高炉冷却壁厚度测量结构、高炉炉壁以及测量方法与流程
本发明涉及高炉冶炼，具体涉及高炉冷却壁厚度测量结构、高炉炉壁以及测量方法。
背景技术：
1、长期以来，由于高炉内部具有“黑匣子”特性，以至于无法直接对高炉冷却壁残余厚度进行测量。因此，常采用在冷却壁内埋设热电偶的方式测量其温度，根据热电偶温度变化趋势并结合傅里叶导热定律，推算冷却壁残余厚度。然而，在生产过程中高炉内部时刻发生着复杂的物理化学反应，导致实际边界尺寸和传热参数与模型设计相差过大，从而使得计算结果与实际情况出入较大，并且该方法的温度数据依靠热电偶监控获得，若热电偶出现故障，则此测量厚度方法失效。
2、某专利公开了一种高炉冷却壁厚度在线测量系统，利用铜制测量杆结合超声波测量仪，实现冷却壁厚度的在线监控。然而，该系统中的铜制测量杆与冷却壁分体设置，则铜制测量杆与冷却壁之间存在微小间隙，在高炉使用过程中，这个间隙的存在会使冷却壁本体温度与铜制测量杆温度并不同一，且可能会影响挂渣，无法确保测量杆与冷却壁的同步磨损，所以通过与冷却壁分体设计的铜制测量杆测量得到的厚度，与冷却壁实际厚度存在误差，导致测量结果的合理性缺乏支撑，难以推广应用。且测量杆可能也会影响挂渣，还需要额外钻孔破坏高炉炉壳、冷却壁壁体，存在煤气泄漏、冷却壁冷却能力下降、炉皮局部发热等潜在风险。因此，其测量的厚度无法准确的推导出得到高炉冷却壁的厚度损耗。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种高炉冷却壁厚度测量结构、高炉炉壁以及测量方法，其能够通过测厚芯测量得到的厚度为冷却壁实际厚度，降低高炉冷却壁实际厚度测量误差，提高测量效率与准确性，使高炉冷却壁壁厚损耗的测量结果更加精准。
2、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
3、高炉冷却壁厚度测量结构，包括高炉冷却壁和多根测厚芯，高炉冷却壁包括热面侧和与之相对的冷面侧，在高炉冷却壁的热面侧设有多个凸起筋条；
4、测厚芯和高炉冷却壁一体成型，测厚芯沿高炉冷却壁厚度方向布设，测厚芯的一端固定连接在高炉冷却壁的冷面侧，另一端穿过外部的炉体捣打料层及炉壳、并凸出炉壳表面；测厚芯和某一所述凸起筋条在高炉冷却壁的某条厚度方向所在的直线上；测厚芯和高炉冷却壁采用相同的材质。
5、按上述技术方案，在高炉冷却壁内设有多条冷却水道，所述测厚芯设置在冷却水道之间的实心区域。
6、按上述技术方案，还包括多个固定螺栓，固定螺栓的一端为法兰盘，通过螺栓固定在高炉冷却壁上，并沿高炉冷却壁的厚度方向自高炉冷却壁的冷面侧向外延伸，其延伸长度不小于炉体捣打料层及炉壳的厚度之和；
7、所述测厚芯靠近高炉冷却壁的固定螺栓孔设置。
8、按上述技术方案，所述高炉冷却壁的固定螺栓为空心杆体，杆体内设有圆形通孔，测厚芯由固定螺栓靠近高炉冷却壁一端穿入；固定螺栓的杆体长度小于或者等于测厚芯的长度，所述测厚芯同轴设置于固定螺栓的孔中，另一端穿出固定螺栓的杆体、或者与固定螺栓杆体的另一端端头平齐。
9、按上述技术方案，固定螺栓采用与测厚芯不同的材质；圆形通孔的内径大测厚芯的外径。
