一種魚雷型鐵水罐內襯熱態監測裝置的設計與研發

徐鑫

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

關鍵詞：魚雷型鐵水罐內襯；熱態監測裝置；設計與研發

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

1 引言

近年來，鋼鐵工業高爐、轉爐大型化的快速發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，一些鋼鐵企業使用魚雷型鐵水罐時由于其耐火材料內襯無法全面觀測，僅對魚雷型鐵水罐罐口區域觀測，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襯的熔損情況，其內襯監測判斷方法精確性較低，國內鋼鐵廠時有發生漏罐惡性生產事故，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，針對上述現有技術中的不足設計了一種魚魚雷型鐵水罐內襯熱態監測裝置，該一種魚雷型鐵水罐內襯熱態監測裝置可有效熱態監測發現鐵水罐內襯耐火材料的過度熔損、大面積較大深度的剝落以及出現內襯斷磚現象，可有效杜絕因鐵水罐內襯質量問題而發生漏鐵事故，進一步提高了鐵水罐的使用安全性，有效杜絕了生產事故的特點。

2 魚雷型鐵水罐內襯熱態監測現狀

隨著煉鐵技術的提高，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，魚雷罐內襯受到更高的溫度的熱沖擊，從而導致同等材質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反應的雙重破壞，導致磚襯變脆變薄，并產生剝落。

魚雷型鐵水罐屬于高溫液態金屬特種設備，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，對其熱態監測耐火材料內襯熔損狀況尤為艱難，目前魚雷型鐵水罐內襯熱態監測主要方法有：（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，從而了解罐內襯的厚薄情況，即關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襯熱態監測方法監測難度大，監測局限性較大。

3 魚雷型鐵水罐內襯熱態監測裝置研發

魚雷型鐵水罐內襯熱態監測裝置采用新型便攜式高溫環境特種閉路電視設備。當熱態監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襯概貌拍攝，并通過電纜線將其拍攝到的內襯概貌呈現在監視器中；當熱態監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操作，可支持高溫金屬管中鏡頭多角度，多方位旋轉拍攝；熱態監測裝置采用壓縮氮氣冷卻的方式進行冷卻，熱態監測裝置內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襯中的高溫拍攝，因此雷型鐵水罐內襯熱態監測裝置可直接觀測罐內耐火材料內襯熔損狀況。

魚雷型鐵水罐內襯熱態監測裝置，其組成包括攝像系統（①③攝像機、⑤鏡頭）、攝像成像系統（⑦硬盤錄像機、⑧監視器）、攝像冷卻系統、攝像高溫金屬管及支架系統。所述攝像系統（攝像機、鏡頭、輔助燈）安置于特種金屬管內，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，可便于金屬管調解各種角度和旋轉。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、監視器，9、高溫金屬管支架，10、高溫金屬管萬向節。

設計研發的魚雷型鐵水罐內襯熱態監測裝置能夠直觀、清晰監測到其熱態監測內內襯熔損狀況，能夠及時發現魚雷型鐵水罐內襯耐火材料出現的剝落、斷磚、開裂、凹陷等癥狀，可有效杜絕因魚雷型鐵水罐內襯耐火材料熔損狀態判斷失誤而導致漏罐的重大安全生產事故，另外此監測裝置具有受不高溫作業環境制約，操作方便，監測結果準確可靠性，突破解決了無法熱態監測魚雷型鐵水罐內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 結論

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