一种预埋式多层导电耐材装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种预埋式多层导电耐材装置及使用方法，属于冶金设备及方法技术领域。

背景技术

在炼钢生产工艺流程中，转炉、钢包、中间包等冶金容器是整个工艺流程中的核心耐材部件，用于盛装钢水等熔融金属。转炉冶炼、钢包精炼、中间包浇注的过程是一个封闭过程，无法观察或直接测量冶炼或浇注过程中的耐材侵蚀情况，只能通过钢水倒出容器后进行人工观察或使用测厚仪等仪器进行测量。对于温度的变化，转炉冶炼过程仅能通过静态、动态模型进行预测或人工火焰判断熔池的温度变化，但是往往误差较大，后期再采用副枪或倒炉测温取样后，再进行熔池温度的调整；LF精炼升温过程，主要是人工经验，通过判断加热的时间来控制升温幅度，但是受底吹流量、钢包耐材薄厚、物料加入量的不同，实际加热温度和需求温度会存在较大区别，容易造成反复升温，不仅影响生产效率，而且增加了生产成本；中间包浇注已开发应用连续测温技术，能够对中间包温度进行连续监测，但中间包耐材侵蚀的还不能实现动态监测。以上存在的问题对炼钢生产过程温度的精确控制以及冶金安全都造成了不利影响，因此，需要开发一种连续监测钢水温度和耐材侵蚀的装置，以提高炼钢生产过程温度控制精度以及保证耐材使用安全。

发明内容

本发明目的是提供一种预埋式多层导电耐材装置及使用方法，安装在冶金容器耐材内衬中，通过数据线连接到多路温度测量仪显示出温度数据，再将温度信号存入PLC控制柜中，通过计算机系统从PLC控制柜中读取温度数据，并与耐材温度梯度模型进行对比分析得到冶金容器内熔融液体温度；通过信号传输状态反馈出冶金容器内耐材侵蚀程度，进而实现对熔融液体温度和耐材侵蚀程度的实施连续监测，通过数据化和可视化的方式，对于提升生产效率、提升自动化水平以及确保冶金安全运行起到了重要作用，解决了背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种预埋式多层导电耐材装置，包含耐材本体、多层导线、预留接头、冶金容器、冶金容器内衬、多路温度测量仪和检测点，所述检测点设置在冶金容器上，检测点处设有耐材本体，耐材本体与冶金容器内衬同步砌筑，耐材本体的外形与制作成与冶金容器内的耐材相匹配；多层导线埋入设置在耐材本体内，每一条多层导线在耐材本体外部预留有两个预留接头，导线接头与多路温度测量仪连接。

所述检测点设置在冶金容器的耐材侵蚀薄弱部位和代表性部位处，检测点的数量为2-10个。

所述多层导线为铺设在同一耐材平面内的多条导线构成，每条导线的直径为0.5mm-2mm，第一层导线到靠近冶金容器熔池钢水侧耐材端部的距离为2cm-5cm，每条导线之间的间隔为2cm-5cm，根据不同的耐材形状铺设5-30层导线，所选用的导线为耐高温、耐高压和抗氧化的导线，并外置有保护套管，导线测量温度的范围为200℃-1800℃。

所述导线接头按顺序通过数据线连接到多路温度测量仪，多路温度测量仪通过PLC控制柜连接计算机系统。

一种预埋式多层导电耐材装置的使用方法，包含以下步骤：（1）多层导线在耐材制作过程中预先埋入耐材本体，每一条导线在耐材外部预留出两个接头；（2）冶金容器更换耐材内衬时，将耐材本体与冶金容器内衬同步进行砌筑安装，并将预留的导线接头按顺序通过数据线连接到多路温度测量仪，并根据冶金容器的不同在耐材侵蚀薄弱部位和代表性部位安装检测点；（3）将温度信号存入PLC控制柜中，通过计算机系统从PLC控制柜中读取温度数据，并与耐材温度梯度模型进行对比分析得到冶金容器内熔融液体温度；（4）通过耐材本体的信号传输状态反馈出冶金容器内耐材侵蚀程度，进而实现对熔融液体温度和耐材侵蚀程度的实施连续监测。