10、一种高炉炉壁，包括如上任一所述的高炉冷却壁厚度测量结构，还包括炉体捣打料层及炉壳，炉体捣打料层和炉壳在高炉冷却壁的冷面侧；固定螺栓的内侧端固定在高炉冷却壁的冷面侧，固定螺栓穿过炉体捣打料层及壳体，并固定在壳体上。
11、按上述技术方案，在炉体外部设有测厚芯保护壳，所述测厚芯保护壳外套于测厚芯伸出炉体外部的芯体外侧，用于对测厚芯伸出炉体外部的芯体进行保护；所述测厚芯保护壳的材质为钢材，其一端密封设置，另一端开口内凹形成一保护腔，所述保护腔的长度不小于测厚芯延伸出炉体外部的芯体长度，且其内径大于固定螺栓的外径；所述测厚芯保护壳固定于炉体外部的一端与炉体之间设有柔性密封圈。
12、高炉炉壁进行厚度测量方法，用于如上任一所述的高炉炉壁，采用超声波测厚仪或冲击回波测厚仪对测厚芯进行厚度测量。
13、按上述技术方案，在选择用超声波测厚仪或冲击回波测厚仪对测厚芯进行厚度测量之前，先用光镜对测厚芯的晶粒尺寸进行检测；
14、如果测厚芯的晶粒尺寸未发生改变，超声波测厚精度优于冲击回波，选择超声波测厚仪对测厚芯进行厚度测量；
15、如果测厚芯的晶粒尺寸发生改变，则会对超声波的散射回波和信号衰减造成显著影响，此时选择冲击回波测厚仪对测厚芯进行厚度测量。
16、按上述技术方案，在测厚芯延伸至炉体外部的芯体末端未形成一定厚度的氧化膜时，超声波测厚精度优于冲击回波，选择超声波测厚仪对测厚芯进行厚度测量；
17、在测厚芯延伸至炉体外部的芯体末端形成一定厚度的氧化膜时，则会对超声波的散射回波和信号衰减造成显著影响，此时选择冲击回波测厚仪对测厚芯进行厚度测量。
18、本发明具有以下有益效果：
19、1、由于测厚芯与高炉冷却壁一体设置，其与高炉冷却壁的材质相同；较背景技术中的分体设计，无任何间隙，能够确保通过测厚芯测量得到的厚度为高炉冷却壁实际厚度，提高测量效率与准确性，并保证无损测量装置测量路径始终位于同一介质中，可减少传播介质不同而造成的误差，提高测量效率与准确性。通过测量测厚芯的厚度即可得到高炉冷却壁的厚度，继而将当前高炉冷却壁的厚度与原始高炉冷却壁的厚度比较，能够得到高炉冷却壁的厚度损耗。
20、另外，高炉冷却壁热面侧的凸起筋条的损耗亦属于高炉冷却壁前期损耗的体现，通过将测厚芯与设置于高炉冷却壁热面侧的凸起筋条对应设置，使测厚芯的厚度、高炉冷却壁的厚度以及凸起筋条的厚度位于同一测量路径上，从而实现对高炉冷却壁壁厚损耗更加精准的测量，得到准确的高炉冷却壁壁厚损耗结果。
21、2、基于高炉冷却壁固定螺栓的位置设置与测厚芯的位置设置相同，且测厚芯靠近高炉冷却壁的固定螺栓孔设置，能够得到测量高炉冷却壁的精准壁厚损耗的优势，将高炉冷却壁上原有的固定螺栓孔改装为空心套筒螺栓，套装于测厚芯外侧，不仅实现了对测厚芯的保护，还无需在炉体捣打料层及炉壳上额外开设孔洞，进而不会对冷却壁结构造成破坏，在保证炉体的密封性的同时，避免测厚芯发生磨损。
22、另外，所述固定螺栓与测厚芯及高炉冷却壁的材质不同，为避免通过测厚芯对高炉冷却壁厚度测量过程中不同介质对测量结果的影响，所述固定螺栓的内径大于测厚芯的直径，测厚芯与固定螺栓的内壁之间设有环形空腔，使固定螺栓对测厚芯进行非接触性保护，提高测量效率与准确性。
