一种非接触式测量钢包炉内钢水温度的方法及测量系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115323110A(43)申请公布日2022.11.11(21)申请号202211044273.7(22)申请日2022.08.30(71)申请人洛阳豫新工程技术股份有限公司地址471000河南省洛阳市中国（河南）自由贸易试验区洛阳片区高新开发区天中南路与兴业路交叉口西北角(72)发明人叶宇芊陈林权(74)专利代理机构洛阳启越专利代理事务所(普通合伙)41154专利代理师刘新合(51)Int.Cl.C21C7/00(2006.01)B22D2/00(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称一种非接触式测量钢包炉内钢水温度的方法及测量系统(57)摘要本发明提供了一种非接触式测量钢包炉内钢水温度的方法及测量系统，包括：获取钢水开始加热的初始温度；获取对所述钢水加热的加热系统的输入能量；根据钢包炉内的红外图像，得到钢包炉内钢水表面的渣面辐射散热值和渣面对流换热值；根据钢包炉外的比色高温计，获取钢包炉外部壳体的表面辐射热值和表面对流换热值；根据烟气温度以及流量获取烟气带走的排出热量值；结合耐材升温吸热，根据热平衡计算出所述钢包炉内钢水每分钟的温度变化平均值，最终得到所述钢水在任意时刻的平均温度；本方法通过钢包内炉渣的加热情况，间接反应钢包内钢水的温度，具有快速、连续、无接触以及测量准确的优点。CN115323110ACN115323110A权利要求书1/3页1.一种非接触式测量钢包炉内钢水温度的方法，其特征在于，包括：获取钢水开始加热的初始温度；获取对所述钢水加热的加热系统的输入能量；根据钢包炉内的红外图像，得到钢包炉内钢水表面的渣面辐射散热值和渣面对流换热值；根据钢包炉外的比色高温计，获取钢包炉外部壳体的表面辐射热值和表面对流换热值；根据烟气温度以及流量获取烟气带走的排出热量值；结合耐材升温吸热，根据热平衡计算出所述钢包炉内钢水每分钟的温度变化平均值，最终得到所述钢水在任意时刻的平均温度。2.根据权利要求1所述的一种非接触式测量钢包炉内钢水温度的方法，其特征在于，所述“获取钢水开始加热的初始温度”的步骤，包括：采集出钢过程中的吹氩量以及出钢过程中所述钢水的停留时间；根据以下模型确定所述初始温度t原始：t原始＝T出钢‑k△t；其中，T出钢为钢水出钢结束时的实测温度；△t为钢水出钢结束时刻到钢水开始加热时的时间间隔；k为温降系数。3.根据权利要求1所述的一种非接触式测量钢包炉内钢水温度的方法，其特征在于，所述“获取对所述钢水加热的加热系统的输入能量”的步骤，包括：利用下述模型获取所述输入能量：Q＝G×COSΦ×N×60；其中，Q为输入热量；G为变压器档位容量；N为综合热效率；COSΦ为功率因数。4.根据权利要求1所述的一种非接触式测量钢包炉内钢水温度的方法，其特征在于，所述“根据钢包炉内的红外图像，得到钢包炉内钢水表面的渣面辐射散热值和液面对流换热值”的步骤，包括：利用红外摄像机获取所述钢水表面的渣面的红外图像；根据以下模型确定所述渣面辐射散热值：44Q1＝εAσ(t表‑t空)：根据以下模型确定所述渣面对流换热值：Q2＝αA(t表‑t空)；其中：Q1为钢包里钢水渣面的炉渣对外辐射热；Q2为钢包里钢水渣面的炉渣对外对流换热；σ为黑体辐射常数；A为辐射表面积；2CN115323110A权利要求书2/3页ε为渣面的黑度系数；t表为渣表面温度；t空为钢包炉上液面空气的温度。5.根据权利要求1所述的一种非接触式测量钢包炉内钢水温度的方法，其特征在于，所述“根据钢包炉外的比色高温计，获取钢包炉外部壳体的表面辐射热值和表面对流换热值”的步骤，包括：利用比色高温计获取所述钢包炉外部壳体的表面温度；根据以下模型确定所述表面辐射热值：44Q3＝εAσ(t壳‑t壳空)：根据以下模型确定所述表面对流换热值：Q4＝αA(t壳‑t壳空)；其中：Q3为钢包外壳的表面辐射热值；Q4为钢包外壳的表面对流换热值；σ为黑体辐射常数；A为辐射表面积；ε为渣面的黑度系数；t壳为钢包壳体表面温度；t壳空为钢包壳体附近空气的温度。6.根据权利要求1所述的一种非接触式测量钢包炉内钢水温度的方法，其特征在于，所述“根据烟气温度以及流量获取烟气带走的排出热量值”的步骤，包括：采集烟气温度和流量值；根据下述模型获取所述排出热量值：Q5＝G烟×Cp烟(T烟‑T烟0)G烟为烟气质量；Cp烟为烟气平均热容；T烟为烟气实测温度；T烟0为烟气初始温度。7.根据权利要求1所述的一种非接触式测量钢包炉内钢水温度的方法，其特征在于，所述“耐材升温吸热”的获取方法，包括：根据耐材的初始温度和最终温度获取所述取耐材升温吸热的量：Q6＝G耐×Cp耐(T耐‑T耐0)；G耐为耐材质量；Cp耐为耐材平均热容；T耐为耐材最终温度；