一種爐內(nèi)成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種爐內(nèi)成像系統(tǒng)，包括套筒和開設(shè)在所述套筒上的出氣孔，其中，所述套筒包括直筒段和與所述直筒段連接，并沿所述直筒段軸向漸縮延伸的漸縮段，所述出氣孔開設(shè)在所述漸縮段遠(yuǎn)離所述直筒段的端部，且所述漸縮段的內(nèi)壁上設(shè)置有多個連接所述出氣孔和所述直筒段的導(dǎo)流槽，且所述導(dǎo)流槽的寬度在向所述出氣孔靠近的方向上逐漸減小。本發(fā)明提供的爐內(nèi)成像系統(tǒng)，通過采用具有導(dǎo)流槽的漸縮段代替?zhèn)鹘y(tǒng)中垂直套筒軸線的端壁，使得出氣孔處產(chǎn)生氣流擾動波，以增大粉塵在套筒內(nèi)的附著難度，減少甚至避免了粉塵堵塞出氣孔或覆蓋鏡頭的現(xiàn)象出現(xiàn)，從而更加有效的減小粉塵對爐內(nèi)成像系統(tǒng)工作的影響。
【專利說明】一種爐內(nèi)成像系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高爐冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種爐內(nèi)成像系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 不同的鋼鐵生產(chǎn)廠家，其采用的冶煉工藝不同，尤其是布料方式和料面形狀，是關(guān) 系到爐況能否順利進行，各項指標(biāo)是否理想的關(guān)鍵因素。對特定的爐料條件，為了使裝入的 爐料能形成操作人員所期望的料面堆積形狀，往往是根據(jù)預(yù)定的裝入程序，由安置在爐頂 的旋轉(zhuǎn)溜槽或料鐘來實現(xiàn)。然而，在將爐料裝入爐內(nèi)的過程中，如果礦石、焦碳等爐料的料 面形狀與操作人員所期望的形狀差別越大，那么高爐生產(chǎn)出現(xiàn)失常的可能性也越大，高爐 生產(chǎn)的各項指標(biāo)也就難于穩(wěn)定。
[0003] 為了最大程度的減少上述不利情況的發(fā)生，在冶煉高爐內(nèi)安裝有爐內(nèi)成像系統(tǒng)， 借助爐內(nèi)成像系統(tǒng)，高爐操作人員可以一目了然地觀察到爐內(nèi)礦石、焦碳、煤氣流的分布， 以及料面形狀等情況，而且還可以預(yù)先知道高爐可能出現(xiàn)的失常，并及早地采取糾正措施， 使高爐生產(chǎn)一直處于正常狀態(tài)。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中，爐內(nèi)成像系統(tǒng)包括高溫探頭組件和爐體安裝組件兩部分。其中，如 圖1所示，高溫探頭組件包括耐高溫的套筒01，和設(shè)置在套筒01內(nèi)的攝像頭02。在套筒01 的端面上開設(shè)有一個直徑5mm的出氣孔03,攝像頭02的鏡頭通過此出氣孔向爐內(nèi)探視，以 實時監(jiān)測爐內(nèi)的運行情況，而為了避免爐內(nèi)的氣體和粉塵對爐內(nèi)成像系統(tǒng)的正常工作造成 影響，套筒01內(nèi)充有高壓低溫防護氣體（氮氣），并且該高壓低溫防護氣體會從出氣孔03 中以柱狀形式噴出，從而壓制爐內(nèi)的氣體及粉塵，避免其進入到套筒01內(nèi)對出氣孔03形成 堵塞或遮蓋鏡頭。爐體安裝組件則包括不銹鋼法蘭、連接件等部件，用以將高溫探頭組件安 裝在爐內(nèi)。
[0005] 上述結(jié)構(gòu)中，套筒01為一個圓柱體，如圖1所示，出氣孔03所在端壁（該端壁指的 是位于套筒端面上的壁）與套筒01的軸線垂直，出氣孔03為規(guī)則圓孔，套筒01內(nèi)的氮氣一 部分會直接從出氣孔03流出，還有一部分順著套筒側(cè)壁達(dá)到筒底后，氣流被端壁反彈，在 套筒01底部形成一股氣流團（如圖1中箭頭所示），由于爐內(nèi)充滿有毒氣體，并且高溫、高 壓還含有大量粉塵，一些粉塵會被爐內(nèi)氣壓帶入套筒01內(nèi)，粉塵在這股氣流團的影響下， 慢慢沉積在套筒01底部，時間久了，粉塵越積越多，直至將出氣孔03堵塞或遮蓋鏡頭，從而 導(dǎo)致成像區(qū)域殘缺，監(jiān)視圖像不清晰，直接影響成像質(zhì)量，從而不能及時對爐內(nèi)情況做出正 確判斷。
