專利名稱：高爐鐵水測溫設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及高爐測溫技術領域，尤其涉及一種使用一次性測溫熱電偶的高爐鐵水溫度的測溫設備。
背景技術：
高爐是高爐煉鐵流程的主體，自爐體上部裝入鐵礦石、燃料和溶劑，從下部鼓入空氣燃燒燃料，產生大量高溫還原性氣體向上運動，爐料在下降過程中經過加熱、還原、熔化、造渣等一系列物理化學過程，最終生成液態爐渣和鐵水。長期以來，高爐操作者對爐況的判斷主要根據高爐儀表的反映情況和高爐工長的觀察及經驗積累。這一辦法容易造成判斷失誤、調劑滯后和反向操作的現象。繼而導致爐況波動甚至失常。而且鐵水質量的好壞直接影響到鋼鐵產品的質量，因此出鐵口鐵水的溫度精確檢測對于改進冶金生產工藝，提高鐵水產品質量，降低生產成本，延長高爐的使用壽命就顯得非常重要，并且已經成為標準配置要求。高爐鐵水測溫相關特點:溫度高，溫度范圍1200°C 1800°C。鐵水和鐵渣的混合物且鐵渣往往在鐵水上部有時比較厚，表面、中心、邊緣溫度差別大，并且和出鐵過程相關，對鐵溝內鐵水進行測溫，連續性測溫要求不高而且伴有粉塵和煙霧、石墨碳飛揚。測量鐵水的溫度，主要分為兩種方式:接觸式測量和非接觸式測量。前者利用測溫敏感元件在測溫時與鋼水、鐵水直接接觸，比如采用快速一次性熱電偶(主要使用的是鉬銠系列的貴金屬熱電偶)測溫方法。該方法操作復雜，一般采取信號進入現場二次儀表，由二次儀表測算出鐵水溫度，之后以4 20mA信號或者其他方式送控制系統顯示及其他計算，該種方法目前還在廣泛大量使用，各個廠家也針對一次性熱電偶本身進行改進，降低成本。后者往往通過光學高溫計、光電高溫計、輻射高溫計、比色高溫計、紅外測溫計等等，實現鋼水或鐵水的連續測溫，但缺點是往往測量的是鐵水表面的溫度而非鐵水溫度。高爐鐵水測溫設備附近環境溫度高且惡劣，空氣中含鐵屑灰塵含量大，易導致電子設備順壞，每隔一兩年就需要更換設備，測溫得到溫度數值一般不在二次測溫表上看，而是在出鐵口大屏幕上顯示，直接利用PLC或者DCS的4 20mA輸出信號實現。

發明內容
本發明旨在提出一種具有低成本的利用一次性測溫熱電偶的高爐鐵水測溫設備。根據本發明的一實施例，提出一種高爐鐵水測溫設備，包括:測溫槍，測溫槍上安裝一次性測溫熱電偶；測溫槍操作臂，沿高爐的鐵水溝設置，測溫槍操作臂操作安裝有一次性熱電偶的測溫槍插入鐵水中，并在設定的時間后從鐵水中拔出測溫槍；隔離器組件，與測溫槍電連 接，隔離器組件包括溫度范圍不同的一組隔離器，其中的一個隔離器被選擇并接入到設備的電路中；控制組件，與隔離器組件電連接，控制組件包括預處理模塊、測溫處理模塊和異常處理模塊；輸出組件，與控制組件電連接，輸出組件包括顯示器、指示燈和蜂鳴器。在一個實施例中，測溫槍操作臂將測溫槍上安裝的一次性測溫熱電偶插入鐵水中，1.5秒后拔出。在一個實施例中，該高爐鐵水測溫設備還包括一組探頭和控制計算機終端。一組探頭設置在鐵水溝上方，探頭探測鐵水溝中鐵水的數據。控制計算機終端連接到控制組件。在一個實施例中，測溫處理模塊包括:延時計時器、間隔采樣器和采樣計數器。采樣間隔期的采樣間隔小于等于200ms，采樣計數器的采樣計數為30-40個。