一種魚雷型鐵水罐內(nèi)襯熱態(tài)監(jiān)測裝置的設(shè)計與研發(fā)

徐鑫

摘 要：本文設(shè)計了一種魚雷型鐵水罐內(nèi)襯熱態(tài)監(jiān)測裝置，包括攝像系統(tǒng)、攝像成像系統(tǒng)、攝像冷卻系統(tǒng)、攝像高溫金屬管及支架系統(tǒng)，其中攝像系統(tǒng)完成魚雷型鐵水罐內(nèi)襯概貌的拍攝，攝像成像系統(tǒng)顯示并記錄罐內(nèi)襯拍攝的圖像視頻，攝像冷卻系統(tǒng)是提供攝像裝置在魚雷型鐵水罐內(nèi)襯中正常工作的適宜溫度，高溫金屬管支架系統(tǒng)是保證攝像系統(tǒng)通過多角度拍攝魚雷型鐵水罐內(nèi)襯。

關(guān)鍵詞：魚雷型鐵水罐內(nèi)襯；熱態(tài)監(jiān)測裝置；設(shè)計與研發(fā)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.219

1 引言

近年來，鋼鐵工業(yè)高爐、轉(zhuǎn)爐大型化的快速發(fā)展對鐵水運輸容器的容量和保溫性能提出了更高的要求。魚雷型鐵水罐以其容鐵量大、熱量損失少、磚襯壽命長而得到廣泛使用。但是，一些鋼鐵企業(yè)使用魚雷型鐵水罐時由于其耐火材料內(nèi)襯無法全面觀測，僅對魚雷型鐵水罐罐口區(qū)域觀測，其中魚雷型鐵水罐拱頂、錐體、端墻均無法觀測。目前只能采用測量魚雷型鐵水罐皮重、罐皮溫度判斷其耐火材料內(nèi)襯的熔損情況，其內(nèi)襯監(jiān)測判斷方法精確性較低，國內(nèi)鋼鐵廠時有發(fā)生漏罐惡性生產(chǎn)事故，直接影響到魚雷型鐵水罐的安全使用。目前，還未有好的解決方案。

為此，針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足設(shè)計了一種魚魚雷型鐵水罐內(nèi)襯熱態(tài)監(jiān)測裝置，該一種魚雷型鐵水罐內(nèi)襯熱態(tài)監(jiān)測裝置可有效熱態(tài)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)鐵水罐內(nèi)襯耐火材料的過度熔損、大面積較大深度的剝落以及出現(xiàn)內(nèi)襯斷磚現(xiàn)象，可有效杜絕因鐵水罐內(nèi)襯質(zhì)量問題而發(fā)生漏鐵事故，進一步提高了鐵水罐的使用安全性，有效杜絕了生產(chǎn)事故的特點。

2 魚雷型鐵水罐內(nèi)襯熱態(tài)監(jiān)測現(xiàn)狀

隨著煉鐵技術(shù)的提高，高爐鐵水溫度逐步提高到1 500 ℃，鐵水Si 含量也控制在w（Si）為0.3%～0.5%。一方面，魚雷罐內(nèi)襯受到更高的溫度的熱沖擊，從而導(dǎo)致同等材質(zhì)的磚襯更易剝落和侵蝕；另一方面，由于鐵水溫提高以及鐵水Si 含量的降低，鐵水和渣流動性加強，罐內(nèi)高熔物難以在磚襯表面著附（ 俗稱掛渣），磚襯與鐵水直接接觸而受到鐵水的流動沖刷以及化學(xué)反應(yīng)的雙重破壞，導(dǎo)致磚襯變脆變薄，并產(chǎn)生剝落。

魚雷型鐵水罐屬于高溫液態(tài)金屬特種設(shè)備，在線運行空魚雷型鐵水罐溫度在1000℃以，另外魚雷型鐵水罐容器屬于半密閉性，對其熱態(tài)監(jiān)測耐火材料內(nèi)襯熔損狀況尤為艱難，目前魚雷型鐵水罐內(nèi)襯熱態(tài)監(jiān)測主要方法有：（1） 罐殼溫度測定法：通過測定罐殼的溫度情況或溫度變化，來反映內(nèi)襯的厚薄及鐵水滲透情況。（2） 罐容測定法：通過測定罐的鐵水容量，從而了解罐內(nèi)襯的厚薄情況，即關(guān)注鐵水裝滿時的最大裝載量。（3） 肉眼觀察法：通過肉眼來觀察魚雷罐內(nèi)襯的破損情況。（4） 局部開鑿測量法：魚雷罐冷卻后，在磚襯表面開鑿一個坑或洞，測量磚工作層的厚度。

