用於高爐內熱電偶測溫的校正裝置的製作方法

2023-10-04 10:42:49 2

本實用新型涉及高爐內溫度控制與監測裝置的技術領域，具體涉及一種用於高爐內熱電偶測溫的校正裝置。

背景技術：

作為鋼鐵工業上遊主體工序的高爐煉鐵，是鋼鐵工業的重要組成部分，對煉鋼工業的發展與降耗節能都有重要的影響地位，其中高爐爐溫一直是高爐工作者關注和研究的重點問題，高爐爐溫也是高爐順行的保證，同時是判斷高爐爐況的一個重要指標。建立能指導高爐煉鐵人員進行爐溫控制和爐溫狀態監測不僅具有重要的理論價值，而且也具有重要的生產實踐價值。對爐溫的準確預報，將有助於提高煉鐵操作水平，從而達到提高高爐利用係數和降低焦比的目的。然而，目前高爐內通過在鐵口附近、高爐底部、高爐爐底拐角處等區域埋設高爐專用熱電偶來測溫的技術是有缺陷的。一方面高爐內爐況複雜，某些部位鐵水衝刷劇烈，附近所埋設的高爐專用熱電偶會出現鬆動，感溫端無法與測量目標緊密接觸導致所測溫度不可靠。另一方面，專用熱電偶的工作環境惡劣可能會使之損壞而導致測量溫度不準確。

如果能準確地對高爐爐溫進行預測和控制，一方面有利於實現高爐冶煉過程的自動化，提高煉鐵水平；另一方面也對延長高爐壽命有利。因此本實用新型將聲波測溫技術引入到高爐中，既能充當測溫裝置，也能校正高爐熱電偶的測溫結果，從而監測高爐熱電偶是否處於正常工作狀態。

技術實現要素：

本實用新型專利的目的是針對上述現狀，旨在提供一種結構簡單、埋設和檢修方便、成本較低，測量結果精準的汙染的用於高爐內熱電偶測溫的校正裝置。

本實用新型的目的的實現方式為：用於高爐內熱電偶測溫的校正裝置，箱體內由固體填充料填充；箱體內左邊的填充料中埋設有兩平行的高爐專用熱電偶，熱電偶感溫端與填充物之間緊密接觸，另一端提高通過銅製導線固定在箱體上；箱體內右邊的填充料中埋設有聲波測溫部分的空腔；空腔內充有低壓惰性氣體，空腔壁上安有發聲裝置，空腔內有兩聲波接收裝置；兩發聲裝置和聲波接收裝置的接收端在高度方向上處於同一條直線上，且兩接收裝置之間的距離是固定的S；兩高爐專用熱電偶與接收裝置同高度；所述S＝80mm。

本實用新型埋設在高爐爐底、鐵口附近、高爐底側等鐵水衝刷劇烈或者溫度變化大的部位，如陶瓷杯拐角處、高爐爐底密封板兩側，工作過程中，左側的高爐熱電偶會測出高爐內相應部位的實時溫度，右側的聲波測溫裝置也會測出同一部位的實時溫度，而右側的聲波測溫裝置測出的溫度可以校正左側的高爐熱電偶測溫的真實性，測出的溫度相對於高爐熱電偶測出的溫度更加精準。

本實用新型具有以下積極效果：

1、將高爐熱電偶測溫和聲波測溫同時使用，兩種測溫方式可以對比，使測出的溫度更加精準，以通過結果綜合判斷爐況；

2、由於右側增設聲波測溫裝置，聲波測溫裝置可以判斷所埋設的高爐熱電偶是否正常工作或者是否損壞；

3、整體內設在箱體內，埋設和檢修比較方便，箱體和填充料對熱電偶有保護作用，因此不用考慮熱電偶因工作環境惡劣而導致的感溫端鬆動的情況發生；

4、結構簡單而實用，測量效果好，成本較低。

本實用新型結構簡單、埋設和檢修方便、成本較低和測量結果精準。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖，

