基于温度预警机制的冶金炉炉衬安全的判定系统及方法与流程

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及基于温度预警机制的冶金炉炉衬安全的判定系统及方法。

背景技术：

转炉安全运行是钢铁企业生产顺行的必要保障，在炼钢过程中，转炉炉衬耐火材料会随着冶炼而不断侵蚀，给炼钢生产带来极大的安全隐患，因此在生产过程中需要对转炉炉衬耐火材料安全性进行检测和维护。转炉炉衬耐火材料发生安全隐患的区域主要有转炉炉底、转炉兑铁侧、转炉出钢侧，尤其是底吹供气元件位置与炉底接缝位置，以及废钢、铁水冲击区。

目前，国内各大钢铁企业采用的转炉炉衬安全的判定方法主要为：

通过测量杆在高温状态下人工测量转炉内衬工作层实际厚度，掌握内衬工作层实际蚀损情况；

通过预先埋于转炉炉衬内的热电偶，在线测量转炉炉壳温度，进而通过炉壳温度进行炉衬侵蚀厚度的测量，得到冶金炉炉衬的安全情况。

然而，上述人工测量法为非在线测量法，不能实现在线测量；热电偶测量炉壳温度法虽然可以实现炉壳温度测量，但是热电偶的安装与稳定性限制了该技术的应用。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本发明旨在提供基于温度预警机制的冶金炉炉衬安全的判定系统及方法，用以解决现有冶金炉炉衬安全的判定方法不能实现在线测量和由于热电偶的安装与稳定性而限制技术应用的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种基于温度预警机制的冶金炉炉衬安全的判定方法，包括以下步骤：

步骤S1：将待判定冶金炉的炉型参数输入到温度处理器中；

步骤S2：温度采集器在线采集冶金炉某一部位的金属炉壳温度并传输至温度处理器；

步骤S3：对步骤S2温度采集器采集的冶金炉某一部位的金属炉壳温度进行校准，得到校准后的温度T；

步骤S4：温度处理器根据校准后的温度T与预先设定的预警温度T₀给出温度预警；

步骤S5：温度处理器给出炉衬维护建议。

所述炉型参数包括公称容量，永久层、工作层、金属炉壳的材质与厚度。

所述步骤S3包括以下步骤：

步骤S301：得到温度校准参数；

步骤S302：应用温度校准参数对步骤S2采集的金属炉壳温度进行校准。

温度处理器将不同炉内温度下测得的原始炉衬的实际温度测量值和数据包中存储的对应炉内温度下的原始炉衬的温度数值进行对比，采用数值拟合的方式得到相应的温度校准参数。

温度处理器根据数据包中存储的不同炉内温度不同的温度采集时间下冶金炉不同部位的金属炉壳温度和步骤S301得到的温度校准参数，对步骤S2采集的某一部位的金属炉壳温度进行校准。

预警温度T₀＝T_始+T_安，超过预警温度T₀则进行温度预警；

其中T_始为冶金炉金属炉壳初始温度，T_安为安全温度。

根据校准后的温度T与预警温度T₀之差，设定温度梯度ΔT，T＝T₀+NΔT，其中N为梯级级数，表示超出预警温度T₀的程度。

采用温度预警云图的形式进行温度预警，根据设定的温度梯度ΔT对超过预警温度的部分进行梯度显示，不同温度梯度内以不同温度值对应的颜色进行表征，颜色越深，对应温度梯级级数越高。

炉衬维护建议根据温度梯级级数N的变化而不同，温度梯级级数越高，其对应的炉衬维护建议越直接。

一种基于温度预警机制的冶金炉炉衬安全的判定系统，包括温度采集器和温度处理器；

所述温度采集器在线采集冶金炉某一部位的金属炉壳温度并传输至温度处理器；

所述温度处理器用于接收待判定冶金炉的炉型参数，以及根据各炉内温度下原始炉衬的实际温度测量值和数据包中存储的原始炉衬的温度得到温度校准参数，并利用该温度校准参数对温度采集器采集的冶金炉某一部位的金属炉壳温度进行校准，然后根据校准后的温度T和预先设定的预警温度T₀以及温度梯度ΔT，以温度预警云图的形式给出温度预警，并提供炉衬维护建议。

本发明有益效果如下：

本发明从冶金炉金属炉壳温度角度预警炉衬安全，在转炉冶炼或者倾动过程中实现冶金炉金属炉壳温度在线测量，根据炉衬厚度与金属炉壳温度的匹配关系来进行温度预警，在实现炉衬安全监测的同时，不仅可以有效缩短甚至消除现有方法的炉衬测量时间，而且可以提供可视化的效果，有效提高冶炼效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为基于温度预警机制的冶金炉炉衬安全的判定系统示意图；

图2为基于温度预警机制的冶金炉炉衬安全的判定方法流程图；

图3为基于温度预警机制的冶金炉炉衬安全的判定方法的炉底温度预警云图示意图。

附图标记：

(1)冶金炉；(2)温度采集器；(3)温度处理器；

1-温度测量窗口；

2-预警温度区域；

3-梯级级数为1的温度区间；

4-梯级级数为2的温度区间；

5-梯级级数为3的温度区间。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本发明实施例提供了基于温度预警机制的冶金炉炉衬安全的判定系统，如图1所示，包括温度采集器和温度处理器。

所述温度采集器为红外热像仪，采用非接触式温度测量，在线采集冶金炉某一部位的金属炉壳温度并传输至温度处理器，温度采集时间包括冶金炉倾动及等待在内的冶金炉生产冶炼全过程，温度采集区域包括炉底、炉身、炉帽等处的金属炉壳温度；

