專利名稱：一種測(cè)量高爐爐襯侵蝕厚度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量侵蝕厚度方法，特別涉及一種測(cè)量高爐爐襯侵蝕厚度方法，利 用冷卻壁熱流強(qiáng)度在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，檢測(cè)到每一塊冷卻壁熱流強(qiáng)出水溫度的數(shù)據(jù)，通 過計(jì)算機(jī)在線自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量高爐各部位爐襯侵蝕程度及描繪侵蝕曲線的方法。
背景技術(shù)：
高爐服役12 15年，影響高爐壽命的主要原因是爐缸侵蝕程度。高爐爐體各部位 釆用不同材料的冷卻壁和爐襯，爐身、爐腰、爐腹平時(shí)計(jì)劃檢修過程爐皮鉆孔檢測(cè)爐墻 厚度，高爐正常生產(chǎn)不能進(jìn)行爐墻厚度，爐缸測(cè)量爐襯厚度只有在高爐破損調(diào)查中，才 能精確丈量出來爐缸爐襯的侵蝕程度。高爐正常生產(chǎn)時(shí)通過爐缸預(yù)埋多頭電偶檢測(cè)到爐 襯不同位置電偶溫度差，傅立葉公式推算出115(TC鐵水凝固侵蝕等溫線在爐襯耐火材料 的物理位置。爐缸預(yù)埋多頭電偶的數(shù)量不能足夠多到覆蓋整個(gè)爐缸，通常爐缸預(yù)埋多頭 電偶4 6個(gè)方向、最多8 12個(gè)方向，爐缸預(yù)埋多頭電偶不能周向覆蓋，用電偶檢測(cè) 數(shù)據(jù)推算出爐缸侵蝕厚度局限性較大，高爐服役后期常常出現(xiàn)爐體電偶燒壞，爐缸預(yù)埋 多頭電偶出現(xiàn)損壞和檢測(cè)數(shù)據(jù)失真，更加難以描述爐體、爐缸侵蝕程度。測(cè)試數(shù)據(jù)參照 圖3，圖中曲線分別是115(TC凝鐵侵蝕曲線8、陶瓷杯熱面位置9、陶瓷杯冷面位置IO、 碳磚熱面位置11、碳磚冷面位置12和冷卻壁熱面位置13。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量高爐爐襯侵蝕厚度方法，主要解決采用爐缸預(yù)埋多頭 電偶不能周向覆蓋，用電偶檢測(cè)數(shù)據(jù)推算出爐缸侵蝕厚度局限性較大的技術(shù)問題，本發(fā) 明利用爐身、爐腰、爐腹、爐缸冷卻壁熱流強(qiáng)度在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，檢測(cè)到每一塊冷卻 壁熱流強(qiáng)度和冷卻壁出水溫度的數(shù)據(jù)，結(jié)合不同材料的導(dǎo)熱系數(shù)和相應(yīng)結(jié)構(gòu)尺寸。特別 是用于在線自動(dòng)檢測(cè)爐缸侵蝕厚度，通過計(jì)算機(jī)在線自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量高爐爐缸爐襯侵蝕程 度方法，繪制爐缸115(TC鐵水凝固侵蝕等溫線。本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種測(cè)量高爐爐襯侵蝕厚度方法，包括以下步驟-a、 由冷卻壁上的溫度和流量傳感器采集數(shù)據(jù)通過隔離模板、適配器輸入計(jì)算機(jī)，在冷 卻壁水溫差和熱流強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫中讀取每塊冷卻壁的出水溫度t。和熱流強(qiáng)度Q，b、 根據(jù)傅立葉公式測(cè)定冷卻壁熱面溫度t尸QXS,+入，+ t。