[0006] 而為了進一步提高清灰效果，有的爐內(nèi)成像系統(tǒng)上安裝了電動刷子，使電動刷子 以扇形運動軌跡經(jīng)過出氣孔，套筒內(nèi)噴出的氣體遇到運動的電動刷子時反射回出氣孔處， 吹掃粉塵，這種設(shè)計在粉塵少的時候有作用，但是時間長了，還是無法徹底清除出氣孔處積 累的粉塵。而且由于長期在高溫、高壓的環(huán)境中使用，大量有毒氣體對設(shè)備的機械構(gòu)件具有 很強的腐蝕性，電動刷子的使用壽命很短，經(jīng)常發(fā)生電動刷子固定軸腐蝕脫落，而且爐內(nèi)大 量的金屬粉末很容易落入電動刷子的連桿與固定軸的縫隙中，粉末融化后發(fā)生粘合現(xiàn)象， 使電動刷子無法工作。一旦電動刷子損壞就需要更換整個套筒，維修時間長，維護費用高， 而且影響高爐正常生產(chǎn)。此外，爐內(nèi)成像系統(tǒng)的維護作業(yè)區(qū)域內(nèi)煤氣濃度大，頻繁地維修爐 內(nèi)成像系統(tǒng)存在安全隱患，會對維護人員的身體健康造成不利。
[0007] 因此，如何更有效的減小粉塵對爐內(nèi)成像系統(tǒng)工作的影響，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人 員亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種爐內(nèi)成像系統(tǒng)，其能夠減少甚至避免粉塵堵塞出氣 孔或覆蓋鏡頭，從而更加有效的減小粉塵對爐內(nèi)成像系統(tǒng)工作的影響。
[0009] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0010] 一種爐內(nèi)成像系統(tǒng)，包括套筒和開設(shè)在所述套筒上的出氣孔，其中，所述套筒包括 直筒段和與所述直筒段連接，并沿所述直筒段軸向漸縮延伸的漸縮段，所述出氣孔開設(shè)在 所述漸縮段遠(yuǎn)離所述直筒段的端部，且所述漸縮段的內(nèi)壁上設(shè)置有多個連接所述出氣孔和 所述直筒段的導(dǎo)流槽，且所述導(dǎo)流槽的寬度在向所述出氣孔靠近的方向上逐漸減小。
[0011] 優(yōu)選的，上述爐內(nèi)成像系統(tǒng)中，全部所述導(dǎo)流槽均為直線槽。
[0012] 優(yōu)選的，上述爐內(nèi)成像系統(tǒng)中，全部所述導(dǎo)流槽均為螺旋槽。
[0013] 優(yōu)選的，上述爐內(nèi)成像系統(tǒng)中，全部所述導(dǎo)流槽在所述漸縮段的周向上均勻分布。
[0014] 本發(fā)明提供的爐內(nèi)成像系統(tǒng)中，其套筒包括直筒段和在延伸方向上內(nèi)徑逐漸減小 的漸縮段，并且漸縮段的內(nèi)壁上設(shè)置有連接直筒段和出氣口的導(dǎo)流槽，直筒段和漸縮段同 軸連接，爐內(nèi)成像系統(tǒng)的攝像頭位于直筒段中，出氣孔開設(shè)在漸縮段的遠(yuǎn)離直筒段的端部， 氮氣從直筒段中流入漸縮段，并從出氣孔中排出。其中，靠近漸縮段軸心的中心氣流會直接 從出氣孔中排出，而靠近漸縮段內(nèi)壁的外層氣流，則會進入導(dǎo)流槽中，通過導(dǎo)流槽的導(dǎo)流從 直筒段中流向出氣口。而由于導(dǎo)流槽在從直筒段接近出氣口的走向上，寬度越來越小，使得 流經(jīng)導(dǎo)流槽的氮氣逐步被壓縮。