本發明涉及轉爐設備領域，尤其是一種轉爐爐底厚度測量裝置及方法。

背景技術：

作為轉爐復吹的重要部分的底吹對轉爐冶金效果的影響很大，底吹供氣元件使用壽命成為衡量轉爐復吹的重要參數。已知，轉爐冶煉高溫條件下，底吹供氣元件的長度隨著轉爐爐底工作層的侵蝕而降低，為了有效提高轉爐爐齡及利用系數，包括濺渣護爐等在內的轉爐維護手段可以將已經下降的轉爐爐底厚度有效的提高，通過維護手段在爐底工作層上依靠渣料、補爐料等提高爐底厚度的同時也將底吹供氣元件深埋于所提高的爐底中，因為這個過程中已經被侵蝕掉的底吹供氣元件并不能得到補償，這將嚴重影響轉爐復吹的冶煉效果。因此，底吹供氣元件的長度及渣層厚度的距離測量顯得尤為重要。

已有的爐底厚度測量方法對爐底底吹供氣元件的侵蝕量、底吹供氣元件上方渣層厚度等并不能給出科學的判斷依據，不能有效測量，因此不能為底吹維護提供有效的依據。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種轉爐爐底厚度測量裝置及方法，解決爐底底吹供氣元件的侵蝕量和渣層厚度不能有效測量的問題。

具體的，本發明提供了一種轉爐爐底厚度測量裝置，包括底吹供氣元件、底吹供氣控制系統、供氣元件長度檢測系統、系統控制器；

轉爐底部有安裝底吹供氣元件的安裝孔，底吹供氣控制系統一端通過管線與底吹供氣元件相連，另一端與系統控制器相連，供氣元件長度檢測系統一端通過線纜連接至底吹供氣元件，另一端與系統控制器相連。

進一步地，底吹供氣元件包括電阻元件、填充材料、金屬管、透氣環縫和中心管；

中心管位于金屬管內部，金屬管為環縫管，環縫管上有透氣環縫，環縫管為1～3層，填充材料位于金屬管內部，填充材料的中心處貫穿有電阻元件。

進一步地，電阻元件為高溫電阻，長度與底吹供氣元件相同。

進一步地，電阻元件通過電阻元件導線連接至供氣元件長度檢測系統。

進一步地，電阻元件通過電阻元件導線與無線信號發射器連接，由無線信號發射器將電阻元件的電信號傳輸至供氣元件長度檢測系統。

進一步地，還包括底吹氣室；

底吹氣室為金屬殼所形成的圓柱形密封腔室，焊接固定于金屬爐殼的外壁面；

底吹供氣元件位于金屬爐殼外的部分密封于底吹氣室內。

進一步地，還包括底吹進氣管；

底吹進氣管安裝于底吹氣室側面，并與底吹氣室相連通，底吹進氣管通過管線與底吹供氣控制系統相連。

另外，本發明還提供了一種轉爐爐底厚度測量方法，包括以下步驟：

步驟一、測量爐底原始高度h0與底吹供氣元件的原始長度l0；

步驟二、測量爐底工作過程高度h，并傳輸至系統控制器；

步驟三、系統控制器比較h和h0的大小，若h>h0，則說明爐底高度上升了，上升高度為h-h0；

若h<h0，則說明爐底高度下降了，由爐底原始高度h0和爐底工作過程高度h可以得到爐底下降高度為h0-h；

步驟四、測量底吹供氣元件的工作長度l，得到底吹供氣元件的侵蝕長度為l0-l；

步驟五、計算爐底上層的濺渣層的厚度；

當爐底高度上升即h>h0時，濺渣層的厚度為(h-h0)+(l0-l)；

當爐底高度下降即h<h0時，濺渣層的厚度為(l0-l)－(h0-h)。

進一步地，爐底高度的測量方法包括激光測厚、推桿測厚、紅外測厚、預埋熱電偶測厚、測液面的測量方法；

底吹供氣元件的原始長度和工作長度的測量方法為：供氣元件長度檢測系統測量電阻元件電阻值，將電阻值傳輸至系統控制器，由系統控制器根據電阻元件單位長度電阻值計算底吹供氣元件的原始長度l0。