；c、 測(cè)定碳磚冷面溫度t2=QXS2+X2+tl;d、 測(cè)定碳磚熱面溫度t3=QXS3+A3+t2,根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)確定爐缸115(TC鐵凝固侵蝕 線的位置，最后測(cè)繪爐缸115(TC侵蝕曲線；1、 當(dāng)碳磚熱面溫度大于1150'C時(shí)，根據(jù)搗料層熱面溫度來測(cè)繪爐缸1150'C侵蝕曲線(1) 當(dāng)搗料層熱面溫度小于115(TC時(shí)，測(cè)定陶瓷杯熱面溫度，根據(jù)陶瓷杯熱面溫度測(cè) 繪爐缸1150'C侵蝕曲線① 陶瓷杯熱面溫度小于U5(TC時(shí)確定爐襯結(jié)厚；② 陶瓷杯熱面溫度等于115(TC時(shí)，根據(jù)公式L=r確定陶瓷杯1150'C侵蝕線，由此確 定爐缸115(TC鐵凝固侵蝕線的位置，最后測(cè)繪爐缸115(TC侵蝕曲線；③ 陶瓷杯熱面溫度大于U5(TC時(shí)，根據(jù)公式L-r+S5—A5(1150—t4)+Q確定陶瓷杯 1150'C侵蝕線剩余厚度，由此確定爐缸115(TC鐵凝固侵蝕線的位置，最后測(cè)繪爐缸 115(TC侵蝕曲線；(2) 當(dāng)搗料層熱面溫度等于115(TC時(shí)，根據(jù)公式l^r十S5確定陶瓷杯1150'C侵蝕線， 由此確定爐缸115(TC鐵凝固侵蝕線的位置，最后測(cè)繪爐缸1150'C侵蝕曲線；(3) 當(dāng)搗料層熱面溫度大于U5(TC時(shí)，根據(jù)公式I^ r+S4+S5—"(1150—t3)+Q確 定陶瓷杯1150'C侵蝕線剩余厚度，由此確定爐缸115(TC鐵凝固侵蝕線的位置，最后測(cè) 繪爐缸1150'C侵蝕曲線；2、 當(dāng)碳磚熱面溫度等于115(TC時(shí)，根據(jù)公式L= r+S4+Ss確定碳磚115(TC侵蝕線剩 余厚度，由此確定爐缸115(TC鐵凝固侵蝕線的位置，最后測(cè)繪爐缸1150'C侵蝕曲線；3、 當(dāng)碳磚熱面溫度大于1150。C時(shí)，根據(jù)公式l^r+S3+S4+S5—入3(1150—t2)+Q確定 碳磚1150。C侵蝕線剩余厚度，由此確定爐缸115(TC鐵凝固侵蝕線的位置，最后測(cè)繪爐 缸115(TC侵蝕曲線。在上述技術(shù)方案中，根據(jù)不同材質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的鑄鐵冷卻壁入i、冷卻壁與碳磚之間填料、、爐缸碳磚人3、碳磚與陶瓷杯之間填料入4、陶瓷杯壁人5，不同材料具體尺寸分別為冷卻壁水管溫度場(chǎng)至熱面距離S,、冷卻壁與碳磚之間搗料層距離S2、碳磚厚度S3、碳磚與陶瓷杯之間搗料層距離S4、陶瓷杯厚度S5，以及爐缸冷卻壁熱流強(qiáng)度在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，檢測(cè)到每一塊冷卻壁熱流強(qiáng)度Q和冷卻壁出水溫度t。，推算出不同材質(zhì)的界面溫度冷卻壁熱面溫度t,、碳磚冷面溫度t2、碳磚熱面溫度t3、陶瓷杯冷面溫度t、陶瓷杯熱面溫度ts，通過計(jì)算機(jī)邏輯計(jì)算出鐵水115(TC鐵水凝固侵蝕等溫線進(jìn)入不同材料的具體位置，并描繪出爐體爐襯的侵蝕曲線。本發(fā)明的有益效果是如1000m3級(jí)的高爐爐缸同一層面上的冷卻壁有36塊，隨著 高爐的容積越大爐缸直徑越大，冷卻壁塊數(shù)(50 60塊)就越多，陶瓷杯熱面園環(huán)線、 陶瓷杯冷面園環(huán)線、鐵水115(TC凝固侵蝕等溫線組成，該等溫線描繪相對(duì)平滑。為延長 高爐壽命和高爐大修時(shí)間的確定提供直觀的理論數(shù)據(jù)。本發(fā)明的技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)相 比，原技術(shù)兩個(gè)電偶之間的溫度差計(jì)算熱流強(qiáng)度只能精確描述四個(gè)方向的四個(gè)點(diǎn)侵蝕程 度。本發(fā)明是利用現(xiàn)有技術(shù)爐缸冷卻壁熱流強(qiáng)度在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，推算覆蓋范圍較大， 描述點(diǎn)位是用原技術(shù)電偶描述點(diǎn)位的3 9倍，比較直觀爐缸侵蝕狀況。


