炉缸连续测温技术的开发和应用

1 、引言

       炉缸温度分布与煤气流分布密切相关，同时炉缸温度水平和分布，直接影响到造渣、脱硫和铁水的最终形成过程。同时，炉缸是矿石发生直接还原反应的场所，也是产生高炉还原气体 CO 的地方。也就是说，炉缸温度的分布和水平，直接影响到了高炉运行和铁水质量。因此，炉缸连续测温一直是国内外科技工作者长期研究的重要课题。随着科学技术的不断发展、各种新材料的出现，一种直接连续测定炉缸温度变化过程的双石墨纤维热电偶由包钢钢威液压件有限公司研制并在济钢炼铁厂4号高炉成功应用，证明了直接连续测定炉缸温度变化过程的可行性，体现了该项技术开发应用的技术经济价值。    

2、石墨纤维热电偶安装方法

       高炉炉缸开孔安装热电偶，首先考虑的是其安全可靠性，因为炉缸是一个具有一定压力的密闭容器，一旦开孔安装热电偶不当造成渣、铁、煤气泄漏，其后果不堪设想，为此，济钢集团技术中心组织有关专家对该项目进行了技术论证，根据Knguko和KyHuH 的数据 1300℃生铁的表面张力为1020 ×10-3N/m，1400℃为 1120 × 10-3N / m 。考虑到最大可能炉缸盛铁水 2 m深，渣1m厚，风压为2×105pa 时，计算出炉缸压强为3.55 ×105Pa（铁水比重为7 . 0 吨 / 米3, 炉渣比重为 2 吨 / 米3）。各种孔径单孔承受渣、铁、风压力和在1300℃的情况下铁水表面张力抵抗铁水穿透力的计算见表1。

       因此，在不考虑铁水沿炉墙孔隙向外穿透时,随温度下降凝固堵塞孔隙的情况下，小于 1mm 的间隙时，铁水表面张力抵抗铁水穿透力远远大于渣、铁、风的压力。从安全生产角度考虑，完全可以排除炉缸烧穿的可能性。

       我厂4号高炉铁口中心线以下50毫米处分东西南北四个方向安装双石墨碳纤维热电偶四支。安装时预先在炉缸碳砖上部加工与砖长一致的槽口，其加工精度要求与保护管之间紧密配合，间隙不超过 0.2mm,将通过用特殊高温粘合材料密封的双石墨碳纤维热电偶进行表面粘合处理，镶嵌到碳砖槽内并牢固的粘结为一体，电偶冷端安装在炉壳外表经可靠绝缘密封的接线盒内（确保煤气不外泄），然后通过补偿导线引入高炉值班室二次仪表和控制设备，如图 1 所示。

3 、技术性能指标

       石墨碳纤维热电偶是以聚丙烯腈碳纤维为原料，经过高温石墨化，得到纯石墨线作为电偶负极。再将石墨线进行硼扩散，制成硼石墨线作为电偶正极。该电偶在900～2000℃范围内，灵敏度可达到 3mv/100℃，而且稳定性好。作为高炉炉缸测温用石墨纤维热电偶的封装特点是热电偶本身无热接点，因此也叫作开头热电偶，其热接点是靠铁水（或固态和液态导体）来接通电路的。Volta定律和试验都证明了开头热电偶的可靠性。这种开头热电偶在炉缸侵蚀和炉墙变薄后仍能继续工作，保证在一代高炉寿命中连续使用。