綜上幾種魚雷型鐵水罐內(nèi)襯熱態(tài)監(jiān)測方法監(jiān)測難度大，監(jiān)測局限性較大。

3 魚雷型鐵水罐內(nèi)襯熱態(tài)監(jiān)測裝置研發(fā)

魚雷型鐵水罐內(nèi)襯熱態(tài)監(jiān)測裝置采用新型便攜式高溫環(huán)境特種閉路電視設(shè)備。當熱態(tài)監(jiān)測裝置高溫金屬管伸進魚雷型鐵水罐時，高溫金屬管前端鏡頭、后端攝像機完成魚雷型鐵水罐內(nèi)襯概貌拍攝，并通過電纜線將其拍攝到的內(nèi)襯概貌呈現(xiàn)在監(jiān)視器中；當熱態(tài)監(jiān)測裝置高溫金屬管伸進魚雷型鐵水罐時，高溫金屬管支架采用萬向節(jié)操作，可支持高溫金屬管中鏡頭多角度，多方位旋轉(zhuǎn)拍攝；熱態(tài)監(jiān)測裝置采用壓縮氮氣冷卻的方式進行冷卻，熱態(tài)監(jiān)測裝置內(nèi)層通過壓縮氮氣對攝像機及鏡頭進行強制風冷，其前端鏡頭采用針孔探頭，另在探頭中安置輔助拍攝燈，壓縮氮氣在針孔前端噴出形成風簾，有效保證鏡頭在魚雷型鐵水罐內(nèi)襯中的高溫拍攝，因此雷型鐵水罐內(nèi)襯熱態(tài)監(jiān)測裝置可直接觀測罐內(nèi)耐火材料內(nèi)襯熔損狀況。

魚雷型鐵水罐內(nèi)襯熱態(tài)監(jiān)測裝置，其組成包括攝像系統(tǒng)（①③攝像機、⑤鏡頭）、攝像成像系統(tǒng)（⑦硬盤錄像機、⑧監(jiān)視器）、攝像冷卻系統(tǒng)、攝像高溫金屬管及支架系統(tǒng)。所述攝像系統(tǒng)（攝像機、鏡頭、輔助燈）安置于特種金屬管內(nèi)，攝像機安置于金屬管后端，鏡頭和輔助燈安置于特種金屬管前端并與金屬管成70度夾角。所述的金屬管支架底部采用滾動裝置，可便于來回移動，金屬支架頂部采用萬向裝置，可便于金屬管調(diào)解各種角度和旋轉(zhuǎn)。所述的氮氣冷卻裝置直接與金屬管末端氮氣孔相連，通過金屬管中攝像機，最終從鏡頭排出。

附圖標記說明：1、氮氣入口，2、高溫金屬管，3、攝像機，4、魚雷型鐵水罐罐口，5、鏡頭，6、輔助燈電纜線，7、硬盤刻錄機，8、監(jiān)視器，9、高溫金屬管支架，10、高溫金屬管萬向節(jié)。

設(shè)計研發(fā)的魚雷型鐵水罐內(nèi)襯熱態(tài)監(jiān)測裝置能夠直觀、清晰監(jiān)測到其熱態(tài)監(jiān)測內(nèi)內(nèi)襯熔損狀況，能夠及時發(fā)現(xiàn)魚雷型鐵水罐內(nèi)襯耐火材料出現(xiàn)的剝落、斷磚、開裂、凹陷等癥狀，可有效杜絕因魚雷型鐵水罐內(nèi)襯耐火材料熔損狀態(tài)判斷失誤而導(dǎo)致漏罐的重大安全生產(chǎn)事故，另外此監(jiān)測裝置具有受不高溫作業(yè)環(huán)境制約，操作方便，監(jiān)測結(jié)果準確可靠性，突破解決了無法熱態(tài)監(jiān)測魚雷型鐵水罐內(nèi)襯耐火材料熔損狀況瓶頸，進一步提高了鐵水罐的安全使用性。

4 結(jié)論

實踐證明，魚雷型鐵水罐內(nèi)襯熱態(tài)監(jiān)測裝置能夠達到高效、清晰、全面監(jiān)測魚雷型鐵水罐內(nèi)襯耐火材料熔損狀況，實現(xiàn)了魚雷型鐵水罐在熱態(tài)條件下（≥1000℃）進行監(jiān)測，有效杜絕了魚雷型鐵水罐漏鐵安全生產(chǎn)事故，可明顯改善已有魚雷型鐵水罐在線運行的質(zhì)量和安全。