CN101398325B - 确定铁水罐车内铁水灌装重量的方法 - Google Patents

确定铁水罐车内铁水灌装重量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种确定铁水罐车内铁水灌装重量的方法，其步骤是：首先取得新铁水罐车的皮重；在各铁水灌装点记录每个罐号铁水罐车铁水罐的灌装次数；对铁水罐不同灌装次数下和不同使用方式下的耐材衬侵蚀总体积进行记录并组成数据库或计算公式；采用各铁水灌装点的秤重式重量检测装置输出的重量信号；根据得到的铁水灌装时实时重量和检测记录到的该罐号铁水罐的已灌装使用次数、该使用次数下耐材衬侵蚀总体积数据库或计算公式，对铁水罐皮重进行补偿计算，最终得到这一罐号和次数的罐车总重量下的实时罐内铁水重量。本发明能较准确地计算出铁水罐内铁水重量，从而确定铁水灌装量，防止灌装铁水外溢。

Description

确定铁水罐车内铁水灌装重量的方法
技术领域
本发明涉及冶金高炉出铁口向铁水罐车灌装铁水时，对铁水灌装量的控制方法，即对铁水罐车铁水灌装重量的控制方法。 
背景技术
现有技术高炉铁水罐车在进行铁水灌装时，为了控制铁水罐车上铁水罐内的铁水灌入量，一般采用秤重式铁水液面检测技术，通过重量来控制铁水灌入量。 
秤重式铁水液面检测技术是，在高炉铁水灌装点下方的铁水罐车停车位置的轨道上安装一台轨道秤。铁水罐车进入高炉铁水灌装点后停在轨道秤上，操作人员将此时秤得的重量去皮得到净值，然后进行铁水灌装。随着铁水的不断灌入，轨道秤上秤得的重量不断增加，待轨道秤上秤得的重量到达一定数值的时候，即认为铁水已经灌到额定值。这种方法在实际使用中存在如下几个问题：1、铁水罐车到达高炉铁水灌装点开始灌装铁水时的铁水罐不一定是空罐，有时铁水罐内还剩余很多的铁水，此时的重量去皮后严重影响计算精度，甚至造成计算铁水液面到达额定液面时实际上已经溢出。2、铁水罐内衬是采用耐材砌成，随着铁水罐使用次数的增加，铁水罐耐材内衬会逐步侵蚀，造成铁水罐车的皮重和容积变化影响重量和液面的换算关系。因此在安装秤重式铁水液面检测装置的场合，为了铁水灌装的安全都需要配置人员观察铁水灌装液面情况，以人工观察为主。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种确定铁水罐车内铁水灌装重量的方法，该方法能较准确地计算出铁水罐内的容积和铁水重量，从而确定铁水灌装量，防止灌装铁水外溢。 
本发明是这样实现的：一种确定铁水罐车内铁水灌装重量的方法，其步骤是： 
第1步，根据铁水罐车的铁水罐制造完成时的情况，取得新铁水罐车的皮重； 
第2步，在各铁水灌装点装设铁水罐车定位及车号检测装置，检测记录每个特定罐号铁水罐车铁水罐的灌装次数，并对每个铁水罐车铁水罐的灌装次数进行统计；通过计算机连网获取每个铁水罐的使用耐材种类、使用方式类别和使用次数； 
第3步，对铁水罐车铁水罐在使用不同种类耐材、不同灌装次数、不同使用方式情况下的内部耐材衬侵蚀体积进行记录，并组成数据库或计算公式； 
第4步，采用各铁水灌装点的秤重式重量检测装置输出的重量信号； 
第5步，根据得到的铁水灌装时实时重量和检测记录到的该罐号铁水罐车铁水罐的已灌装使用次数，根据第3步得到的使用次数下内部耐材衬侵蚀体积数据库或计算公式，得到铁水罐内耐材衬侵蚀总体积，进行铁水罐皮重的补偿计算，最终得到这一罐号、这一次数、这一罐车总重量下的实时罐内铁水重量。 
进一步，所述已灌入铁水罐内铁水的重量计算方法是： 
(1)在铁水灌装线上得到待装铁水罐车的车号，同时在铁水灌装过程中测得罐车及已灌入铁水的总重量ZZ； 
(2)在运算控制设备数据库中找到该车号铁水罐车已使用的累计灌装次数、使用耐材种类、使用方式类别的相关参数； 
(3)在运算控制设备数据库中找到该耐材种类、使用方式和灌装次数下对应的铁水罐内部耐材衬侵蚀总体积ZVqN； 