延時計時器工作期間，延時計時器工作期間，采樣計數器不進行采樣，延時計數器完成延時計數后，間隔采樣器的采樣間隔為200ms，采樣計數器的采樣計數為30-40個，最新采樣得到的4_6個采樣計數進行循環計算。在一個實施例中，隔離器組件包括第一隔離器和第二隔離器，第一隔離器的溫度范圍為1100°C 1550°C，第二隔離器的溫度范圍為(TC 1600°C。本發明的高爐鐵水測溫設備利用一次性測溫熱電偶，借助于功能強大且掃描速度足夠快的控制組件，比如PLC或者DCS來實現高速測溫。本發明的高爐鐵水測溫設備結構簡單、成本低、測溫準確率高，可以顯著降低熱電偶的消耗和二次儀表更換。


圖1揭示了根據本發明的一實施例的高爐鐵水測溫設備的結構圖。圖2揭示了根據本 發明的一實施例的高爐鐵水測溫設備進行測溫的時序圖。圖3揭示了根據本發明的一實施例的高爐鐵水測溫設備的測溫控制邏輯。
具體實施例方式高爐在用泥炮開口機打開鐵口后，鐵水順著鐵水溝流出，鐵渣浮在鐵水的表面。在鐵水溝中對鐵水進行測溫，即是本發明的高爐鐵水測溫的設計目的。參考圖1所示，該高爐鐵水測溫設備設置在高爐200附近，高爐200具有四條鐵水溝202。該高爐鐵水測溫設備包括:測溫槍102，測溫槍102上安裝一次性測溫熱電偶104。測溫槍操作臂106，沿高爐的鐵水溝202設置，測溫槍操作臂106操作安裝有一次性熱電偶104的測溫槍102插入鐵水中，并在設定的時間后從鐵水中拔出測溫槍102。在一個實施例中，測溫槍操作臂106將測溫槍102上安裝的一次性測溫熱電偶104插入鐵水中，并于1.5秒后拔出。隔離器組件108，與測溫槍102電連接，隔離器組件108包括溫度范圍不同的一組隔離器，其中的一個隔離器被選擇并接入到設備的電路中。在一個實施例中，隔離器組件108包括第一隔離器和第二隔離器，第一隔離器的溫度范圍為1100°C 1550°C，第二隔離器的溫度范圍為0°C 1600°C。控制組件110，與隔離器組件108電連接，控制組件110包括預處理模塊112、測溫處理模塊114和異常處理模塊116。在一個實施例中，測溫處理模塊114包括:延時計時器、間隔采樣器和采樣計算計數器。采樣間隔期的采樣間隔小于等于200ms，采樣計數器的采樣計數為30-40個。在一個實施例中，延時計時器工作期間，采樣計數器不進行采樣，延時計數器完成延時計數后，間隔采樣器的采樣間隔為200ms，采樣計數器的采樣計數為30-40個，最新采樣得到的4-6個采樣計數進行循環計算。如圖1所示的，控制組件還可以連接到控制計算機終端116。輸出組件118，與控制組件110電連接，輸出組件118包括顯示器120、指示燈122和蜂鳴器124。參考圖1所示的實施例，該高爐鐵水測溫設備還包括一組探頭204，探頭204設置在鐵水溝202上方，探頭204探測鐵水溝202中鐵水的數據。如圖1所示，四個探頭204被布置在四條鐵水溝202的上方。下面結合圖2和圖3介紹本發明的工作原理，其中圖2揭示了根據本發明的一實施例的高爐鐵水測溫設備進行測溫的時序圖。圖3揭示了根據本發明的一實施例的高爐鐵水測溫設備的測溫控制邏輯。高爐在用泥炮開口機打開鐵口后，鐵水順著鐵水溝流出，鐵渣浮在鐵水的表面。測溫槍操作臂操作槍頭安裝有一次性測溫熱電偶的測溫槍，將測溫槍頭的一次性測溫熱電偶插入鐵水中，停留一段時間，測溫過程開始，熱電偶的電勢信號反映了鐵水的真實溫度。在顯示器上顯示測溫溫度或者測溫失敗后把測溫槍的槍頭從鐵水中拔出，在將槍頭從鐵水中提出的過程中，一次性熱·電偶還會與鋼浮在鐵水表面的鐵渣接觸，熱電勢會略有提高，繼續提起測溫槍至槍頭完全與鐵水及鐵渣分離。熱電勢就迅速下降，完成一次測溫過程。測溫過程可分為如下的幾個階段:采樣前準備:此時一次性測溫熱電偶沒插在測溫槍上，測溫系統處于開路狀態。采樣準備期:此時一次性測溫熱電偶插在測溫槍上但還未進入鐵水，測溫系統測