圖2為本實用新型右側半剖面圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進行進一步的說明。

參照圖1、2，箱體1內由固體填充料2填充。所述箱體1的材質是易導熱高溫耐火材料，不會對熱量傳遞產生阻隔。所述箱體為400×200×200mm的箱體，所述固體填充料是炭磚的小塊狀耐火材料，塊狀填充料大小一致，成分均勻，能合理地填充滿箱體的空餘部分。

箱體內左邊的填充料中埋設有兩平行的高爐專用熱電偶，熱電偶感溫端與填充物之間緊密接觸；另一端提高通過銅製導線7固定在箱體上。空腔尺寸為80×60×160mm。所述高爐專用熱電偶為高爐專用的高溫高壓熱電偶，型號為WRNG-430，採用「K」分度號。所述銅製導線7是具有的強度可以固定支撐熱電偶與聲波接收裝置，並且能將電流信號傳遞至箱體外的導線。

箱體右邊內的填充料中埋設有聲波測溫部分的空腔3，空腔3是80×60×160mm的小長方體。空腔內充有低壓惰性氣體，低壓惰性氣體是是氮氣，內部壓強為0.5atm，氮氣在高爐工作溫度下性質穩定。

空腔壁上安有發聲裝置5，內有聲波接收裝置4，發聲裝置5和聲波接收裝置4的接收端在高度Z方向方向上處於同一條直線上。所述發聲裝置5及聲波接收裝置4均能在高爐溫度下正常工作。兩高爐專用熱電偶與接收裝置同高度。

所述發聲裝置5、聲波信號接收裝置4是超聲波微型直探頭，型號是2.5P6，由外殼、保護膜、壓電晶片、吸聲材料等組成，超聲波的發射/接收均由壓電晶片完成；保護膜採用高硬度剛玉片，耐高溫；吸聲材料用來吸收晶片背面的噪聲。

空腔內的兩接收裝置之間的距離是固定的S，所述S＝80mm。

本實用新型的基本原理是基於聲波在氣體介質中的傳播速度是該氣體組分和絕對溫度的函數,由於兩聲波接收裝置4之間的距離S為已知的常數，通過測量聲波在兩個接收裝置4之間的傳播時間t，可以確定聲波在傳播路徑上的平均速度c。再根據公式：

式中c：聲波的傳播速度m/s；

γ：氣體絕熱指數(等於定壓比熱容與定容比熱容之比)；

R：氣體常數，8.314J/(mol·k)；

m：氣體摩爾量，kg/mol；

T：氣體絕對溫度，K；

γ·R/m＝Z，對於特定氣體Z為常數。

便可以求出聲波傳播路徑上惰性氣體的平均溫度。而在空腔體積小，固體填充料與空腔內氣體緊密接觸，箱體及固體填充料傳熱良好的條件下可認為空腔內氣體的溫度與固體填充料溫度一致。

由上面的分析可知，採用聲學法測量高爐內局部溫度時需要確定以下基本物理量：1、兩個聲波接收裝置之間的距離；2、被測氣體的組成成分、狀態參量，從而確定氣體的絕熱指數和氣體常數；3、聲波兩接收裝置之間的傳播時間。

本實用新型埋設在高爐爐底、鐵口附近、高爐底側等鐵水衝刷劇烈或者溫度變化大的部位，如陶瓷杯拐角處、高爐爐底密封板兩側，工作過程中，左邊的高爐熱電偶會測出高爐內相應部位的實時溫度，右邊的聲波測溫裝置也會測出同一部位的實時溫度，而右邊的聲波測溫裝置測出的溫度可以校正左邊的高爐熱電偶測溫的真實性，測出的溫度相對於高爐熱電偶測出的溫度更加精準。

本實用新型結構簡單、使用方便、測量結果精準、使用壽命長。