(4)此时可以得到罐车的实际皮重PZN，罐车的实际皮重为新罐车的皮重减去罐车内部耐材衬侵蚀总体积乘以耐材衬比重，即： 
PZN＝PZ-ZVqN*BZN， 
式中：PZ：新罐车的皮重，BZN：耐材衬比重； 
(5)计算已灌入铁水的重量TZ，已灌入铁水的重量为实测的罐车和已灌入铁水的总重量减去罐车的实际皮重，即： 
TZ＝ZZ-PZN， 
式中：ZZ：实测的罐车和已灌入铁水的总重量。 
本发明是通过对铁水罐车铁水罐的使用耐材种类、使用方式类别、使用次数进行自动检测统计，根据铁水罐各种使用方式下的使用次数记录铁水罐耐材衬侵蚀总体积，从而计算出不同使用情况下铁水罐的实时皮重，再利用秤重式铁水重量检测装置得到的铁水罐重量最终计算出罐内的铁水重量。 
本发明能较准确地计算出铁水罐内的铁水重量，从而确定铁水灌装量，防止灌装铁水外溢。解决了现有技术的秤重式铁水重量检测装置计算精度不高，需人工监控铁水液面的缺陷。 
附图说明
图1为本发明铁水罐车重量计算的控制逻辑图； 
图2为铁水罐车重量计算的控制系统示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。 
参见图1、图2，一种确定铁水罐车内铁水灌装重量的方法，其步骤是： 
第1步，根据铁水罐车的铁水罐制造完成时的情况，取得新铁水罐车的皮重； 
第2步，在各铁水灌装点装设铁水罐车定位及车号检测装置，检测记录每个特定罐号铁水罐车铁水罐的灌装次数，特别是在罐内脱硫使用方式的次数，并对每个铁水罐车铁水罐的灌装次数进行统计；通过计算机连网获取每个铁水罐的使用耐材种类、使用方式类别和使用次数； 
第3步，对铁水罐车铁水罐在使用不同种类耐材、不同灌装次数和在罐内脱硫的次数下内部耐材衬侵蚀总体积进行记录，并组成数据库或计算公式； 
第4步，采用各铁水灌装点的秤重式重量检测装置输出的重量信号； 
第5步，根据得到的铁水灌装时实时重量和检测记录到的该罐号铁水罐车铁水罐的已灌装次数和在罐内脱硫的次数，根据第3步得到的使用次数下内部耐材衬侵蚀总体积数据库或计算公式，得到铁水罐内耐材衬侵蚀总体积，进行铁水罐皮重的补偿计算，最终得到这一罐号、这一罐车灌装次数和罐内脱硫的次数、这一罐车总重量下的实时罐内铁水重量。 
下面就上述的步骤具体展开描述： 
1、新铁水罐的皮重 
虽然各家企业铁水罐车上铁水罐形状和容积根据需要各有不同，但是一家企业中使用铁水罐车铁水罐一般是相同的，而且每个铁水罐车铁水罐都有编号，如果不一致也可以分别进行记录。根据铁水罐制造时的图纸几何尺寸和使用的耐材种类，可取得新铁水罐车的皮重。 
2、在各铁水灌装点及脱硫工艺点获取待灌装或待脱硫的铁水罐车铁水罐编号与次数。 
可以使用任何可以获取待灌装或待脱硫铁水罐车铁水罐编号与次数的方法，如人工获取再输入到控制设备中的方法，以及装设专用装置自动获取再输入到控制设备中的方法等。例如专利申请号200610023410.3的“铁水罐车定位及车号检测方法和装置”中使用的方法，将铁水罐车的定位情况和铁水罐车的车号送入铁水灌装控制系统的控制设备的数据库中，进行车号记录和灌装或脱硫次数的累加、统计、保存。多个铁水灌装或脱硫点采取通信联网的方法，将各铁水灌装或脱硫点分别获取的铁水罐车铁水罐编号与次数统一送到系统数据库进行处理。 
3、获取铁水罐内部耐材衬侵蚀的总体积 
对铁水罐车的铁水罐不同灌装次数或脱硫次数下的内部耐材衬侵蚀情况，根据灌装次数和脱硫次数分别进行记录，获取铁水罐耐材衬侵蚀的总体积。这样用实际测试方法取得的耐材衬侵蚀参数，兼顾了因耐材品种、铁水成分等因素造成的差异。然后将在铁水罐不同使用次数和脱硫次数下，内部耐材衬侵蚀总体积所获取的数值放入计算控制设备。当然在实际使用时根据所使用的计算控制设备性能不同，既 可以将各使用次数下耐材衬侵蚀总体积分别预先存储在数据库，也可以直接将其归纳为计算公式放置于计算控制设备中。当秤重式重量检测装置称得罐车实时重量数据及采集装置采集到特定车号时，第一种方法是：在数据库中找到该车号的已灌装次数和脱硫次数，根据灌装次数和脱硫次数找到数据库中对应的耐材衬侵蚀总体积。第二种方法是根据重量数据和铁水罐已灌装次数和脱硫次数，利用预存在控制设备中的计算公式直接计算出与此次数对应的耐材衬侵蚀总体积。 