根據(jù)氣體動力學(xué)中氣體的連續(xù)性定理和氣體的伯努利定理 可以得出，從直筒段向出氣孔流動的氮氣被導(dǎo)向槽壓縮后，會導(dǎo)致漸縮段和直筒段的連接 部位與出氣孔所在部位的氣流壓力和密度發(fā)生變化，所以在漸縮段內(nèi)靠近出氣孔的部位， 從導(dǎo)流槽中流出的外層氣流流速大，壓強小，而沒有經(jīng)過導(dǎo)流槽的中心氣流，則流速小，壓 強大，因此在氮氣發(fā)生被壓縮或膨脹的交替變化后，漸縮段內(nèi)就會產(chǎn)生壓力一升一降，密度 一疏一密的擾動波，這些擾動波作用在整個漸縮段內(nèi)，使得漸縮段內(nèi)整體的氮氣壓力分布 不均勻，令進入套筒內(nèi)的粉塵很難附著在漸縮段的內(nèi)壁和出氣孔處，也增大了粉塵穿過漸 縮段而附著在鏡頭上的難度，使絕大部分的粉塵隨著氣流被帶出，從而達(dá)到充分清灰的目 的。本發(fā)明提供的爐內(nèi)成像系統(tǒng)，通過采用具有導(dǎo)流槽的漸縮段代替?zhèn)鹘y(tǒng)中垂直套筒軸線 的端壁，使得出氣孔處產(chǎn)生氣流擾動波，以增大粉塵在套筒內(nèi)的附著難度，減少甚至避免了 粉塵堵塞出氣孔或覆蓋鏡頭的現(xiàn)象出現(xiàn)，從而更加有效的減小粉塵對爐內(nèi)成像系統(tǒng)工作的 影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0016] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的爐內(nèi)成像系統(tǒng)的套筒的結(jié)構(gòu)示意圖（圖中的箭頭表示的是 氮氣的流動方向）。
[0017] 圖2為本發(fā)明實施例提供的爐內(nèi)成像系統(tǒng)中套筒的結(jié)構(gòu)示意圖（圖中的箭頭表示 的是氮氣的流動方向）；
[0018] 圖3為一種實施例中漸縮段的俯視圖；
[0019] 圖4為氮氣的流動示意圖；
[0020] 圖5為另一實施例中漸縮段的俯視圖。
[0021] 以上圖1-圖5中：
[0022] 出氣孔1、直筒段2、漸縮段3、導(dǎo)流槽4。

【具體實施方式】
[0023] 本發(fā)明提供了一種爐內(nèi)成像系統(tǒng)，其能夠減少甚至避免粉塵堵塞出氣孔或覆蓋鏡 頭，從而更加有效的減小粉塵對爐內(nèi)成像系統(tǒng)工作的影響。
[0024] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0025] 如圖2-圖5所示，本發(fā)明實施例提供的爐內(nèi)成像系統(tǒng)，包括套筒和開設(shè)在套筒上 的出氣孔1，其中，套筒包括直筒段2和與直筒段2連接，并沿直筒段2軸向漸縮延伸的漸縮 段3,出氣孔1開設(shè)在漸縮段3遠(yuǎn)離直筒段2的端部，且漸縮段3的內(nèi)壁上設(shè)置有多個連接 出氣孔1和直筒段2的導(dǎo)流槽4,且導(dǎo)流槽4的寬度在向出氣孔1靠近的方向上逐漸減小。
[0026] 設(shè)計原理：
[0027] 氣體的特性是不能保持一定形狀，具有流動性，可以壓縮。氣體也被稱為流體。流 體所占據(jù)的空間稱為流場。流線是流場中某一瞬時的一條空間曲線，在該線上各點的流體 質(zhì)點所具有的速度方向與曲線在該點的切線方向重合。在流場中任意畫一條封閉曲線，在 該曲線上每一點做流線，由這許多流線所圍成的管狀曲面稱為流管。氣體動力學(xué)中有兩個 非常重要的定理：氣體的連續(xù)性定理和伯努利定理。
[0028] 1、氣體的連續(xù)性定理。通過一些自然現(xiàn)象說明該原理，夏天乘涼時，兩座房屋之間 的過道中總是很涼快，因為那里常有"穿堂風(fēng)"。在山區(qū)，山谷中的風(fēng)往往比平原開闊的地方 來得大。這些現(xiàn)象都是氣體的"連續(xù)性定理"在自然界中的表現(xiàn)。質(zhì)量守恒定律是自然界 基本的定律之一，它說明物質(zhì)既不會消失，也不會憑空增加。如果把這個定律應(yīng)用在氣體的 流動上，就可以得出這樣的結(jié)論：氣體流動的速度與流管的截面積成反比，這就是連續(xù)性定 理。簡單地說，截面積小的地方流速快，而截面積大的地方則流速慢。流體流動速度的快慢， 可用流管中流線的疏密程度來表示。流線密的地方，表示流管細(xì)，流體流速快，反之就慢。
