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.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105369009A(43)申请公布日2016.03.02(21)申请号201510958681.7(22)申请日2015.12.18(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人朱荣魏光升董凯刘润藻马国宏王云胡绍岩程挺苏荣芳王洪朱长富(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401代理人皋吉甫(51)Int.Cl.C21C5/52(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称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(57)摘要本发明属电弧炉炼钢领域，涉及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，该装置包括控制系统、供气系统和采集系统；该方法利用电弧炉炉壁喷枪喉口作为红外测温装置的测量窗口，并利用电弧炉炉壁喷枪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，实现电弧炉炼钢过程炉内钢液温度的连续或间断在线测量，本发明适用于电弧炉冶炼过程钢液温度检测，可有效测量电弧炉冶炼过程中钢液温度，测量装置响应速度快，使用寿命长，测量精度高，减少测温热电偶的使用，缩短冶炼过程人工测温时间，促进电弧炉炼钢的智能化冶炼。CN105369009ACN105369009A权利要求书1/2页1.一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。2.根据权利要求1所述的测温系统，其特征在于，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。3.如权利要求1所述的测温系统，其特征在于，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。4.如权利要求1所述的测温系统，其特征在于，所述炉壁喷枪为集束射流型喷枪或超音速喷枪。5.一种使用权利要求1-4任意一项所述的电弧炉炼钢在线测量钢液温度的测温系统的测温方法,其特征在于，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Tc1,Tc1=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t1，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；步骤4：确定测温气体供应量和测温时间后，在上位机作用下，测温气体由测温气源通过测温气阀组经连接装置的主射流进口供应至炉壁喷枪，炉壁喷枪产生超音速测温气体射流，穿透电弧炉内钢液表面的泡沫渣层，排开炉膛内的含烟炉气，在射流冲击区出现裸露的钢液面；在裸露钢液和红外测温装置探头传感器之间形成纯净的测温气体射流通道，裸露钢液辐射的温度特征信号经测温气体射流通道、喷枪喉口和喷枪中心氧管，由红外测温传感器接收钢液温度特征信号，温度测量信号经信号转换器传输至计算机测温控制系统，经计算后得到所测钢液温度，在测温时间tc1内进行多次测温，达到设定测温时间tc1后，上位机停止测温气阀组供应测温气体，切换为O2供应，测温结束，返回步骤1。6.一种使用权利要求1-4任意一项所述的电弧炉炼钢在线测量钢液温度的测温系统2CN105369009A权利要求书2/2页的测温方法,其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤1：冶炼开始后，控制系统发出钢液温度测量信号，系统采用连续性