圖1冷卻壁與爐缸不同耐火材料爐襯端面圖1. 鑄鐵冷卻壁(導(dǎo)熱系數(shù)入i、導(dǎo)熱距離Si、界面溫度t。和t》2. 冷卻壁與碳磚之間填料(導(dǎo)熱系數(shù)入2、導(dǎo)熱距離S2、界面溫度t2)3. 爐缸碳磚(導(dǎo)熱系數(shù)入3、導(dǎo)熱距離S3、界面溫度t3)4. 陶瓷杯與碳磚之間填料(導(dǎo)熱系數(shù)、、導(dǎo)熱距離S,、界面溫度t4)5. 剩余陶瓷杯壁(導(dǎo)熱系數(shù)入5、導(dǎo)熱距離&、界面溫度t5)6. 半徑r,位置電偶溫度T,7. 半徑r2位置電偶溫度L圖2本發(fā)明測(cè)量爐缸爐襯厚度計(jì)算邏輯圖本發(fā)明爐缸冷卻壁熱流強(qiáng)度在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，冷卻壁的水流量傳感器和水溫傳感 器現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)，檢測(cè)到冷卻壁的熱流強(qiáng)度和出水溫度，讀取數(shù)據(jù)庫每一塊冷卻壁的 熱流強(qiáng)度和出水溫度數(shù)據(jù)，通過邏輯判斷，計(jì)算115(TC鐵凝固等溫線的位置。圖3原技術(shù)爐缸爐襯四個(gè)組電偶溫度差推算115(TC侵蝕點(diǎn)圖原技術(shù)根據(jù)爐缸碳磚周向四個(gè)預(yù)埋不同位置的電偶兩點(diǎn)溫度差,推算出各界面的溫 度，以及L為115(TC鐵凝固等溫線距爐缸中心距離，繪制原技術(shù)爐缸爐襯四個(gè)115CTC 侵蝕點(diǎn)圖。圖4本發(fā)明爐缸爐襯n個(gè)冷卻壁熱流強(qiáng)度推算1150'C侵蝕點(diǎn)(36個(gè)點(diǎn))的連線圖本發(fā)明根據(jù)爐缸1…n塊冷卻壁的Q和t。溫度，推算出各界面的溫度，以及L為1150 t:鐵凝固等溫線距爐缸中心距離，繪制原技術(shù)爐缸爐襯1…n個(gè)1150'C侵蝕點(diǎn)的連線圖。 圖3、 4中8 — 115(TC凝鐵侵蝕曲線，9一陶瓷杯熱面位置，IO—陶瓷杯冷面位置，11 一碳磚熱面位置，12—碳磚冷面位置，13—冷卻壁熱面位置。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)Dl，爐襯端面結(jié)構(gòu)由鑄鐵冷卻壁l、冷卻壁與碳磚之間填料2、爐 缸碳磚3、陶瓷杯與碳磚之間填料4、剩余陶瓷杯壁5復(fù)合構(gòu)成，在爐襯端面插入有熱 電偶，可測(cè)定半徑^位置電偶溫度T,6和半徑r2位置電偶溫度T27。參照?qǐng)D2，首先利用 爐缸冷卻壁熱流強(qiáng)度在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，檢測(cè)到每一塊冷卻壁熱流強(qiáng)度Q和冷卻壁出水 溫度t。，推算出不同材質(zhì)耐火材料相對(duì)位置的界面溫度l.鑄鐵冷卻壁、2.冷卻壁與 碳磚之間填料、3.爐缸碳磚、4.陶瓷杯與碳磚之間填料、5.陶瓷杯壁的界面溫度，不 同材質(zhì)耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)，推算鐵水1150'C鐵水凝固侵蝕等溫線具體位置。原技術(shù) 是根據(jù)碳磚預(yù)埋不同位置的電偶，其電偶的半徑rL徑r2之間距離S^r,—r2、溫差T2-L為115(TC鐵凝固等溫線距爐缸中心距離，爐缸半徑r。