一种具有安全检测功能的钢水包结构的制作方法

本发明涉及铁水包结构相关，具体是一种具有安全检测功能的钢水包结构。

背景技术：

1、铁水包、钢水包作为冶金行业不可或缺的转运与浇注容器，其内部承载着温度高达1400℃以上的高温液态金属。在长期使用过程中，由于包衬耐火材料的冲刷侵蚀、急冷急热产生的热震裂纹，以及包壁金属结构的疲劳损伤，铁水包本体极易发生高温液态金属渗漏甚至穿包事故。一旦发生泄漏，高温铁水直接外溢，不仅会烧毁周边设备、引发重大火灾，更会对现场操作人员的生命安全构成直接威胁。因此，对铁水包进行实时、准确的泄漏安全监测，并在泄漏发生时实现有效封堵与隔离，是冶金安全生产领域亟待解决的核心课题。

2、目前，现有技术中针对铁水包泄漏的防护与检测手段主要存在以下几方面不足：

3、其一，现有的防护结构多采用单层包壳或简单的外围挡板，缺乏封闭式的环形腔体设计。当铁水包本体发生泄漏时，泄漏的高温铁水会直接流出包体外部，无法将泄漏物引导至特定区域进行集中监测和封堵，导致泄漏发现滞后，且泄漏的高温熔体四处流淌，极易引发二次事故。

4、其二，在泄漏检测方面，传统的检测手段较为单一，通常仅依赖人工肉眼观察或单一类型的传感器（如单一热电偶）进行判断。这种检测方式容易受环境温度波动、传感器工况漂移等因素干扰，误报率和漏报率较高。同时，单一传感器无法实现对泄漏点高度的空间定位，给后续的抢修排查工作带来了极大困难。

5、其三，现有技术中缺乏一种既能对环形腔底部进行有效密封以保证检测环境稳定，又能在泄漏发生时迅速吸收铁水热量、强化自身封堵强度，并且事后可方便清理、能够重复使用的封堵材料。常规的耐火浇注料或密封胶在接触高温铁水后虽然能起到一定阻挡作用，但往往在高温冲击下开裂失效，或者固化后无法清除，导致整个防护结构成为一次性用品，维护成本极高。

6、其四，泄漏的高温铁水极易粘附在防护包的内壁或铁水包的外壁上，冷却后凝固成坚硬的铁瘤。这些铁瘤不仅难以清除，还会占据环形腔空间，影响后续传感器的检测精度，甚至堵塞封堵填料的添加通道和排气路径，严重削弱防护系统的长期可靠性和使用寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有安全检测功能的钢水包结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种具有安全检测功能的钢水包结构，包括铁水包本体，铁水包本体的顶端两侧安装有把手，还包括：

4、防护包，安装在铁水包本体的外围，防护包的内壁与铁水包本体的外壁之间形成环形腔，防护包的顶部封闭，防护包的底端可拆卸安装有底盘，防护包的下部一侧设置有添加管；

5、气压检测组件，数量设置为若干且圆周均匀分布安装在防护包的顶部，用于对环形腔的顶部气压进行实时检测；

6、温度检测组件，沿着防护包高度方向设置为若干层，每层设置有若干温度检测组件且圆周均匀分布安装在防护包上，用于对环形腔的内部温度进行实时检测；

7、封堵填料，通过添加管注入到环形腔内且对环形腔的底部进行封闭，封堵填料与泄漏铁水接触时，可吸收大量热量并强化自身强度，以对环形腔底部进行加强封闭；

8、控制箱，与气压检测组件和温度检测组件线路连接，根据检测结果判定环形腔内有铁水泄漏时，发出警报。

9、作为本发明再进一步的方案：所述气压检测组件包括压力传感器和导压管，所述压力传感器安装在防护包的顶部，所述导压管的顶端与压力传感器的输入端相连，导压管的底端延伸至环形腔内且管口朝远离铁水包本体的方向倾斜朝下。

10、作为本发明再进一步的方案：所述温度检测组件包括温度传感器和热电偶，所述温度传感器安装在防护包的外壁，所述热电偶的一端与温度传感器的输入端相连，热电偶的另一端延伸至环形腔内。