所述耐材本体的外形与制作成与冶金容器内的耐材相匹配。

所述检测点的数量为2-10个。

所述多层导线由铺设在同一耐材平面内的多条导线构成，每条导线的直径为0.5mm-2mm，第一层导线到靠近冶金容器熔池钢水侧耐材端部的距离为2cm-5cm，每条导线之间的间隔为2cm-5cm，根据不同的耐材形状铺设5-30层导线，所选用的导线为耐高温、耐高压和抗氧化的导线，并外置有保护套管，导线测量温度的范围为200℃-1800℃。

所述冶金容器为转炉、钢包、中间包以及其它盛装熔融金属的冶金容器中的一种，转炉包含提钒专用转炉、脱磷专用转炉、脱碳专用转炉和炼钢转炉。

本发明的有益效果是：安装在冶金容器耐材内衬中，通过数据线连接到多路温度测量仪显示出温度数据，再将温度信号存入PLC控制柜中，通过计算机系统从PLC控制柜中读取温度数据，并与耐材温度梯度模型进行对比分析得到冶金容器内熔融液体温度；通过信号传输状态反馈出冶金容器内耐材侵蚀程度，进而实现对熔融液体温度和耐材侵蚀程度的实施连续监测，通过数据化和可视化的方式，对于提升生产效率、提升自动化水平以及确保冶金安全运行起到了重要作用。

附图说明

图1是本发明的剖面结构示意图；

图2是本发明的布置及连接示意图；

图中：耐材本体1、多层导线2、预留接头3、耐材平面4、冶金容器5、冶金容器内衬6、多路温度测量仪7、耐材侵蚀薄弱部位8、检测点9、PLC控制柜10、计算机系统11。

实施方式

为了使本发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。

一种预埋式多层导电耐材装置，包含耐材本体1、多层导线2、预留接头3、冶金容器5、冶金容器内衬6、多路温度测量仪7和检测点9，所述检测点9设置在冶金容器5上，检测点9处设有耐材本体1，耐材本体1与冶金容器内衬6同步砌筑，耐材本体1的外形与制作成与冶金容器5内的耐材相匹配；多层导线2埋入设置在耐材本体1内，每一条多层导线2在耐材本体1外部预留有两个预留接头3，导线接头3与多路温度测量仪7连接。

所述检测点9设置在冶金容器5的耐材侵蚀薄弱部位8和代表性部位处，检测点9的数量为2-10个。

所述多层导线2由铺设在同一耐材平面4内的多条导线构成，每条导线的直径为0.5mm-2mm，第一层导线到靠近冶金容器5熔池钢水侧耐材端部的距离为2cm-5cm，每条导线之间的间隔为2cm-5cm，根据不同的耐材形状铺设5-30层导线，所选用的导线为耐高温、耐高压和抗氧化的导线，并外置有保护套管，导线测量温度的范围为200℃-1800℃。

所述导线接头3按顺序通过数据线连接到多路温度测量仪7，多路温度测量仪7通过PLC控制柜10连接计算机系统11。

一种预埋式多层导电耐材装置的使用方法，包含以下步骤：（1）多层导线在耐材制作过程中预先埋入耐材本体，每一条导线在耐材外部预留出两个接头；（2）冶金容器更换耐材内衬时，将耐材本体与冶金容器内衬同步进行砌筑安装，并将预留的导线接头按顺序通过数据线连接到多路温度测量仪，并根据冶金容器的不同在耐材侵蚀薄弱部位和代表性部位安装检测点；（3）将温度信号存入PLC控制柜中，通过计算机系统从PLC控制柜中读取温度数据，并与耐材温度梯度模型进行对比分析得到冶金容器内熔融液体温度；（4）通过耐材本体的信号传输状态反馈出冶金容器内耐材侵蚀程度，进而实现对熔融液体温度和耐材侵蚀程度的实施连续监测。

