[发明专利]基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法

说明书

本发明公开了基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，包括以下步骤：(a)在炉体表面确定测点位置、激振位置；(b)在测点位置安装传感器，在激振位置安装激振装置；启动激振装置进行激振，通过传感器采集振动信号；(c)对振动信号进行解析，保存解析条件和解析结果；(d)采用相同的激振装置，在一段时间后，在与步骤(a)中相同的测点位置、激振位置重复步骤(b)～(c)，采用与步骤(c)中相同的解析条件进行解析；(e)对不同时间所获得的解析结果进行趋势性分析，得到炉体衬砌厚度的变化趋势，判断炉体安全性。本发明用以解决现有技术中难以精确的对炉体衬砌进行无损检测的问题，实现为炉体衬砌状态的判断提供充分依据的目的。

技术领域

本发明涉及炉体检测领域，具体涉及基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法。

背景技术

高炉是钢铁生产中的重要环节，其安全状态具有至关重要的意义。在生产过程中，由于铁水、矿渣等熔融物的流动，会对高炉内衬产生侵蚀，使得衬砌厚度逐渐变薄。同时，由于炉内温度变化等原因，在衬砌内部还可能产生径向和环向裂缝，进而加剧衬砌的侵蚀过程。当炉衬的侵蚀达到一定程度后，不仅使得炉衬的隔热性能降低，增加燃料消耗，严重时还可能烧穿炉壳，造成极其严重的安全事故。另一方面，由于高炉是一个连续生产密闭容器，加上高温、高压和多烟尘的环境，因此对内衬侵蚀状况的检测比较困难，尤其是高炉的炉缸炉底部位，长期处于高温熔融态渣铁环境下工作，检测内衬的侵蚀程度就更加困难。

目前，为了准确的检测高炉内衬的侵蚀变化，国内外研究人员开发了多种检测技术，如多头热电偶法、电阻法、电容法、超声波法、热流检测法、模型推断法等。但均存在相应的不足，尚未形成一种普遍认可的可靠的方法。近年来基于冲击弹性波的检测方法在很多行业得到了广泛的关注，也有研究者利用该方法检测高炉衬砌的厚度。该方法通过用锤敲击炉壳等方式在炉外表面激发冲击弹性波，弹性波信号在遇到内测表面或者裂缝面后会发生反射。通过接收该反射信号，并根据测试信号返回所需的时间即可推算炉壁的厚度。然而，现有技术中对于高炉衬砌厚度的冲击弹性波测试，存在许多无法攻克的难题：(1)传播波速的确定。由于高炉炉壁主要由炉壳和砖衬组成，其弹性波速有较大的差异，一般来说钢质炉壁的弹性波P波波速约为5500m/s左右，碳砖的P波波速则在2000～2500m/s。由于砖衬也是复合材料，而且检测通常在热态时进行。因此，实际操作中想要合理准确地确定计算波速较为困难。(2)反射时间的确定。在实际检测的激发信号中，常常会出现激振信号与反射信号混在一起，难以区分反射信号及到达时刻的情景，此时弹性波反射所花时间的确定就会非常困难。此外，高炉的炉衬(包括炉壳和砖衬)厚度变化较大。当有侵蚀时，最小厚度可能低于0.3m。而在炉缸位置，炉衬的厚度可以超过2m，从而导致反射信号的判断非常难度。(3)周围边界的影响。在炉缸、炉腹等容易产生破损的地方，往往有铁口、渣口、风机口等设施。激振产生的弹性波在这些设施的边界也会产生反射，该反射波通常以表面波为主，对壁厚的直接测试有不可忽略的影响。综上，现有技术中对于高炉炉体衬砌的检测技术受各种条件制约，难以精确且无损的判断高炉炉体损伤情况。

发明内容

本发明的目的在于提供基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，以解决现有技术中难以精确的对炉体衬砌进行无损检测的问题，实现为炉体衬砌状态的判断提供充分依据的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，包括以下步骤：

(a)在炉体表面确定测点位置、激振位置；

(b)在测点位置安装传感器，在激振位置安装激振装置；启动激振装置进行激振，通过传感器采集振动信号；

(c)对振动信号进行解析，保存解析条件和解析结果；

(d)采用相同的激振装置，在一段时间后，在与步骤(a)中相同的测点位置、激振位置重复步骤(b)～(c)，采用与步骤(c)中相同的解析条件进行解析；