本發明提供了一種轉爐爐底厚度測量裝置及方法，該方法適用于任何公稱容量的復吹轉爐，本裝置結構簡單，易于實施與維護，能夠很容易測得爐底厚度、底吹供氣元件的厚度、渣層的厚度，根據測得的厚度對轉爐采取有效措施進行維護。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1是本發明的轉爐爐底厚度測量裝置整體結構示意圖；

圖2是本發明的轉爐爐底厚度測量裝置的底吹供氣元件安裝示意圖；

圖3是本發明的轉爐爐底厚度測量裝置的底吹供氣元件結構示意圖。

圖中：1-底吹供氣元件、2-轉爐、3-底吹供氣控制系統、4-供氣元件長度檢測系統、5-系統控制器、6-濺渣層；

1-1-電阻元件、1-2-填充材料、1-3-金屬管、1-4-透氣環縫、1-5-底吹氣室、1-6-底吹進氣管、1-7-電阻元件導線；

2-1-爐襯、2-2-金屬爐殼、2-3-空心耳軸。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

本發明提供了一種轉爐爐底厚度測量裝置，如圖1所示，包括底吹供氣元件1，底吹供氣控制系統3，供氣元件長度檢測系統4，系統控制器5。

轉爐2底部有安裝底吹供氣元件1的安裝孔，底吹供氣元件1安裝于轉爐2的安裝孔內，底吹供氣控制系統3一端通過管線與底吹供氣元件1相連，另一端與系統控制器5相連，供氣元件長度檢測系統4一端通過線纜連接至底吹供氣元件1，另一端與系統控制器5相連。在正常運行過程中，轉爐2是轉動的，管線和線纜若直接連接轉爐2，則對轉爐2的轉動過程會產生很大的制約，因此管線與線纜穿過空心耳軸2-3。空心耳軸2-3是固定在基座上的軸，轉爐2以空心耳軸2-3為旋轉基準進行旋轉，因此當管線與線纜從空心耳軸2-3穿過時，管線和線纜就不會對轉爐2的旋轉構成限制。

如圖2所示，底吹供氣元件1為環縫式底吹供氣元件，包括電阻元件1-1、填充材料1-2、金屬管1-3、透氣環縫1-4和中心管。中心管位于金屬管1-3內部，金屬管1-3為環縫管，環縫管上有透氣環縫1-4，環縫管為1～3層，層數的增加伴隨著環縫面積的增加，環縫面積增加，即為用于通氣的開口增加，透氣能力即增加，這樣在相同的供氣壓力條件下，供氣能力增加。

本申請的一個實施例中，環縫管為兩層，則這時底吹供氣元件1共有三層管，三層管之間形成兩層環縫，作為氣體通道。

金屬管1-3內部填充有填充材料1-2，填充材料1-2的中心處貫穿有電阻元件1-1，電阻元件1-1通過電阻元件導線1-7連接至供氣元件長度檢測系統4。電阻元件1-1為高溫電阻，預埋在底吹供氣元件1內，長度與底吹供氣元件1相同，冶煉過程中，高溫電阻與底吹供氣元件1同步侵蝕，通過測量剩余高溫電阻的電阻值，由電阻元件1-1單位長度的電阻值可以測量出底吹供氣元件1剩余長度。

本申請中，填充材料1-2是以電熔鎂砂為主的高純鎂砂，起的作用是彌合中心管，防止鋼水侵蝕，因為中心管是盲孔，沒有氣體通過，如果不堵死，會造成鋼水等倒灌形成侵蝕與破壞，因為鋼在高溫下的耐侵蝕性差，所以也不用實心的鋼棒，而采用管，中心用耐侵蝕的電熔鎂砂堵死。

電阻元件1-1電阻值的測量基于伏安定律，電阻絲的電阻值跟電阻絲長度成正比關系，電阻元件1-1的電壓或電阻等電信號通過電阻元件導線1-7傳輸至供氣元件長度檢測系統4。

