利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置和方法

2023-11-01 07:25:17 2

專利名稱：利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及罩式爐退火過程鋼卷冷熱點溫度在線測量領域，尤其涉及一種利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置和方法。
背景技術：
罩式爐退火的質量和產量直接受到鋼卷退火工藝的決定和影響，其決定性的因素包括鋼卷退火加熱速度、保溫溫度、保溫時間和冷卻制度。而目前對於罩式爐退火過程而言，是通過罩式爐二級核心數學模型軟體技術進行退火過程的控制調節，通過爐臺測溫熱電偶和加熱罩熱電偶進行退火過程控制的間接反饋。此種生產運行方式，一方面受到罩式爐二級核心數學模型準確性的影響，另一方面，由於測試儀表維護等方面不到位，會導致測溫熱電偶存在偏差，進而影響退火鋼卷的質量和產量。對於罩式爐退火過程中鋼卷溫度的測量方面，目前的裝置和方法一方面需要在爐臺設置專一的測試孔，另一方面缺乏對插條的優化創新，導致測試裝置和方法的適用性受限，且影響測試鋼卷的質量(由於表面質量問題只能降級或作為廢品)，造成相應的經濟損失。目前在常規沒有預留測試孔的爐臺上還沒有一套可行的裝置和測試方法進行鋼卷溫度的在線測試跟蹤，進而實現罩式爐退火模型優化、罩式爐退火質量問題診斷、罩式爐新產品及性能提升開發等功能。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於針對現有技術中缺少有效的鋼卷溫度在線測試方法的缺陷，提供一種利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置和方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置，包括至少一個邊部插條、至少一個芯部插條、至少一個鋼卷熱點測溫熱電偶、至少一個鋼卷冷點測溫熱電偶、爐臺測溫熱電偶、多條熱電偶補償導線、撓性熱電偶端子接管和無紙記錄儀；其中，所述撓性熱電偶端子接管安裝於爐臺排汙口，所述鋼卷熱點測溫熱電偶和所述鋼卷冷點測溫熱電偶由所述撓性熱電偶端子接管穿至爐臺底部，並分別通過熱電偶補償導線與所述無紙記錄儀的數據記錄通道連接；所述爐臺測溫熱電偶穿過所述撓性熱電偶端子接管，並通過熱電偶補償導線與所述無紙記錄儀的數據記錄通道連接；所述邊部插條上設有用於插接所述鋼卷熱點測溫熱電偶插槽；所述芯部插條上設有用於插接所述鋼卷冷點測溫熱電偶插槽。本發明所述的利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置中，所述撓性熱電偶端子接管的端部設有法蘭蓋，該法蘭蓋上設有多個熱電偶通道，所述鋼卷熱點測溫熱電偶、所述鋼卷冷點測溫熱電偶以及所述爐臺測溫熱電偶均由所述熱電偶通道穿至爐臺底部。本發明所述的利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置中，所述鋼卷熱點測溫熱電偶、所述鋼卷冷點測溫熱電偶以及所述爐臺測溫熱電偶上均通過卡套式接口與所述撓性熱電偶端子接管密封連接。本發明所述的利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置中，所述爐臺測溫熱電偶與所述鋼卷熱點測溫熱電偶和所述鋼卷冷點測溫熱電偶捆綁在一起。