量的是室溫。采樣區間:此時一次性測溫熱電偶插在測溫槍上且進入鐵水，這是測溫主過程。實際的測溫曲線受探頭質量、操作臂操作狀態、爐內金屬溶液的狀態等因數影響，可能稍有不同。采樣結束:此時測溫熱電偶被燒毀或者拔出測溫槍，進入下一次測溫前準備。圖2揭示了高爐鐵水測溫設備進行測溫的時序圖。本發明的控制組件中包括了三個模塊:預處理模塊、測溫處理模塊和異常處理模塊。同時，隔離器組件包括具有不同溫度范圍的第一隔離器和第二隔離器。以適應不同的應用需求。預處理模塊根據應用狀況選取第一隔離器或者第二隔離器的其中之一接入系統電路中。第一隔離器是溫度范圍1100°C 1550°C的隔離器。當一次測溫過程結束，一次性測溫熱電偶斷開、系統開路時，需要要保持開路前的溫度值，這樣當下一次插入新的一次性熱電偶的時候，由于變送器的設置為1100°c 1550°C，讀入的溫度檢測值顯示為輸入短路Ι0Ρ-，但是數值仍然保持1530以上，導通燈不亮。在預處理過程中，設置進入采樣過程的溫度值為兩路信號:1)原始的真實的鐵水溫度；2)強制1280°C。當檢測到溫度信號的模式由IOP進入IOP-模式，就觸發跳到強制模式，初始化原有程序，延時一段時間，進入正常測溫回路。
第二隔離器是溫度范圍0°C 1600°C的隔離器。當插入新的一次性熱電偶的時候，由于變送器的設置為0°C 1600°C，系統讀入的溫度檢測值顯示為室溫。當檢測到溫度信號的模式由IOP進入正常模式，就觸發跳到強制模式，初始化原有程序，延時一段時間，進入正常測溫回路。測溫處理模塊用于進行鐵水溫度的測量。一次性測溫熱電偶插入鐵水后，在檢測到溫度小于1500°C以下時，則啟動延時計時器。延時計時器結束則進入正式數據采集階段。延時計時器工作期間，采樣計數器不進行采樣。延時計數器完成延時計數后，間隔采樣器的采樣間隔為200ms，采樣計數器的采樣計數為30-40個，最新采樣得到的4_6個采樣計數進行循環計算。圖3揭示了根據本發明的一實施例的高爐鐵水測溫設備的測溫控制邏輯。該計算過程的原理為:取連續的M個數據(實際中取為4-6個)，比較出最大值和最小值，計算出最大值和最小值的差值小于允許誤差，則測溫成功，否則失敗。測溫成功后，顯示器上顯示測量溫度并保持，測溫槍操作臂將測溫槍拔出。異常處理模塊進行異常處理。檢測到溫度讀入信號在上限設定值以下時，指示燈中的“導通燈”點燈，同時“測溫準備好”燈亮。如果檢測到在溫度讀入信號在上限值以上，則指示燈中的“導通燈”熄滅，“測溫準備好”燈熄滅。取連續的M個數據并比較出最大值和最小值，計算出最大值和最小值的差值小于允許誤差則表示測溫成功，指示燈中的“測溫0K”燈點亮，否則表示測溫失敗，指示燈中的“測溫失敗”燈亮。如果檢測到測溫過程中的溫度數據超出正常范圍或者采樣數據超出個數均跳出測溫過程，并且指示燈中的“測溫失敗”燈亮。異常處理模塊在點亮“測溫失敗”燈的同時將鐵水溫度指示器顯示為“1999”。本發明的高爐鐵水測溫設備顯示并保留測溫過程連續的采樣值，以便于在必要時進行人工修正。該高爐鐵水測溫設備還統計每天出鐵的次數及時間。本發明的高爐鐵水測溫設備利用一次性測溫熱電偶，借助于功能強大且掃描速度足夠快的控制組件，比如PLC或者DCS來實現高速測溫。本發明的高爐鐵水測溫設備結構簡單、成本低、測溫準確率高，可 以顯著降低熱電偶的消耗和二次儀表更換。