可選的，電阻元件1-1的電阻值測量時可以采用電阻元件導線1-7與無線信號發射器連接，由無線信號發射器將電阻元件1-1的電壓或電阻等信號傳輸至供氣元件長度檢測系統4。無線信號發射器可以直接安裝于轉爐2的底面上，這樣能避免線纜對轉爐2的轉動造成限制。

供氣元件長度檢測系統4是將電阻元件導線1-7所傳輸的電信號進行處理，測得電阻元件1-1的電阻值。

如圖3所示，底吹供氣元件1焊接固定于金屬爐殼2-2上，金屬爐殼2-2外的部分密封于底吹氣室1-5內。金屬爐殼2-2內部為轉爐的爐底，爐底最下層為爐襯2-1，使用時，爐襯2-1上方為濺渣層。底吹氣室1-5為金屬殼所形成的圓柱形密封腔室，焊接固定于金屬爐殼2-2的外壁面。底吹氣室1-5側面安裝有與之相連通的底吹進氣管1-6，底吹進氣管1-6通過管線與底吹供氣控制系統3相連，用于向轉爐2內供氣。

底吹供氣控制系統3對底吹供氣的氣體流量進行控制。

系統控制器5對底吹供氣控制系統3和供氣元件長度檢測系統4進行控制，系統控制器5將流量控制信號發送至底吹供氣控制系統3，由底吹供氣控制系統3控制供氣的流量、開始和關閉，系統控制器5控制供氣元件長度檢測系統4測試電阻元件1-1的電信號和轉爐爐底的厚度，供氣元件長度檢測系統4將測量結果傳輸至系統控制器5。

本發明還提供了一種轉爐爐底厚度測量方法，具體包括以下步驟：

步驟一、測量爐底原始高度h0與底吹供氣元件1的原始長度l0；

爐底原始高度的測量方法包括激光測厚、推桿測厚、紅外測厚、預埋熱電偶測厚、測液面等測量方法。

供氣元件長度檢測系統4測量電阻元件1-1電阻值r，并傳輸至系統控制器5，由系統控制器5根據電阻元件1-1單位長度電阻值r計算底吹供氣元件的原始長度l0；

底吹供氣元件的原始長度l0＝r/r。

步驟二、測量爐底工作過程高度h，并傳輸至系統控制器5；

爐底工作過程高度的測量方法包括激光測厚、推桿測厚、紅外測厚、預埋熱電偶測厚、測液面等測量方法；

步驟三、系統控制器5比較h和h0的大小，若h>h0，則說明爐底高度上升了，上升高度為h-h0；

若h<h0，則說明爐底高度下降了，由爐底原始高度h0和爐底工作過程高度h可以得到爐底下降高度為h0-h；

步驟四、供氣元件長度檢測系統4測量底吹供氣元件1的工作電阻，傳輸至系統控制器5，由系統控制器5根據電阻元件1-1單位長度電阻值計算底吹供氣元件的工作長度l；

由底吹供氣元件的原始長度l0和底吹供氣元件的工作長度l可以得到底吹供氣元件的侵蝕長度為l0-l；

步驟五、計算爐底上層的濺渣層6的厚度；

實際生產過程中，認為底吹供氣元件和爐底具有同樣的侵蝕速率；

當爐底高度上升即h>h0時，濺渣層6的厚度為(h-h0)+(l0-l)；

當爐底高度下降即h<h0時，濺渣層6的厚度為(l0-l)－(h0-h)。

完成以上步驟后，可以根據步驟四中底吹供氣元件的侵蝕長度和步驟五中濺渣層6的厚度采取措施，對轉爐進行維護。

綜上所述，本發明提供了一種轉爐爐底厚度測量裝置及方法，該方法適用于任何公稱容量的復吹轉爐，本裝置結構簡單，易于實施與維護，能夠很容易測得爐底厚度、底吹供氣元件的厚度、渣層的厚度，根據測得的厚度對轉爐采取有效措施進行維護。

盡管已經結合優選的實施例對本發明進行了詳細地描述，但是本領域技術人員應當理解的是在不違背本發明精神和實質的情況下，各種修正都是允許的，它們都落入本發明的權利要求的保護范圍之中。