4、铁水罐车铁水罐内已灌入铁水重量的计算 
在用上述1、2、3步取得了新铁水罐车的皮重、铁水罐车的车号、铁水罐车已使用和脱硫的次数、铁水罐不同使用次数和脱硫次数下内部耐材衬侵蚀总体积等参数的基础上，计算出铁水罐不同使用次数和脱硫次数下的罐车皮重，即可以在铁水灌装过程中利用实测罐车重量，进行已灌入罐内铁水重量的计算。具体计算过程如下， 
(1)在铁水灌装线上得到待装铁水罐车的车号，同时在铁水灌装过程中测得罐车和已灌入铁水的总重量ZZ； 
(2)在运算控制设备数据库中找到该车号铁水罐车已使用的灌装次数和脱硫次数的分别累计次数； 
(3)在运算控制设备数据库中找到该使用次数下对应的铁水罐内部耐材衬侵蚀总体积ZVqN； 
(4)此时可以得到罐车的实际皮重PZN，罐车的实际皮重为新罐车的皮重减去罐车内部耐材衬侵蚀总体积乘以耐材衬比重，即： 
PZN＝PZ-ZVqN*BZN， 
式中：PZ：新罐车的皮重，BZN：耐材衬比重； 
(5)计算已灌入铁水的重量TZ，已灌入铁水的重量为实测的罐车和已灌入铁水的总重量减去罐车的实际皮重，即： 
TZ＝ZZ-PZN， 
式中：ZZ：实测的罐车和已灌入铁水的总重量。 
在整个铁水灌装过程中，随着实测罐车重量的不断增大变化，运算控制设备不断根据新的重量数据重复上述计算过程，实时提供新的已灌入罐内铁水的重量。 
在上列计算式中： 
PZ＝新罐车的皮重； 
PZN＝罐车在特定使用次数下的实际皮重； 
TZ＝已灌入铁水罐内的铁水重量； 
ZZ＝实测的罐车和已灌入铁水的总重量； 
BZN＝耐材衬比重； 
WBT＝铁水比重； 
ZVqN＝罐车耐材衬在特定使用次数下罐内的总侵蚀体积； 
实施例 
在每一个铁水罐车的相同位置上装一个定位兼车号标志牌，在每个铁水灌装点的车行轨道边装设一个可以检测读取装设在铁水罐车上定位兼车号标志牌信息的检测装置，参见专利申请号200610023410.3的“铁水罐车定位及车号检测方法和装置”。由于本实施例中采用的脱硫工艺为每次进行罐内脱硫，可以与灌装次数合并计算，所以只需要在铁水灌装点设一个车号检测装置进行使用次数统计。如果存在有时采用罐内脱硫工艺，有时采用罐外脱硫工艺的情况，则需要同时采集每个罐的罐内脱硫次数，分别进行耐材衬侵蚀度的计算。在每个铁水灌装点铁水罐车停车位置的下部安装有一个轨道衡，用于铁水罐车的称重。铁水灌装系统的运算控制设备在本实施例中主要为西门子S7系列PLC，参见图2。铁水罐车新车皮重为320t，额定铁水灌装量为320t，罐内耐材衬额定使用次数为1000次，使用1000次后铁水罐车皮重为287t。新投入使用的铁水罐车铁水灌装液面在2.40米时铁水重量为320t；使用1000次时铁水罐车铁水灌装液面在2.40米时铁水重量为370t；铁水比重1300℃时为6.6t/m3；耐材衬比重为4.34t/m3。 
本实施例中对铁水罐由于使用次数增多罐内耐材衬侵蚀体积做了如下处理。对每使用100次为分度抽取特定3个罐做测试，发现耐材衬侵蚀程度基本与使用次数成线性比例，其中：高度在2.40m时，使用1000次时耐材衬侵蚀总体积为7.600m3。 
铁水罐车灌装计算铁水重量过程： 
参见图1、图2，司机操作动力机车带着铁水罐车行进，在接近高炉出铁口下方灌装铁水位置时采用低速行进。当动力机车带着铁水罐车行进，到达装设在地面轨道道床上的标志牌读头与铁水罐车上定位兼车号标志牌接近到规定距离，标志牌读头接收到车上的定位兼车号标志牌信号。将该车号及停位准确信号送入铁水灌装系统的运算控制设备，进行铁水灌装控制以及铁水罐车车号、使用次数的管理统计。 