本發明所述的利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置中，所述邊部插條和芯部插條的厚度由邊緣至插條內逐步增加。本發明解決其技術問題所採用的另一技術方案是提供一種利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的方法，該方法基於上文所述的裝置，包括以下步驟根據爐臺堆垛測試鋼卷數量計算鋼卷熱點測溫熱電偶的根數；將多根鋼卷熱點測溫熱電偶均分至各個爐臺排汙口，通過安裝於爐臺排汙口撓性熱電偶端子接管穿至爐臺底部，並與無紙記錄儀的數據通道進行對應連接；根據車間工序情況，選擇相應工序環節進行待測試堆垛鋼卷的開卷，並在卷取過程中將芯部插條和邊部插條插入鋼卷；根據爐臺退火堆垛計劃情況，對固定有芯部插條和邊部插條的待測試鋼卷進行吊裝，從下向上逐層堆垛鋼卷，每堆垛一層鋼卷，按照各鋼卷冷點和熱點的位置，在芯部插條和邊部插條各自的插槽內插入熱電偶；在完成測試鋼卷堆垛和熱電偶插接後，通過無紙記錄儀查看熱電偶測試顯示結果;若顯示結果正常，則按照罩式爐退火生產規程進行氣密測試；通過氣密測試後，啟動無紙記錄儀開始採集數據；待退火完成後，停止無紙記錄儀的數據採集，並通過採集卡導入計算機，對所採集數據進行處理，獲得罩式爐內帶鋼鋼卷冷、熱點及爐內氣氛的動態溫升曲線。本發明所述的方法中，在將芯部插條和邊部插條插入鋼卷時，具體使芯部插條和邊部插條的外側面朝向鋼卷的外法線。本發明所述的方法中，在吊裝待測試鋼卷過程中，控制夾鉗的夾取位置，避免夾鉗與插條接觸而使插條端部變形。本發明產生的有益效果是本發明在未預留專用測試孔的爐臺上可實現罩式爐退火過程鋼卷冷熱點溫度及爐臺氣氛溫度的在線測量，無需對爐臺做改動，適合大範圍進行推廣；通過設置的爐臺測溫熱電偶可以對現場爐臺測溫熱電偶進行準確性檢驗，進而可以為罩式爐測量儀表維護、罩式爐退火鋼卷表面質量缺陷(黑斑、黑帶和氧化色等)測試分析提供重要的數據支持；通過熱電偶對鋼卷四周溫度變化的直接測量，可以進行爐臺退火沿帶鋼周向傳熱的一致性測試，進而為加熱罩燃燒器的優化控制提供支撐；採用的插條形式可以有效減輕插條接觸處帶鋼的表面質量，相比常規插條所造成的摺痕缺陷而言，明顯提高了成材率。以O. 5-1. 2mm厚度鋼卷為例，將避免插條位置內、外側各約3層帶鋼摺痕產生；對於外徑1800mm、寬度1250mm的鋼卷，節約鋼材重量約223kg，即提高成材率達到1. 02%。


下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖1是本發明實施例利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置的結構示意圖；圖2是圖1中A-A方向的剖視圖；圖3是圖1中B-B方向的剖視圖。圖中1-邊部插條，2-芯部插條，3-鋼卷熱點測溫熱電偶，4-鋼卷冷點測溫熱電偶，5-爐臺測溫熱電偶，6-熱電偶補償導線，7-撓性熱電偶端子接管，8-無紙記錄儀，9-爐臺排汙□。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。