[科普中國(guó)]-高爐爐身

簡(jiǎn)介

爐身是保證高爐冶煉的重要部分，爐身厚度包括爐殼、填料、冷卻壁和爐襯。高爐生產(chǎn)過(guò)程中，因受到上升的煤氣流和下降的爐料沖刷和磨損、高溫和化學(xué)反應(yīng)等物理化學(xué)因素的作用，爐身侵蝕嚴(yán)重，破壞了操作爐型，將影響高爐冶煉順行，也影響高爐的使用壽命及生產(chǎn)安全。爐身壽命一直是至關(guān)高爐長(zhǎng)壽的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，引起人們的廣泛重視。

國(guó)外的很多研究單位都做過(guò)高爐爐體厚度檢測(cè)的方法研究，如日本、美國(guó)和荷蘭一些國(guó)家曾采用熱電偶法、電磁脈沖法、電阻法和電容法等方法檢測(cè)爐壁厚度。

高爐爐身厚度在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高爐爐身厚度的變化，曾先后在包鋼、首鋼、太鋼和水鋼等11 座高爐上應(yīng)用。經(jīng)高爐生產(chǎn)應(yīng)用證實(shí)，該技術(shù)對(duì)掌握爐身厚度變化、高爐何時(shí)采取補(bǔ)爐措施、保證高爐生產(chǎn)安全都有一定的指導(dǎo)作用。該項(xiàng)技術(shù)1999 年獲得國(guó)家科技部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，2007年與另一項(xiàng)技術(shù)共獲國(guó)家專利，該技術(shù)也曾被列為國(guó)家級(jí)科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目1。

爐身厚度測(cè)量系統(tǒng)的組成爐身厚度檢測(cè)技術(shù)主要用于爐身部位，它包括：超聲波測(cè)厚傳感器、厚度采集器、工控機(jī)、系統(tǒng)軟件和通訊連接等5部分組成。

1.超聲波測(cè)厚傳感器。

超聲波測(cè)厚傳感器又稱傳感器測(cè)桿，是40mm含稀土易磨損純鐵制成的測(cè)桿和20mm、2.5MH的壓電晶體探頭組成。

2.厚度采集器。

厚度采集器是由中央處理器、脈沖發(fā)射電路、放大調(diào)節(jié)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和數(shù)據(jù)通訊電路組成。1臺(tái)厚度采集器可以管理16支傳感器測(cè)桿。

3.工控機(jī)。

4.系統(tǒng)軟件。

系統(tǒng)軟件在Visual Basic 平臺(tái)上編寫，在Windows 2000 /XP 環(huán)境下運(yùn)行。

5.通訊連接。

系統(tǒng)通信采用RS-485或CAN總線網(wǎng)絡(luò)連接方式2。

爐身厚度測(cè)量的基本原理在高爐建造或爐子檢修時(shí)，將超聲波測(cè)厚傳感器埋入高爐爐體中，傳感器測(cè)桿的前端與爐體內(nèi)壁等齊埋設(shè)。傳感器測(cè)桿上焊接法蘭盤，與爐壁外殼上已經(jīng)定位焊接好的另一法蘭盤加鉛油石棉繩密封固定，以保證爐體的密閉性。生產(chǎn)時(shí)，傳感器測(cè)桿前端與高爐爐體同步侵蝕。

依據(jù)超聲波測(cè)厚原理，厚度采集器通過(guò)對(duì)傳感器測(cè)桿中的壓電晶體發(fā)射一個(gè)高壓脈沖而產(chǎn)生超聲波，該超聲波沿測(cè)桿軸向傳到前端界面后反射，反射回波傳到壓電晶體后進(jìn)行聲電轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)通過(guò)厚度采集器的放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等電路模塊工作后，由通訊電路傳至上位工控機(jī)。工控機(jī)顯示回波并檢測(cè)出從發(fā)射超聲波到接收到反射回波的時(shí)間差，計(jì)算出傳感器測(cè)桿的長(zhǎng)度。

波形圖中回波的前沿位置對(duì)應(yīng)爐身的厚度，爐身被侵蝕，傳感器測(cè)桿將縮短，反射回波的前沿位置將左向移動(dòng)3。

爐身厚度測(cè)量系統(tǒng)的功能1.顯示各測(cè)點(diǎn)信號(hào)采集波形圖；

2.顯示高爐爐體厚度侵蝕橫剖面圖；

3.顯示高爐爐體厚度侵蝕縱剖面圖；

4.顯示儲(chǔ)存爐體厚度所有測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)；

5.查詢歷史數(shù)據(jù)、當(dāng)前數(shù)據(jù)；

6.打印當(dāng)前和歷史數(shù)據(jù)2。

總結(jié)根據(jù)高爐安裝爐身厚度在線測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用情況來(lái)看，本技術(shù)適合測(cè)量爐身部位爐體的厚度。試驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明，傳感器測(cè)桿的設(shè)計(jì)能夠達(dá)到爐身厚度檢測(cè)的要求，厚度采集的工作模式設(shè)計(jì)是可靠的，測(cè)厚系統(tǒng)的工作設(shè)計(jì)是合理的。反射回波的采集及分析是本測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。由波形分析可以找到爐身結(jié)厚的規(guī)律，也能發(fā)現(xiàn)冷卻壁的被侵蝕情況，還提出了高爐噴補(bǔ)造襯的厚度多少為宜的問(wèn)題。

總之，爐身部位爐體厚度在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)監(jiān)測(cè)爐身厚度侵蝕變化及冷卻壁的侵蝕破壞情況，對(duì)保證控制高爐的操作爐型和延長(zhǎng)高爐的使用壽命，都有重要的意義2。