[0029] 2、氣體的伯努利定理。在日常生活中，我們會觀察到，一些流體的速度發(fā)生變化 時，壓力也跟著變化。例如，在兩張紙片中間吹氣，兩張紙不是分開，而是相互靠近；兩條船 在水中并行，也會互相靠攏。能量守恒定律是自然界另一個基本定律。它告訴我們，能量不 會自行消滅，也不會憑空產(chǎn)生，而只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。伯努利定理便是能量 守恒定律在空氣動力學(xué)中的具體應(yīng)用。
[0030] 所謂靜壓，即是氣體流動時，作用于管壁的壓強。動壓為氣體流動時由流速產(chǎn)生的 附加壓強，或者說是單位體積流體所攜帶的動能，它并不作用于管壁上。總壓是速度等于0 時的靜壓。由此可知，在低速定常流動時，流場中的任一點，氣體的靜壓與動壓之和為一常 量，且等于其總壓，這就是伯努利定理。也可以粗略地說，低速、定常流動時，流速小的地方， 壓強大；而流速大的地方壓強小。
[0031] 連續(xù)性定理和伯努利定理是氣體動力學(xué)中兩個最基本的定理，它們說明了流管截 面積、氣流速度和壓力這三者之間的關(guān)系。綜合這兩個定理，我們可以得出如下結(jié)論：低速 定常流動的氣體，流過的截面積大的地方，速度小，壓強大；而截面積小的地方，流速大，壓 強小。
[0032] 因此，本發(fā)明通過改變套筒端壁的形狀和其內(nèi)壁構(gòu)造，使經(jīng)過的氣體產(chǎn)生不同的 流速和壓強作用于內(nèi)壁上，生成人工擾流，從而壓縮或擾動了附近的空氣，使空氣的壓力和 密度發(fā)生了變化，就會產(chǎn)生壓力一升一降，密度一疏一密的擾動波。最終使得漸縮段3內(nèi)氣 體壓力分布不均勻，粉塵很難附著在上面，從而達(dá)到了清灰目的。
[0033] 本實施例提供的爐內(nèi)成像系統(tǒng)中，其套筒包括直筒段2和在延伸方向上內(nèi)徑逐漸 減小的漸縮段3,并且漸縮段3的內(nèi)壁上設(shè)置有連接直筒段2和出氣口的導(dǎo)流槽4,直筒段2 和漸縮段3同軸連接，爐內(nèi)成像系統(tǒng)的攝像頭位于直筒段2中，出氣孔1開設(shè)在漸縮段3的 遠(yuǎn)離直筒段2的端部，氮氣體從直筒段2中流入漸縮段3,并從出氣孔1中排出。其中，靠近 漸縮段3軸心的中心氣流會直接從出氣孔1中排出，而靠近漸縮段3內(nèi)壁的外層氣流，則會 進入導(dǎo)流槽4中，通過導(dǎo)流槽4的導(dǎo)流從直筒段2中流向出氣口，如圖4所示。而由于導(dǎo)流 槽4在從直筒段2接近出氣口的走向上，寬度越來越小，使得流經(jīng)導(dǎo)流槽4的氮氣逐步被壓 縮。根據(jù)氣體動力學(xué)中氣體的連續(xù)性定理和氣體的伯努利定理可以得出，從直筒段2向出 氣孔1流動的氮氣被導(dǎo)向槽壓縮后，會導(dǎo)致漸縮段3和直筒段2的連接部位與出氣孔1所 在部位的氣流壓力和密度發(fā)生了變化，所以在漸縮段3內(nèi)靠近出氣孔1的部位，從導(dǎo)流槽4 中流出的外層氣流流速大，壓強小，而沒有經(jīng)過導(dǎo)流槽4的中心氣流，則流速小，壓強大，因 此在氮氣發(fā)生被壓縮或膨脹的交替變化后，漸縮段3內(nèi)就會產(chǎn)生壓力一升一降，密度一疏 一密的擾動波，這些擾動波作用在整個漸縮段3內(nèi)，使得漸縮段3內(nèi)整體的氮氣壓力分布不 均勻，令進入套筒內(nèi)的粉塵很難附著在漸縮段3的內(nèi)壁和出氣孔1處，也增大了粉塵穿過漸 縮段3而附著在鏡頭上的難度，使絕大部分的粉塵隨著氣流被帶出，從而達(dá)到充分清灰的 目的。
[0034] 本實施例提供的爐內(nèi)成像系統(tǒng)，通過采用具有導(dǎo)流槽4的漸縮段3代替?zhèn)鹘y(tǒng)中垂 直套筒軸線的端壁，使得出氣孔1處產(chǎn)生氣流擾動波，以增大粉塵在套筒內(nèi)的附著難度，減 少甚至避免了粉塵堵塞出氣孔1或覆蓋鏡頭的現(xiàn)象出現(xiàn)，從而更加有效的減小粉塵對爐內(nèi) 成像系統(tǒng)工作的影響。