11、作为本发明再进一步的方案：所述温度检测组件还包括环形椎板，环形椎板的外围安装在热电偶上方的防护包的内壁上，环形椎板的内径从上往下逐渐减小，热电偶被环形椎板的外壁与防护包的内壁之间区域所遮蔽。

12、作为本发明再进一步的方案：所述铁水包本体的顶部外围一体成型设置有第一环形板，所述防护包的顶端内围和底端外围分别设置有第二环形板和第三环形板，所述第一环形板与第二环形板之间通过螺栓连接固定，所述第三环形板与底盘外围之间通过螺栓连接固定。

13、作为本发明再进一步的方案：所述封堵填料以低熔点玻璃粉和高铝矾土熟料作为骨料，在常温下，用磷酸盐结合剂将其搅拌成浆料后注入到环形腔内，经200℃烘烤固化后，形成致密密封层。

14、作为本发明再进一步的方案：所述封堵填料的基体中掺入5%~8%的碳化硅微粉和3%的金属铝粉。

15、作为本发明再进一步的方案：所述铁水包本体的外壁和防护包的内壁上均刷涂有一层氮化硼基高温涂料。

16、本发明具有以下有益之处：

17、1.本发明通过在铁水包本体外围设置防护包，并形成封闭的环形腔，同时在防护包底部设置可拆卸底盘，使得一旦铁水包本体发生泄漏，泄漏的铁水被完全限制在环形腔内部，无法外溢至工作环境，杜绝了高温熔体四处流淌引发的次生灾害。环形腔底部通过封堵填料进行封闭，与顶部的气压检测组件配合，形成一个密闭的气压监测空间，确保压力传感器能够灵敏捕捉到泄漏引发的腔内气压变化，极大提高了泄漏监测的灵敏度和可靠性。

18、2.本发明在防护包顶部设置圆周均匀分布的气压检测组件（压力传感器+导压管），同时沿防护包高度方向设置多层温度检测组件（温度传感器+热电偶），形成了空间立体式的冗余检测体系。气压检测组件通过导压管管口朝下倾斜的设计，有效防止了铁水飞溅和灰尘堵塞，保证了长期运行中压力检测通道的畅通。温度检测组件利用环形椎板的遮蔽结构，使热电偶避免被下落铁水直接冲刷烧毁，同时利用热气沿椎板外壁上升的特性，实现对泄漏热量的精准感知。通过设置上下多层温度检测组件，利用泄漏时热压气体自下而上膨胀的时间差（δt） ，控制箱内的检测模块能够反推泄漏点的大致高度位置，为检修人员快速定位漏点、制定抢修方案提供了关键的数据支撑，显著缩短了事故处理时间。同时，多测点、多类型的冗余检测逻辑（如多传感器取中值判断）有效克服了单一传感器易受环境温度波动干扰的缺陷，大幅降低了误报率。

19、3.本发明选用以低熔点玻璃粉和高铝矾土熟料为骨料，以磷酸盐为结合剂，并掺入碳化硅微粉和金属铝粉的复合封堵填料。正常工况下，填料经200℃烘烤固化后形成强度≥30mpa的致密密封层，能够完全封闭环形腔底部，保证压力检测环境的密封性，使气压检测组件工作于稳定的基准压力之上。泄漏发生时，当1400℃以上的铁水接触填料，金属铝粉瞬间熔融氧化，吸收大量热量，起到显著的吸热缓冲作用，防止填料因急热而炸裂；同时生成的al2o3与磷酸盐反应形成莫来石相陶瓷结合，使填料强度从30mpa提升至50mpa以上，实现了高温下的自身强化，牢牢封堵住环形腔底部，形成第二道坚固屏障。同时在铁水包本体外壁和防护包内壁均刷涂有氮化硼基高温涂料，事后清理时，仅需通过添加管通入氟化氢铵蒸汽，在200~300℃下与磷酸盐玻璃相反应使填料崩解成粉末，原本凝固的铁水壳随之碎裂，拆下底盘即可轻松排出所有固废。清理后重新注入新填料即可恢复使用，实现了封堵系统的可重复利用，大幅降低了维护成本和设备停运时间。