铁水灌装系统的运算控制设备收到铁水罐车停位准确及车号后，使铁水灌装设备解锁，开始往铁水罐内进行铁水灌装。在铁水罐车的铁水灌装过程中，装设在铁水罐车下方地面轨道上的轨道衡(即秤重式重量检测装置)在铁水灌装过程中不断的将称得的罐车重量数据送到运算控制设备中。运算控制设备利用轨道衡送来的实测罐车重量数据进行铁水罐内已灌入的铁水重量计算。计算方式如下： 
若收到铁水罐车车号为58号；测得的罐车重量为438.9吨；运算控制设备在数据库中找到58号铁水罐车已使用的累计次数为650次。 
此时的罐内耐材衬侵蚀体积为7.6/1000*650； 
计算此时罐车的皮重＝320-7.6/1000*650*4.34＝298.56吨； 
计算铁水重量＝438.9-298.56＝140.34吨； 
随着铁水的不断灌入，罐车重量逐渐增加，铁水灌装控制系统不断根据轨道衡送来的实测罐车重量数据，以及数据库存储的有关数据进行已灌入58号车铁水重量的计算，并将计算结果在铁水重量显示器上进行显示。直到满足数据库存储的用户需求重量信息要求。 
此时，铁水灌装系统的运算控制设备使铁水灌装设备锁定，停止铁水灌装，并发出信号通知司机操作动力机车带着铁水罐车离开铁水灌装点。到达装设在地面轨道道床上的标志牌读头与铁水罐车上定位兼车号标志牌离开到规定的距离，标志牌读头接收不到车上的定位兼车号标志牌信号。将该车号已离开信号送入铁水灌装系统的运算控制设备，运算控制设备进行对58号车灌装次数加1次的计算，并将结果存入数据库。 
本发明能较准确地计算出铁水罐内铁水重量，从而确定铁水灌装量，防止灌装铁水外溢。 

Claims (2)

1.一种确定铁水罐车内铁水灌装重量的方法，其特征是：
第1步，根据铁水罐车的铁水罐制造完成时的情况，取得新铁水罐车的皮重；
第2步，在各铁水灌装点装设铁水罐车定位及车号检测装置，检测记录每个特定罐号铁水罐车铁水罐的灌装次数，并对每个铁水罐车铁水罐的灌装次数进行统计；通过计算机连网获取每个铁水罐的使用耐材种类、使用方式类别和使用次数；
第3步，对铁水罐车铁水罐在使用不同种类耐材、不同灌装次数、不同使用方式情况下的内部耐材衬侵蚀体积进行记录，并组成数据库或计算公式；
第4步，采用各铁水灌装点的秤重式重量检测装置输出的铁水罐车和罐内铁水的总重量信号；
第5步，根据得到的铁水灌装时实时铁水罐车和罐内铁水的总重量和检测记录到的该罐号铁水罐车铁水罐的已灌装使用次数，根据第3步得到的使用次数下内部耐材衬侵蚀体积数据库或计算公式，得到铁水罐内耐材衬侵蚀总体积，进行铁水罐皮重的补偿计算，最终得到这一罐号、这一次数、这一铁水罐车和罐内铁水的总重量下的实时罐内铁水重量。
2.根据权利要求1所述的确定铁水罐车内铁水灌装重量的方法，其特征是：已灌入铁水罐内铁水的重量计算方法是：
(1)在铁水灌装线上得到待装铁水罐车的车号，同时在铁水灌装过程中测得罐车及已灌入铁水的总重量ZZ；
(2)在运算控制设备数据库中找到该车号铁水罐车已使用的累计灌装次数、使用耐材种类、使用方式类别的相关参数；
(3)在运算控制设备数据库中找到该耐材种类、使用方式和灌装次数下对应的铁水罐内部耐材衬侵蚀总体积ZVqN；
(4)此时可以得到罐车的实际皮重PZN，罐车的实际皮重为新罐车的皮重减去铁水罐内部耐材衬侵蚀总体积乘以耐材衬比重，即：
PZN＝PZ-ZVqN*BZN，
式中：PZ：新罐车的皮重，BZN：耐材衬比重；
(5)计算已灌入铁水的重量TZ，已灌入铁水的重量为实测的罐车和已灌入铁水的总重量减去罐车的实际皮重，即：
TZ＝ZZ-PZN，
式中：ZZ：实测的罐车和已灌入铁水的总重量。
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