[0035] 本實施例提供的爐內(nèi)成像系統(tǒng)，設(shè)計簡便，易于實現(xiàn)，改造費用低廉，由于沒有了 昂貴復(fù)雜的電動刷子裝置，簡化了設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)，同時提高了系統(tǒng)可靠性，降低了設(shè)備成 本，改造過程中不對高爐結(jié)構(gòu)造成任何不利影響，并能大大延長爐內(nèi)成像系統(tǒng)的使用壽命。 使高爐操作人員及時獲取爐內(nèi)信息，為高爐上料提供依據(jù)，從而更好地操控高爐，變被動為 主動操作，避免事故的發(fā)生；減少了維護人員在危險區(qū)域內(nèi)工作的時間；使高爐實現(xiàn)安全、 穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、低耗的目標(biāo)，從而取得良好的社會效益和巨大的經(jīng)濟效益。
[0036] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，本實施例提供的爐內(nèi)成像系統(tǒng)中，全部導(dǎo)流槽4 均為直線槽，如圖3所示。直線槽的結(jié)構(gòu)較為簡單，加工方便，有利于技術(shù)方案在實際生產(chǎn) 中的實施和應(yīng)用。
[0037] 除上述結(jié)構(gòu)以外，導(dǎo)流槽4還可以設(shè)置為螺旋槽，如圖5所示。氮氣經(jīng)過螺旋形式 的導(dǎo)流槽4后，會形成渦旋式氣流，使得氣流的清灰效果更好，為優(yōu)選實施方案。當(dāng)然，在能 夠滿足本實施例提供的爐內(nèi)成像系統(tǒng)工作要求的前提下，導(dǎo)流槽4還可以為其他的形式， 在此不做限定。
[0038] 優(yōu)選的，全部導(dǎo)流槽4在漸縮段3的周向上均勻分布。以此種方式設(shè)置導(dǎo)流槽4,能 夠使得氮氣更加充分、靈活、合理的進入到不同導(dǎo)流槽4中，從而形成更大強度的擾動波， 同時也能夠使擾動波充分分布在漸縮段3的整個內(nèi)部空間中。
[0039] 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0040] 對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種爐內(nèi)成像系統(tǒng)，包括套筒和開設(shè)在所述套筒上的出氣孔，其特征在于，所述套筒 包括直筒段和與所述直筒段連接，并沿所述直筒段軸向漸縮延伸的漸縮段，所述出氣孔開 設(shè)在所述漸縮段遠(yuǎn)離所述直筒段的端部，且所述漸縮段的內(nèi)壁上設(shè)置有多個連接所述出氣 孔和所述直筒段的導(dǎo)流槽，且所述導(dǎo)流槽的寬度在向所述出氣孔靠近的方向上逐漸減小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐內(nèi)成像系統(tǒng)，其特征在于，全部所述導(dǎo)流槽均為直線槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐內(nèi)成像系統(tǒng)，其特征在于，全部所述導(dǎo)流槽均為螺旋槽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的爐內(nèi)成像系統(tǒng)，其特征在于，全部所述導(dǎo)流槽 在所述漸縮段的周向上均勻分布。
【文檔編號】C21B7/24GK104099437SQ201410363899
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】柳希泉, 張劍鋒, 陳明, 李暉實, 劉遵義, 郭元亮, 陳鐵軍, 李海青, 于成龍, 卓俊河, 趙艷敏, 紀(jì)冬麗, 董偉群 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司