[发明专利]机械型高炉料面形状探测器

说明书

目前，在炼铁高炉上高炉探料装置几乎全部是采用重铊或垂直探尺杆，这种探料装置主要缺点是①只能探测高炉料面某一点的高度，而不能反映整个料面的形状、②由于探尺杆重量、下降速度的差异，它们插入料面的深度是不同的，其测量精度较低，一般在50毫米以上。因此现时的高炉操作还仅仅凭经验与布料装置（旋转溜槽或料钟与活动炉喉、护板）的布料动作相适应，目前测定布料效果的方法还达不到与布料动作相适应的正确控制操作。

由于重铊和探尺杆探料器不能适应炼铁工艺的发展，国内外进行了各种料面测定器的开发，其主要开发领域和情况如下：

1）超声波：超声波系统一般适用于料仓内焦炭，烧结矿和球矿团等典型料面高度监控，然而却不适用于高炉，原因是温度压力的变化会引起音速的变化，因而导致较大的测量误差，其次剧烈的气流及烟尘的存在会消除料面的反射信号。

2）原子能：可将原子能和探测器装设在高炉相对的两侧或炉壁外面，然而布置方式只能测出某一部位料面高度，如果要测量料面形状则是不可能的。

3）微波：由于在选择设备及操作频率方面微波具有灵活性。使它容易符合系统要求，因此测量料面高度采用微波是可行的，西德、英国在这方面做了研究，然而设备在技术上仍存在一些缺点，不能投入工业使用。

4）激光电视：分析检验激光轨迹像的位置在工业电视上得到图像，运用于高炉料面探测的主要问题是：A、不得已使用高敏感度工业电视，发生大量不规则的杂音;B、产生强烈的背景图像（由炉尘产生散乱线）;C、存在发生赤热发光部的图像等。

综上所述，高炉料面形状探测问题，至今未获得理想的解决办法。

由于上述情况设计了这套能在短时间内完成高炉全料面连续探测精度较高的机械型料面形状探测器。

1.工作原理

高炉料面高度和形状探测器的原理是：一端触及料面另一端支承並固定在一活动轴上的刚性探料杆（触料点与支承点不在同一垂线上）其空间位置由触料点和支承点的位置决定。当支承点运动时，探料杆触点在料面上滑动，这时探料杆在包含高炉中心线的垂直平面内的运动状况可用支承点的运动状况和探料杆相对于支承点的旋转状况来加以描述。因此通过测量探料杆支承点的运动情况和探料杆围绕支承轴转动情况，就可以知道炉内料面的形状和位置。

参看图1，通过数学推导探料杆触料点到高炉中心线的水平距离X，触料点高度位置h，与上曲轴旋转角度Q和下曲轴旋转角度α有下列关系：

X＝S-lCoS（Q-α）-｜RCoSα｜

h＝lSin（Q-α）-RSinα

式中S、R、l均为定值，将上述方程存入计算机，通过测定Q、α角就可得到探料杆触料端沿料面的运动轨迹。

2.结构特征：其结构特征可以通过图2、3加以说明。

（参看图2）料面探测器为一箱体，通过料面探测器侧面的法兰（6）与焊接在炉顶支圈下的法兰（7）连结，从而安装在炉顶上，探料杆（2）是一根L形的具有一定刚度的耐热合金钢杆，其一端始终触及在料面上，另一端与探料臂（3）上的上曲轴（8）连结，探料杆只能在高炉中心线所在的垂直平面内以上曲轴为中心旋转。

（参看图3）探料臂（12）内部有两个空腔，在冷却油出油腔内有一根连杆（10），这根连杆将上曲轴（9）与下曲轴（14）联结，连杆将上曲轴（9）的旋转运动，传给下曲轴（14），下曲轴（14）在空心轴（24、29）内，支承于空心轴（24、29）内的轴承（17）上，下曲轴轴承内置有两个密封橡胶圈（25）使探料臂内循环冷却油不至外溢，这套装置的作用是将探料杆（1、11）绕上曲轴（9）的旋转运动传出，並通过安装在下曲轴（14）端头的齿轮（15）将探料杆（1、11）围绕上曲轴（9）的旋转角度传到仪器和控制室。

另外，探料臂支承于空心轴（24、29）上

並且，探料臂可以绕空心轴（24、29）中心旋转，旋转范围为180°。空心轴通过填料密封（21、30）层並用轴承（19、32）支承在探料器壳体（13）上，在探料器壳体外部的空心轴上装有齿轮（34），壳体外部的马达-减速机-小齿轮系统，通过空心轴上的齿轮（34）带动空心轴和探料臂旋转，齿轮（34）还带动角度测量仪，将空心轴旋转角度信号传到操作控制室。

探料器箱尾部设有吹灰喷气管，定时喷入氮气或蒸汽，将进入探料器箱内的扬尘吹到炉内。