如圖1所示，本發明實施例利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置，包括邊部插條1、芯部插條2、鋼卷熱點測溫熱電偶3、鋼卷冷點測溫熱電偶4、爐臺測溫熱電偶5、多條熱電偶補償導線6、撓性熱電偶端子接管7和無紙記錄儀8 ;每測量一卷鋼卷，該裝置至少需要配置一個邊部插條1、一個芯部插條2、一個鋼卷熱點測溫熱電偶3和一個鋼卷冷點測溫熱電偶4。具體數量根據待測鋼卷的個數確定。撓性熱電偶端子接管7安裝於爐臺排汙口 9，鋼卷熱點測溫熱電偶3和鋼卷冷點測溫熱電偶4的一端由撓性熱電偶端子接管7密封穿至爐臺底部，並分別通過熱電偶補償導線6與無紙記錄儀8的數據記錄通道連接；爐臺測溫熱電偶5穿過撓性熱電偶端子接管7，並通過熱電偶補償導線6與無紙記錄儀8的數據記錄通道連接；設置的爐臺測溫熱電偶5可以對現場爐臺測溫熱電偶進行準確性檢驗，進而可以為罩式爐測量儀表維護、罩式爐退火鋼卷表面質量缺陷(黑斑、黑帶和氧化色等)測試分析提供重要的數據支持。本發明實施例中的無紙記錄儀8分十二個數據通道，通過熱電偶補償導線與熱電偶銜接。具體包括一路連接爐臺測溫熱電偶5，一路連接底部堆垛鋼卷測溫熱電偶(即鋼卷冷點測溫熱電偶4)，其餘為十路連接鋼卷熱點測溫熱電偶3。如測試堆垛為3卷鋼卷，則沿用其中6路連接鋼卷熱點測溫熱電偶3，如測試堆垛為5卷鋼卷，則沿用其中十路連接鋼卷熱點測溫熱電偶3。本發明實施例中，爐臺排汙口對稱性分布於罩式爐爐臺四周，可將十二路熱電偶根據測試位置和長度合理分配通過四個排汙口連接至無紙記錄儀。測溫熱電偶根據測點的位置和熱電偶所經過的通道確定長度和偶絲直徑。邊部插條I上設有插槽，用於插接鋼卷熱點測溫熱電偶3 ；芯部插條2上也設有插槽，用於插接鋼卷冷點測溫熱電偶4。採用的插條形式可以有效減輕插條接觸處帶鋼的表面質量，相比常規插條所造成的摺痕缺陷而言，明顯提高了成材率。以O. 5-1. 2_厚度鋼卷為例，將避免插條位置內、夕卜側各約3層帶鋼摺痕產生；對於外徑1800mm、寬度1250mm的鋼卷，節約鋼材重量約223kg，即提高成材率達到1. 02%。其中，對於鋼卷熱點測溫熱電偶3和鋼卷冷點測溫熱電偶4根據鋼卷堆垛數量進行相應數量的配置。考慮到爐臺排汙口 9布置在爐臺的四周，根據是否測試沿鋼卷周向傳熱一致性的需求進行相應熱電偶的增設。在本發明的一個較佳實施例中，邊部插條I或芯部插條2按照各鋼卷結構尺寸進行插條尺寸的設計，並且對於插條的四周邊緣進行打磨，使插條的厚度由邊緣至插條內邊逐步增加。在本發明的一個實施例中，撓性熱電偶端子接管7的端部設有法蘭蓋，該法蘭蓋上設有多個熱電偶通道，以便與測溫熱電偶連接並密封，防止爐內氣氛外洩。鋼卷熱點測溫熱電偶3、鋼卷冷點測溫熱電偶4以及爐臺測溫熱電偶5均由熱電偶通道穿至爐臺底部。在本發明的一個較佳實施例中，鋼卷熱點測溫熱電偶3、鋼卷冷點測溫熱電偶4以及爐臺測溫熱電偶5上均通過卡套式接口與撓性熱電偶端子接管7密封連接，卡套式接口的設計便於安裝與密封。爐臺測溫熱電偶5與鋼卷熱點測溫熱電偶3和鋼卷冷點測溫熱電偶4在爐臺底部
擁綁在一起。本發明實施例利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的方法，該方法基於上述實施例的利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置，包括以下步驟利用罩式爐爐臺排汙口布置測量裝置線路及儀表首先根據爐臺堆垛測試鋼卷數量計算鋼卷熱點測溫熱電偶的根數，每測量一卷鋼卷至少需要一個鋼卷熱點測溫熱電偶3和一個鋼卷冷點測溫熱電偶4。