計(jì)算爐缸該方位的熱流強(qiáng)度Q= (T2-T,) 、+S碳磚熱面溫度t3= (VT》X[r2— (r+S4+S5) ]+T2本發(fā)明是利用爐缸冷卻壁熱流強(qiáng)度在線自動(dòng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到的每一塊冷卻壁熱流強(qiáng) 度Q和界面溫度t。， L為115(TC鐵凝固等溫線距爐缸中心距離，爐缸半徑r。推算各界面溫度冷卻壁熱面溫度t產(chǎn)QXS,+ 、+t。 碳磚冷面溫度t2=QXS2+A2+t, 碳磚熱面溫度t3=QXS3+X3+t2邏輯判斷:當(dāng)碳磚熱面溫度t3〉115(TC時(shí)，陶瓷杯、陶瓷杯與碳磚之間的搗料層全部被侵蝕， 碳磚爐襯侵蝕的剩余厚度為X 3(1150 — t2) +Q1150。C鐵凝固侵蝕線的位置L=r+S3+S4 + S5—X3'(1150 — t2)+Q當(dāng)碳磚熱面溫度t產(chǎn)115(TC時(shí)，陶瓷杯、陶瓷杯與碳磚之間的搗料層全部被侵蝕， 碳磚爐襯完好。115(TC鐵凝固侵蝕線的位置L=r+S4+S5當(dāng)碳磚熱面溫度t3〈1150。C時(shí)，陶瓷杯冷面溫度t產(chǎn)QXS4+X4+t3，而陶瓷杯與碳 磚之間的搗料熱面溫度t4〉1150'C時(shí)，陶瓷杯全部被侵蝕，搗料層爐襯的剩余厚度為入 4(1150—t3)+Q115(TC鐵凝固侵蝕線的位置L=r+S4+S5—、(1150—t3)+Q當(dāng)陶瓷杯與碳磚之間的搗料熱面溫度t^ll5(TC時(shí)，陶瓷杯全部被侵蝕，搗料 層、碳磚爐襯完好。115(TC鐵凝固侵蝕線的位置L=r+S5當(dāng)陶瓷杯與碳磚之間的搗料熱面溫度U〈115(TC時(shí)，陶瓷杯熱面溫度t5=QXS5 + X5+t4，而陶瓷杯熱面溫度t4〉1150。C時(shí)，陶瓷杯爐襯的剩余厚度為人5(1150 —115CTC鐵凝固侵蝕線的位置L=r+S5—X5(1150—t4)+Q 當(dāng)陶瓷杯熱面溫度t^ll5(TC時(shí)，陶瓷杯、搗料層、碳磚爐襯完好。 115(TC鐵凝固侵蝕線的位置L=r當(dāng)陶瓷杯熱面溫度t4〈115(TC時(shí)，陶瓷杯、搗料層、碳磚爐襯完好，并且爐缸 壁結(jié)厚。根據(jù)邏輯判斷結(jié)果，繪制爐缸ii5(TC鐵凝固等溫線，參照?qǐng)D4，圖中曲線分別 是115(TC凝鐵侵蝕曲線8、陶瓷杯熱面位置9、陶瓷杯冷面位置10、碳磚熱面位置 11、碳磚冷面位置I2和冷卻壁熱面位置13。從而測(cè)量爐缸爐襯侵蝕厚度。
權(quán)利要求
1. 一種測(cè)量高爐爐襯侵蝕厚度方法，包括以下步驟a、由冷卻壁上的溫度和流量傳感器采集數(shù)據(jù)通過隔離模板、適配器輸入計(jì)算機(jī)，在冷卻壁水溫差和熱流強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫中讀取每塊冷卻壁的出水溫度t0和熱流強(qiáng)度Q，b、根據(jù)傅立葉公式測(cè)定冷卻壁熱面溫度t1＝Q×S1÷λ1+t0；c、測(cè)定碳磚冷面溫度t2＝Q×S2÷λ2+t1；d、測(cè)定碳磚熱面溫度t3＝Q×S3÷λ3+t2，根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)確定爐缸1150℃鐵凝固侵蝕線的位置，最后測(cè)繪爐缸1150℃侵蝕曲線。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量高爐爐襯侵蝕厚度方法，其特征是當(dāng)碳磚熱面溫度大于1150。