23、3、高炉炉壁，其通过在炉体外部设置测厚芯保护壳，对测厚芯伸出炉体外部的芯体进行保护，避免测厚芯延伸出炉体外部的芯体末端受外部碰撞发生磨损或者弯折，以及外界空气对其造成氧化、腐蚀而影响高炉冷却壁厚度测量结果。
24、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
技术特征：
1.高炉冷却壁厚度测量结构，包括高炉冷却壁和多根测厚芯，高炉冷却壁包括热面侧和与之相对的冷面侧，在高炉冷却壁的热面侧设有多个凸起筋条；
2.根据权利要求1所述的高炉冷却壁厚度测量结构，其特征在于：在高炉冷却壁内设有多条冷却水道，所述测厚芯设置在冷却水道之间的实心区域。
3.根据权利要求1或2所述的高炉冷却壁厚度测量结构，其特征在于：还包括多个固定螺栓，固定螺栓的一端为法兰盘，通过螺栓固定在高炉冷却壁上，并沿高炉冷却壁的厚度方向自高炉冷却壁的冷面侧向外延伸，其延伸长度不小于炉体捣打料层及炉壳的厚度之和；
4.根据权利要求1所述的高炉冷却壁厚度测量结构，其特征在于：所述高炉冷却壁的固定螺栓为空心杆体，杆体内设有圆形通孔，测厚芯由固定螺栓靠近高炉冷却壁一端穿入；固定螺栓的杆体长度小于或者等于测厚芯的长度，所述测厚芯同轴设置于固定螺栓的孔中，另一端穿出固定螺栓的杆体、或者与固定螺栓杆体的另一端端头平齐。
5.根据权利要求4所述的高炉冷却壁厚度测量结构，其特征在于：固定螺栓采用与测厚芯不同的材质；圆形通孔的内径大测厚芯的外径。
6.一种高炉炉壁，其特征在于：包括如权利要求1-5任一所述的高炉冷却壁厚度测量结构，还包括炉体捣打料层及炉壳，炉体捣打料层和炉壳在高炉冷却壁的冷面侧；固定螺栓的内侧端固定在高炉冷却壁的冷面侧，固定螺栓穿过炉体捣打料层及壳体，并固定在壳体上。
7.根据权利要求7所述的高炉炉壁，其特征在于：
8.高炉炉壁进行厚度测量方法，其特征在于：用于如权利要求6-7任一所述的高炉炉壁，采用超声波测厚仪或冲击回波测厚仪对测厚芯进行厚度测量。
9.根据权利要求8所述的高炉炉壁进行厚度测量方法，其特征在于：在选择用超声波测厚仪或冲击回波测厚仪对测厚芯进行厚度测量之前，先用光镜对测厚芯的晶粒尺寸进行检测；
10.根据权利要求8所述的高炉炉壁进行厚度测量方法，其特征在于：在测厚芯延伸至炉体外部的芯体末端未形成一定厚度的氧化膜时，超声波测厚精度优于冲击回波，选择超声波测厚仪对测厚芯进行厚度测量；
技术总结
本发明公开了高炉冷却壁厚度测量结构，包括高炉冷却壁和多根测厚芯，高炉冷却壁包括热面侧和与之相对的冷面侧，在高炉冷却壁的热面侧设有多个凸起筋条；测厚芯和高炉冷却壁一体成型，测厚芯沿高炉冷却壁厚度方向布设，测厚芯的一端固定连接在高炉冷却壁的冷面侧，另一端穿过外部的炉体捣打料层及炉壳、并凸出炉壳表面；测厚芯和某一所述凸起筋条在高炉冷却壁的某条厚度方向所在的直线上；测厚芯和高炉冷却壁采用相同的材质。利用无损测量原理对高炉冷却壁残余厚度进行测量，从而实现冷却壁残余厚度、磨损厚度、磨损速度的在线、连续、高效、安全的长期监控，从而指导进行有利于高炉安全的措施，并降低冷却壁水管烧穿的风险。
技术研发人员：肖志新
受保护的技术使用者：武汉钢铁有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5