並根據堆垛鋼卷的結構尺寸選擇合適的熱電偶長度，然後將多根鋼卷熱點測溫熱電偶均分至各個爐臺排汙口，通過安裝於爐臺排汙口撓性熱電偶端子接管穿至爐臺底部，並與無紙記錄儀的數據通道進行對應連接；插條布置與鋼卷吊裝首先，根據車間工序情況，選擇相應工序環節進行待測試堆垛鋼卷的開卷，並在卷取過程中將芯部插條和邊部插條插入鋼卷；其次，根據爐臺退火堆垛計劃情況，對固定有芯部插條和邊部插條的待測試鋼卷進行吊裝，用吊車將鋼卷吊出並放置在鋼卷庫空間，在吊裝待測試鋼卷過程中，控制夾鉗的夾取位置，避免夾鉗與插條接觸而使插條端部變形。在本發明的一個實施例中，在插入插條之前，需要根據擬要測試爐臺堆垛鋼卷結構尺寸進行相應插條的製作，並在帶鋼卷取過程中，按照對應的尺寸編號，將芯部插條2和邊部插條I插入鋼卷相應的位置和深度，並使芯部插條2和邊部插條I的外側面朝向鋼卷的外法線。具體將芯部插條2插入鋼卷深度的二分之一處。例如若鋼卷寬度為1600mm，則芯部插條2插入鋼卷的深度為800mm ;將邊部插條I插入鋼卷的角點處，具體插入的深度是離鋼卷外邊緣25mm,離鋼卷頂部邊緣64mm處。爐臺堆垛及熱電偶插接從下向上逐層堆垛鋼卷，每堆垛一層鋼卷，按照各鋼卷冷點和熱點的位置，在芯部插條2和邊部插條I各自的插槽內插入熱電偶；本發明的一個實施例中，還可將專門測試爐溫的爐臺測溫熱電偶5與爐臺底部熱電偶(包括鋼卷熱點測溫熱電偶3和鋼卷冷點測溫熱電偶4)進行捆綁；通過鋼卷四周溫度變化的直接測量，可以進行爐臺退火沿帶鋼周向傳熱的一致性測試，進而為加熱罩燃燒器的優化控制提供支撐。
退火操作及退火過程溫度在線跟蹤在完成測試鋼卷堆垛和熱電偶插接後，通過無紙記錄儀8進行測試結果有效性的初步檢驗，具體為查看熱電偶測試顯示結果；若顯示結果正常，則按照罩式爐退火生產規程進行氣密測試；通過氣密測試後，啟動無紙記錄儀開始採集數據；待退火完成後，停止無紙記錄儀的數據採集，並通過採集卡導入計算機，對所採集數據進行處理，獲得罩式爐內帶鋼鋼卷冷、熱點及爐內氣氛的動態溫升曲線。本發明實施例首次在未預留專用測試孔的爐臺，實現罩式爐退火過程鋼卷冷熱點溫度及爐臺氣氛溫度的在線測量，無需對爐臺做改動，適合大範圍進行推廣。通過本發明實施例的裝置和方法，能夠為罩式爐工程FAT測試及功能考核、罩式爐數學模型軟體技術的持續優化、產品性能提升和新產品開發提供實驗和可靠數據支撐。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置，其特徵在於，包括至少一個邊部插條、至少一個芯部插條、至少一個鋼卷熱點測溫熱電偶、至少一個鋼卷冷點測溫熱電偶、爐臺測溫熱電偶、多條熱電偶補償導線、撓性熱電偶端子接管和無紙記錄儀；其中所述撓性熱電偶端子接管安裝於爐臺排汙口，所述鋼卷熱點測溫熱電偶和鋼卷冷點測溫熱電偶由所述撓性熱電偶端子接管穿至爐臺底部，並分別通過熱電偶補償導線與所述無紙記錄儀的數據記錄通道連接；所述爐臺測溫熱電偶穿過所述撓性熱電偶端子接管，並通過熱電偶補償導線與所述無紙記錄儀的數據記錄通道連接；所述邊部插條上設有用於插接所述鋼卷熱點測溫熱電偶插槽；所述芯部插條上設有用於插接所述鋼卷冷點測溫熱電偶插槽。
2.根據權利要求1所述的利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置，其特徵在於，所述撓性熱電偶端子接管的端部設有法蘭蓋，該法蘭蓋上設有多個熱電偶通道，所述鋼卷熱點測溫熱電偶、所述鋼卷冷點測溫熱電偶以及所述爐臺測溫熱電偶均由所述熱電偶通道穿至爐臺底部。
