吹掃以露出下部鋼液，增強非接觸式測溫裝置的紅外測溫功能獲取鋼液溫度的準確性。

19、2、氧氣在電弧爐煉鋼不同時間段具有不同的功能，除了用于吹掃浮渣外，在非接觸式測溫裝置不進行測溫的過程中(如電弧爐冶煉前期的爐料熔化和熔池反應(yīng)過程，不需要進行熔池測溫)，由于其可以提供超音速氧氣射流，故仍然可以作為常規(guī)的超音速氧氣射流使用。此時非接觸式測溫裝置主要作用即為熔池供氧，加快爐料熔化、熔池化學(xué)反應(yīng)放熱和冶煉進程。

20、3、當電弧爐煉鋼過程中渣層較厚，采用常規(guī)的氧氣射流難以吹開渣層或者吹渣效果不明顯時，可以采用環(huán)氫相干射流，提高吹掃氣流的吹渣強度。具體為制取的氫氣通過活塞式氫氣壓縮裝置做功對氫氣進行壓縮，并在釋放后進入非接觸式測溫裝置以環(huán)狀形式噴出形成環(huán)氣，減弱氧氣射流核心段的衰減速度，強化氧氣射流核心段的長度。