權利要求
1.種高爐鐵水測溫設備，其特征在于，包括: 測溫槍，測溫槍上安裝一次性測溫熱電偶； 測溫槍操作臂，沿高爐的鐵水溝設置，測溫槍操作臂操作安裝有一次性熱電偶的測溫槍插入鐵水中，并在設定的時間后從鐵水中拔出測溫槍； 隔離器組件，與所述測溫槍電連接，所述隔離器組件包括溫度范圍不同的一組隔離器，其中的一個隔離器被選擇并接入到設備的電路中； 控制組件，與隔離器組件電連接，控制組件包括預處理模塊、測溫處理模塊和異常處理模塊； 輸出組件，與控制組件電連接，所述輸出組件包括顯示器、指示燈和蜂鳴器。
2.按權利要求1所述的高爐鐵水測溫設備，其特征在于，所述測溫槍操作臂將測溫槍上安裝的一次性測溫熱電偶插入鐵水中，1.5秒后拔出。
3.按權利要求1所述的高爐鐵水測溫設備，其特征在于，還包括一組探頭，探頭設置在鐵水溝上方，探頭探測鐵水溝中鐵水的數據。
4.按權利要求1所述的高爐鐵水測溫設備，其特征在于，所述控制組件連接到控制計算機終端。
5.按權利要求1所述的高爐鐵水測溫設備，其特征在于，所述測溫處理模塊包括:延時計時器、間隔采樣器和采樣計數器。
6.按權利要求5所述的高爐鐵水測溫設備，其特征在于，所述采樣間隔期的采樣間隔小于等于200ms，所述采樣計數器的采樣計數為30-40個。
7.按權利要求5所述的高爐鐵水測溫設備，其特征在于， 延時計時器工作期間，采樣計數器不進行采樣； 延時計數器完成延時計數后，間隔采樣器的采樣間隔為200ms，采樣計數器的采樣計數為30-40個，最新采樣得到的4-6個采樣計數進行循環計算。
8.按權利要求1所述的高爐鐵水測溫設備，其特征在于，所述隔離器組件包括第一隔離器和第二隔離器，第一隔離器的溫度范圍為1100°C 1550°C，第二隔離器的溫度范圍為0。C 1600。C。
全文摘要
本發明揭示了一種高爐鐵水測溫設備，包括測溫槍，測溫槍上安裝一次性測溫熱電偶；測溫槍操作臂，沿高爐的鐵水溝設置，測溫槍操作臂操作安裝有一次性熱電偶的測溫槍插入鐵水中，并在設定的時間后從鐵水中拔出測溫槍；隔離器組件，與測溫槍電連接，隔離器組件包括溫度范圍不同的一組隔離器，其中的一個隔離器被選擇并接入到設備的電路中；控制組件，與隔離器組件電連接，控制組件包括預處理模塊、測溫處理模塊和異常處理模塊；輸出組件，與控制組件電連接，輸出組件包括顯示器、指示燈和蜂鳴器。本發明的高爐鐵水測溫設備結構簡單、成本低、測溫準確率高，可以顯著降低熱電偶的消耗和二次儀表更換。
文檔編號C21B7/24GK103088175SQ20111034202
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月2日 優先權日2011年11月2日
發明者惠學軍, 王強, 鄭桓, 徐峰林, 陸嘯, 楊曉波 申請人:上海寶信軟件股份有限公司