3.根據權利要求2所述的利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置，其特徵在於，所述鋼卷熱點測溫熱電偶、所述鋼卷冷點測溫熱電偶以及所述爐臺測溫熱電偶上均通過卡套式接口與所述撓性熱電偶端子接管密封連接。
4.根據權利要求1所述的利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置，其特徵在於，所述爐臺測溫熱電偶與所述鋼卷熱點測溫熱電偶和所述鋼卷冷點測溫熱電偶捆綁在一起。
5.根據權利要求1所述的利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置，其特徵在於，所述邊部插條和芯部插條的厚度由邊緣至插條內逐步增加。
6.一種利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的方法，其特徵在於，該方法基於權利要求1-5中任一項所述的裝置，包括以下步驟根據爐臺堆垛測試鋼卷數量計算鋼卷熱點測溫熱電偶的根數；將多根鋼卷熱點測溫熱電偶均分至各個爐臺排汙口，通過安裝於爐臺排汙口撓性熱電偶端子接管穿至爐臺底部，並與無紙記錄儀的數據通道進行對應連接；根據車間工序情況，選擇相應工序環節進行待測試堆垛鋼卷的開卷，並在卷取過程中將芯部插條和邊部插條插入鋼卷；根據爐臺退火堆垛計劃情況，對固定有芯部插條和邊部插條的待測試鋼卷進行吊裝， 從下向上逐層堆垛鋼卷，每堆垛一層鋼卷，按照各鋼卷冷點和熱點的位置，在芯部插條和邊部插條各自的插槽內插入熱電偶；在完成測試鋼卷堆垛和熱電偶插接後，通過無紙記錄儀查看熱電偶測試顯示結果； 若顯示結果正常，則按照罩式爐退火生產規程進行氣密測試；通過氣密測試後，啟動無紙記錄儀開始採集數據；待退火完成後，停止無紙記錄儀的數據採集，並通過採集卡導入計算機，對所採集數據進行處理，獲得罩式爐內帶鋼鋼卷冷、熱點及爐內氣氛的動態溫升曲線。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，在將芯部插條和邊部插條插入鋼卷時，具體使芯部插條和邊部插條的外側面朝向鋼卷的外法線。
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，在吊裝待測試鋼卷過程中，控制夾鉗的夾取位置，避免夾鉗與插條接觸而使插條端部變形。
全文摘要
本發明公開了一種利用罩式爐爐臺排汙口測量鋼卷冷熱點溫度的裝置和方法，裝置中的撓性熱電偶端子接管安裝於爐臺排汙口，鋼卷熱點測溫熱電偶和鋼卷冷點測溫熱電偶由撓性熱電偶端子接管穿至爐臺底部，並分別通過熱電偶補償導線與無紙記錄儀的數據記錄通道連接；爐臺測溫熱電偶穿過撓性熱電偶端子接管，並通過熱電偶補償導線與無紙記錄儀的數據記錄通道連接；邊部插條上設有用於插接鋼卷熱點測溫熱電偶插槽；芯部插條上設有用於插接鋼卷冷點測溫熱電偶插槽。本發明在未預留專用測試孔的爐臺上可實現罩式爐退火過程鋼卷冷熱點溫度及爐臺氣氛溫度的在線測量，無需對爐臺做改動，適合大範圍進行推廣。
文檔編號G01K7/04GK102998021SQ20121050764
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者李衛傑, 冀勇, 王曉亮, 段廣東 申請人:中冶南方(武漢)威仕工業爐有限公司