所述耐材本体的外形与制作成与冶金容器内的耐材相匹配。

所述检测点的数量为2-10个。

所述多层导线铺设在同一耐材平面内，每条导线的直径为0.5mm-2mm，第一层导线到靠近冶金容器熔池钢水侧耐材端部的距离为2cm-5cm，每条导线之间的间隔为2cm-5cm，根据不同的耐材形状铺设5-30层导线，所选用的导线为耐高温、耐高压和抗氧化的导线，并外置有保护套管，导线测量温度的范围为200℃-1800℃。

所述冶金容器为转炉、钢包、中间包以及其它盛装熔融金属的冶金容器中的一种，转炉包含提钒专用转炉、脱磷专用转炉、脱碳专用转炉和炼钢转炉。

在实际应用中，耐材本体1制作成与所安装的冶金容器5内的炉衬砖、钢包砖等相适应的外形，或根据冶金容器5内耐材实际情况制作成其它外形；多层导线2在耐材制作过程中预先埋入耐材本体1，每一条导线在耐材外部预留出两个接头3。冶金容器更换冶金容器内衬6时，将已预埋多层导线2的耐材本体1与冶金容器内衬6同步进行砌筑安装，并将预留的导线接头3按顺序通过数据线连接到多路温度测量仪7，并根据冶金容器的不同在耐材侵蚀薄弱部位8和代表性部位安装2-10个检测点9。所应用的多层导线2铺设在耐材内部同一耐材平面4内，每条导线的直径为0.5mm-2mm，第一层导线到靠近冶金容器5熔池钢水侧耐材端部的距离为2cm-5cm，每条导线之间的间隔为2cm-5cm，根据不同的耐材形状铺设5-30层导线，所选用的导线为耐高温、耐高压、抗氧化的导线，并外置保护套管，导线测量温度的范围为200℃-1800℃。

实施例

某厂炼钢系统配备150吨炼钢转炉。原有炼钢转炉温度监测采用副枪系统进行测温取样，对于炉衬侵蚀采用人工观察的方法。使用副枪系统成本较高，当出现故障时采取倒炉测温取样的方式，影响生产效率；采用人工观察炉衬的方法只能将钢水倒出后进行观察，受高温影响观察误差较大，在转炉吹炼的过程中无法进行观察，而转炉漏炉事故的发生均是在吹炼过程中发生的，因此对于转炉的冶金安全无法得到保障。应用本发明，在转炉炉役砌炉过程中安装八块已预埋多层导线2的耐材本体1，安装位置在炉底和熔池耐材侵蚀薄弱部位8，每一块耐材本体1通过导线接头3依次连接多路温度测量仪7、PLC控制柜10和计算机系统11。预埋式多层导电耐材装置，所应用的多层导线2铺设在耐材内部同一耐材平面4内，每条导线的直径为2mm，第一层导线到靠近冶金容器5熔池钢水侧耐材端部的距离为5cm，每条导线之间的间隔为4cm，根据不同的耐材形状铺设30层导线，所选用的导线为耐高温、耐高压、抗氧化的导线，导线测量温度的范围为200℃-1800℃。

预埋在耐材本体内的多层导线2在冶金容器5内受钢水热作用将热信号转化为电信号，进而进行温度显示，并将显示信号传送到计算机系统11内。在计算机系统内通过软件建立熔池耐材对比模型，同时对每一层导线的信号进行监测，随着生产过程耐材的侵蚀，当第一层导线被熔断时，信号自动消失，表明已经到该位置的耐材，该侵蚀下一层耐材了，通过与原始耐材模型的对比，可以实时监测出耐材的侵蚀程度，并根据耐材的侵蚀程度及时对相应部位的耐材进行修补或确定是否停止使用。通过本发明所提供的方法，不仅实现了对转炉熔池钢水温度和耐材侵蚀程度进行连续性实时监测，而且省去了使用副枪系统带来的高成本，同时配合烟气分析技术能够实现终点温度和终点碳含量的精确控制，对降低成本、提升生产效率、提升自动化水平以及确保转炉安全运行起到了重要作用。