进一步地，冶金炉吹氧冶炼过程中，温度采集区域为冶金炉兑铁侧炉底至熔池液面高度区间的正面炉身区域；出钢过程，温度采集区域为冶金炉炉底；出钢结束溅渣前，温度采集区域为冶金炉兑铁侧炉身与冶金炉出钢侧炉身；溅渣结束后，温度采集区域为冶金炉炉底、冶金炉兑铁侧炉身、冶金炉出钢侧炉身。

本实施例所述系统选择的红外热像仪型号为VarioCAM HD head880，搭配60mm红外镜头，热灵敏度(NETD)：30mK@30℃，测温精度：+/-1.5K或+/-1.5％。

所述温度处理器用于接收待判定冶金炉的炉型参数，以及根据各炉内温度下原始炉衬的实际温度测量值和数据包中存储的原始炉衬的温度数值拟合出温度校准参数，并利用该温度校准参数对温度采集器采集的冶金炉某一部位的金属炉壳温度进行校准，然后根据校准后的温度T和预先设定的预警温度T₀以及温度梯度ΔT，以温度预警云图的形式给出温度预警，并提供炉衬维护建议。

根据本发明的一个优选实施例，提供了基于温度预警机制的冶金炉炉衬安全的判定方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤S1：将待判定冶金炉的炉型参数输入到温度处理器中。

具体地，所述炉型参数包括公称容量，永久层、工作层、金属炉壳的材质与厚度等。

步骤S2：温度采集器在线采集冶金炉某一部位的金属炉壳温度并传输至温度处理器。

在相同的炉内温度下，不同的温度采集时间，由于炉衬侵蚀程度的不同，所采集的冶金炉不同部位的金属炉壳温度也不同，本实施例针对某一炉内温度下某一温度采集时间对某一处的金属炉壳温度进行预警。

步骤S3：对步骤S2温度采集器采集的冶金炉某一部位的金属炉壳温度进行校准，得到校准后的温度T。

具体地，所述步骤S3包括以下步骤：

步骤S301：得到温度校准参数；

具体地，将不同炉内温度下测得的原始炉衬的实际温度测量值输入温度处理器，温度处理器从数据包中自动选择对应炉内温度下的原始炉衬的温度数值并与原始炉衬的实际温度测量值进行对比，采用数值拟合的方式拟合出相应的温度校准参数。

步骤S302：应用温度校准参数对步骤S2采集的金属炉壳温度进行校准；

具体地，根据数据包中存储的不同炉内温度不同的温度采集时间下冶金炉不同部位的金属炉壳温度和步骤S301得到的温度校准参数，对步骤S2采集的某一部位的金属炉壳温度进行校准。

步骤S4：温度处理器根据校准后的温度T与预先设定的预警温度T₀给出温度预警。

具体地，设定炉衬正常使用原始厚度为H_始，对应炉壳初始温度T_始，随着炉衬厚度的侵蚀，炉衬变薄，炉壳温度上升，设定炉衬预警侵蚀厚度为H_蚀，对应安全温度T_安，则预警厚度H₀＝H_始-H_蚀，对应预警温度T₀＝T_始+T_安，超过预警温度T₀则进行温度预警。

数据包中存储了不同炉内温度不同温度采集时间下不同部位的金属炉壳温度所对应的预警温度T₀，温度处理器根据校准后的温度T从数据包选择相应的预警温度T₀。

根据校准后的温度T与预警温度T₀之差，设定温度梯度ΔT，T＝T₀+NΔT，N为梯级级数，以表示超出预警温度T₀的程度，即表征炉衬侵蚀的程度，温度处理器根据校准后的温度T，自动得到梯级级数N；

所述温度梯度ΔT的设置范围为0～100℃内的任一整数；ΔT设置越小，分级越细，预警效果越好。

温度处理器根据校准后的温度T与预先设定的预警温度T₀进行温度预警，以温度预警云图的形式呈现，根据设定的温度梯度ΔT对超过预警温度的部分进行梯度显示；

具体地，根据冶金炉炉型给出相应部位的温度预警云图，如图3所示，不同温度梯度内以不同温度值对应的颜色进行表征，同一颜色的区域代表同一温度梯度，颜色的越深，对应温度梯级级数越高，实现以不同梯级级数的温度表征不同的炉衬安全系数，为温度预警提供了可视化效果。

步骤S5：温度处理器给出炉衬维护建议；

温度处理器从预置的炉衬维护数据库中查询炉衬维护建议并推送给用户；

炉衬维护建议根据温度梯级级数的变化而不同，温度梯级级数越高，表征的炉衬侵蚀程度越厉害，即需要进行炉衬维护的形势越急迫，其对应的炉衬维护建议越直接；

具体地，T＝T₀+NΔT，设置N＝1时为第一梯度，N＝2时为第二梯度，N＝3时为第三梯度，以此类推，在本实施例中，以炉底某部位为例，当N＞0时，系统判定为炉底下降，在此基础上，当N＞4时，建议补炉，当2＜N≤4时，建议上涨炉底，当0＜N≤2时，建议强化溅渣护炉；反之，当N＜0时，判定为炉底上涨，在此基础上，当N＜(-4)时，建议降炉底，当(-4)≤N＜(-2)，建议不溅渣，当(-2)≤N＜0，建议弱化溅渣。

综上所述，本发明实施例提供了一种冶金炉炉衬安全的判定系统及方法，从冶金炉金属炉壳温度角度预警炉衬安全，在转炉冶炼或者倾动过程中实现冶金炉金属炉壳温度在线测量，根据炉衬厚度与金属炉壳温度的匹配关系来进行温度预警，在实现炉衬安全监测的同时，不仅可以有效缩短甚至消除现有方法的炉衬测量时间，而且可以提供可视化的效果，有效提高冶炼效率。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。