[發明專利]一種爐襯測厚系統及方法

有效

• 申請號: 200810032106.4
• 申請日: 2008-08-18
• 公開（公告）號: CN101339005A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 戈爾谷;張鞍生;尹澤輝
• 申請（專利權）人: 長沙有色冶金設計研究院
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司
• 代理人: 盧宏

技術領域：

本發明涉及一種測厚系統及其方法，具體是指高溫下爐、窯(靜止或轉動)內襯厚度測量系統及測量方法。

背景技術：

目前，冶金工業有大量的高溫冶金爐或儲存熔融體的鋼包，也有高溫旋轉的窯、爐，另外如建材工業中的水泥窯、玻璃窯等，這些爐窯用了大量的高溫耐火材料，在冶煉和燒成過程中不斷地被磨損，為了保護爐、窯設備免受高溫損壞，提高爐齡，運行中應了解掌握耐火磚燒損、磨損后的剩余厚度，該厚度應不小于損壞爐子的最小容許厚度，由于在高溫下，爐內耐火磚磨損數據無法界定，在實際操作中需通過經驗來判斷剩余厚度。因此往往由于怕燒壞爐子而將爐子停產更換耐火磚的時間提前，造成不小材料和能量的浪費，更主要的是占用了大量生產時間，使企業效益下降。

因此爐襯測厚(爐內承受燒損、磨損的那層磚的測厚)對于提高爐齡，防止爐子損壞，有效提高生產率，節能降耗起很大的作用。即使一臺小型冶金頂吹轉爐更換耐火磚，爐齡約2.5個月，停爐、砌爐一年累計占用生產時間兩個多月，花銷費用60多萬元人民幣；另如一臺40-60m長揮發窯需化100多噸氧化鋁或鈣鎂耐火磚，使用壽命約3個月。如果通過及時了解爐襯厚度，充分利用磨損剩余厚度達1/8壽命，則年節省達3/8以上的爐齡，僅砌筑工程前者每年可省15萬多、后者每年可省30萬左右。而它對生產率的提高，則比上述節省的效益大得多。全國相當的爐、窯在萬座以上，使用1套測定裝置可對多臺爐窯，它對生產率的提高，降低消耗和能耗是非常可觀的。

高溫下的爐襯測厚技術是一種特殊的系統測量技術，目前國內外測量爐襯厚度的現行方法有：

1.比較落后的方法是用非常長的鋼條捅進去測量，由于懸臂太長，在高溫下，伸進爐內部分的桿彎曲，以及膨脹因素，人力難以操作，甚至無力、無法操作。本方法準確度差，且工人勞動不安全，對較大爐、窯不能用。

2.電阻法測爐襯厚度：在爐襯內深度不同各點，預埋多根熱電偶，根據爐內、外溫差、各點溫度及距離，實際找出爐襯厚度影響各埋點溫度的相應關系，從而由各點溫度及距離推斷該處爐襯剩余厚度。本方法只能大致判斷該點剩余厚度，而且確定的厚度關系僅對該點有效，處理數據過程復雜。另外，當爐襯測厚要求多點時，埋熱電偶數量多(如本鋼4#高爐4層，每層8個方向埋設32支FMT傳感器，共160個測溫點)，磨損損壞也多，監測維護量大。

3.爐壁熱流計法：它是通過測定貫通的熱材料或爐壁的熱流密度來推斷爐缸浸蝕狀態，由于爐內狀況變化比溫度變化大，且要早幾個小時，這種方法也可使用，但它只能大致判斷該點剩余厚度，而且也僅對該點有效，相關問題和2點類似。

4.用光纖測量爐襯厚度：測定方法雖然較先進，但基本的測量思路也需多點埋設，相關問題和2點類似。

5.超聲波檢測方法：該方法以便攜式的移動測量方法，有條件地對爐內壁測距，該方法的缺點是發射角較大，會受爐口，爐內非測定物的反射影響，為減弱此影響，須靠近爐子，從而難以保證測量的環境條件。很難實現全面了解爐內爐襯磨損情況。

6.電磁爐襯測厚儀，這種方法用電磁感應掃描器在停爐冷卻后，由工人進去用它掃描，這種方法效益差，為德國EPK公司4100C產品。

國內高爐爐襯測厚的相關專利有：

1.光纖測量高爐爐襯厚度(武鋼計控公司)

2.高爐爐襯厚度檢測儀表(鞍鋼盧明熙、張敬亭)

3.高爐爐襯厚度在線檢測裝置(包頭鋼鐵學院崔大福、晉偉等1996)

上述技術都是針對靜態高爐所應用的方法，且存在固有的缺點。對于旋轉的爐、窯的爐襯測厚，國內只采用了對爐殼外表紅外線掃描溫度的方法，來間接判斷爐、窯內耐火磚磨損程度。該方法在氣候變化較大時，判斷難以正確，且投資較大。

目前有采用激光測距方法測量的。激光光行進時間測距方法有兩種，一種為脈沖式直接測量發射與接收脈沖之間的時間延遲T，它主要用于大地遠距離測量。另一種是正弦波形式的相位法，頻率為f，從相位φ＝2πfT中測得時間延遲T來測距，它屬地貌測距，＜1km，現主要用于土木建筑工程。

同時，國外激光器已經大量使用，半導體激光器功率及激光波長也有各種類型，用于穿透高溫區的激光器也有，作為迅速發展的抗干擾濾光技術，是激光測定的重要組成，在美國、德國、意大利等發展較好。

發明內容：

本發明的目的旨在提供一種爐襯測厚系統和爐襯測厚方法，直觀、簡明、快速，在轉爐較短的條件下，現場實測爐襯磨損厚度系統精度＜10mm，滿足爐襯安全判定要求，且使其達到如下目的：