C時(shí)，根據(jù)搗料層熱面溫度來測(cè)繪爐缸115(TC侵蝕曲線(1) 當(dāng)搗料層熱面溫度小于115CTC時(shí)，測(cè)定陶瓷杯熱面溫度，根據(jù)陶瓷杯熱面溫度 測(cè)繪爐缸115(TC侵蝕曲線；(2) 當(dāng)搗料層熱面溫度等于115(TC時(shí)，根據(jù)公式l^r +55確定陶瓷杯11501:侵蝕線， 由此確定爐缸115(TC鐵凝固侵蝕線的位置，最后測(cè)繪爐缸1150'C侵蝕曲線；(3) 當(dāng)搗料層熱面溫度大于115(TC時(shí)，根據(jù)公式L= r+S4+S5—、(1150—t3)+Q 確定陶瓷杯115(TC侵蝕線剩余厚度，由此確定爐缸115(TC鐵凝固侵蝕線的位置， 最后測(cè)繪爐缸115(TC侵蝕曲線。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種測(cè)量高爐爐襯侵蝕厚度方法，其特征是當(dāng)搗料層 熱面溫度小于1150'C時(shí)，根據(jù)陶瓷杯熱面溫度測(cè)繪爐缸115(TC侵蝕曲線(1) 陶瓷杯熱面溫度小于115(TC時(shí)確定爐襯結(jié)厚；(2) 陶瓷杯熱面溫度等于115(TC時(shí)，根據(jù)公式L=r確定陶瓷杯115(TC侵蝕線，由此 確定爐缸115(TC鐵凝固侵蝕線的位置，最后測(cè)繪爐缸115(TC侵蝕曲線；(3)陶瓷杯熱面溫度大于U50。C時(shí)，根據(jù)公式L=r+S5—Xs(1150—t4)+Q確定陶瓷 杯1150'C侵蝕線剩余厚度，由此確定爐缸115(TC鐵凝固侵蝕線的位置，最后測(cè)繪爐缸 115(TC侵蝕曲線。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量高爐爐襯侵蝕厚度方法，其特征是當(dāng)碳磚熱 面溫度等于115(TC時(shí)，根據(jù)公式L- r+S4+Ss確定碳磚115(TC侵蝕線剩余厚度，由此 確定爐缸115(TC鐵凝固侵蝕線的位置，最后測(cè)繪爐缸115(TC侵蝕曲線。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量高爐爐襯侵蝕厚度方法，其特征是當(dāng)碳磚熱 面溫度大于1150'C時(shí)，根據(jù)公式L^r+S3+S4+S5—入3(1150—t2)+Q確定碳磚115(TC侵 蝕線剩余厚度，由此確定爐缸115(TC鐵凝固侵蝕線的位置，最后測(cè)繪爐缸115(TC侵蝕 曲線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測(cè)量侵蝕厚度方法，特別涉及一種測(cè)量高爐爐襯侵蝕厚度方法，主要解決采用爐缸預(yù)埋多頭電偶不能周向覆蓋，用電偶檢測(cè)數(shù)據(jù)推算出爐缸侵蝕厚度局限性較大的技術(shù)問題，一種測(cè)量高爐爐襯侵蝕厚度方法，包括以下步驟a、由冷卻壁上的溫度和流量傳感器采集數(shù)據(jù)通過隔離模板、適配器輸入計(jì)算機(jī)，在冷卻壁水溫差和熱流強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫中讀取每塊冷卻壁的出水溫度t₀和熱流強(qiáng)度Q，b、根據(jù)傅立葉公式測(cè)定冷卻壁熱面溫度t₁＝Q×S₁÷λ₁+t₀；c、測(cè)定碳磚冷面溫度t₂＝Q×S₂÷λ₂+t₁；d、測(cè)定碳磚熱面溫度t₃＝Q×S₃÷λ₃+t₂，根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)確定爐缸1150℃鐵凝固侵蝕線的位置，最后測(cè)繪爐缸1150℃侵蝕曲線。本發(fā)明通過計(jì)算機(jī)在線自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量高爐各部位爐襯侵蝕程度及描繪侵蝕曲線。
文檔編號(hào)G01B21/08GK101275829SQ20071003865
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者李小松, 蔡善詠 申請(qǐng)人:上海梅山鋼鐵股份有限公司