CN105219904A - 一种测高炉料面形状的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测高炉料面形状的方法，属于高炉测量领域，其解决了现有高炉料面测量采用目测精度低、采用激光测量成本高的问题。本发明方法如下步骤：测量工具的准备；安装测量装置；通过调节测量装置的不同位置，测量并标记这些不同位置相对于高炉一固定点的位置，通过标记的点换算成距离，结合高炉自身参数，计算出高炉中心漏斗的深度和料面平台的宽度。本发明能够在较低成本下完成高炉料面的测量，测量数据精确，对高炉装料起到有力的指导作用。

Description

一种测高炉料面形状的方法

技术领域

本发明属于高炉测量领域，具体地说，涉及一种测高炉料面形状的方法。

背景技术

冶炼高炉通常在封闭状态下运行，并且具有高温、高压、高粉尘、高湿度等炉内环境。因此，操作人员无法直接观测到炉内信息，如炉料的料面、装料过程、炉内设备运行状态等，而只能通过温度、压力、流量等常规检测仪表的数值来进行推断。如图1所示，一种高炉料面纵剖面图，其中料面形状包括料面平台、料面中心漏斗。为了获取所需的炉内信息，人们已经利用红外扫描和微波扫描等手段来探测高炉内部，但是这些探测手段需要使用复杂的探测和接受装置并且还需要复杂的计算系统来处理所获取的探测数据。另外，这些探测手段所获得探测数据均为距离信息，需要将这些距离信息重建为模拟的图像信息，并不能直接获得“所见即所得”的观测图像。

马钢两座4000m³高炉2007年投产，由于操作炉型的变化，原有的装料制度需要适时调整才能保证高炉合理的气流分布。高炉炉内料面形状是对装料制度调整最有力的指导，但以往对料面形状的描述基本都是靠休风后人眼目测，缺少数据支撑，对生产的指导意义不大。

中国专利申请号201110307101.X，公开日2012年3月21日的专利文件，公开了一种在线测量高炉料面的系统和方法，用于探测高炉内的料面信息。该系统包括设置在料面上方的激光器，该激光器发出的激光束能够对料面的至少一部分进行连续扫描。摄像仪用于拍摄料面图像，料面图像包含激光束入射到料面上形成的探测点图案。图像处理装置接收从所述摄像仪输出的所述料面图像，并输出所述料面信息。相比于现有技术，该发明可以大大降低系统成本，而且通过获取极大量的实际探测点，可以获得更符合实际的料面信息。而且，该发明的在线测量高炉料面的系统可以使用较少数量的激光器，因此在系统的小型化方面更具优势，且能够简化激光器防护措施。

中国专利申请号201020117067.0，公开日2010年11月24日的专利文件，公开了一种高炉料面形状测量装置,该测量装置包括底座、旋转杆、两个旋转测量部件,旋转杆底端设于底座上,两个旋转测量部件分别设于旋转杆两端的同侧面上,并与旋转杆转动连接。该测量装置通过两旋转测量部件发生红外线至料面同一点,并通过三角形函数原理可计算出料面该点的高度,从而可获得该点的坐标；按同理测量出料面任意点的坐标数据,并把所有测量点相连,最终可以模拟出料面形状。整个测量过程简单、方便,测量精度高并不受炉内环境影响。

上述两份专利申请公开的技术方案均具有使用成本较高、存在炉内测量死角的问题；而采用人眼目测，虽然节约成本，但是精度极低，测量结果与实际情况相差很大，容易导致炉料浪费或者高炉利用空白等状况发生。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有高炉料面测量采用目测精度低、采用激光测量成本高的问题，本发明提供一种测高炉料面形状的方法，能够在较低成本下完成高炉料面的测量，测量数据精确，对高炉装料起到有力的指导作用。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种测高炉料面形状的方法，包括如下步骤：

1)测量工具的准备，加工一件带滑轮的长杆状测量装置，将一端带重锤的钢丝绳沿测量装置布置，穿过滑轮，使重锤垂直下落；

2)安装测量装置，打开高炉检修小人孔，将步骤1)中准备的测量装置的一端设置在高炉外部，另一端伸入高炉至高炉中心；

3)调节步骤2)中测量装置上滑轮位置至高炉中心端后固定，记录滑轮相对于高炉固定点O的位置为l，放开钢丝绳，使重锤落入高炉料面中心漏斗最低点；

4)绷紧钢丝绳，记录钢丝绳上相对高炉一固定点O的点为m；

5)收回钢丝绳，使重锤上升至触碰到滑轮停止，记录钢丝绳上相对于高炉固定点O的点为m′；

6)调节测量装置上滑轮位置对应于料面平台与料面中心漏斗交界处，放开钢丝绳，使重锤下落至料面平台与料面中心漏斗交界处；

7)调节步骤6)中测量装置上滑轮位置移动A次，直至重锤准确落在料面平台与料面中心漏斗交界处，固定滑轮所在位置，记录此时滑轮相对于高炉固定点O的位置l′；

8)绷紧钢丝绳，记录钢丝绳上相对于高炉固定点O的点为n；

9)收回钢丝绳，使重锤垂直上升至触碰到滑轮停止，记录钢丝绳上相对于高炉固定点O的点为n′；

10)计算高炉中心漏斗深度和料面平台宽度，测量上述步骤中记录的mm′＝M，nn′＝N，ll′＝L；则高炉中心漏斗深度ΔH＝M-N，料面平台宽度ΔD＝D-L，D为高炉料面半径。

优选地，所述的步骤2)中测量装置一端可拆卸固定在高炉外部。

优选地，所述的测量装置上的滑轮固定在测量装置伸入至高炉中心一端的端部；所述的步骤3)、6)、7)中调节测量装置上的滑轮位置为调节整个测量装置的水平位置。

优选地，所述的测量装置上的滑轮沿测量装置长度方向可移动设置，滑轮上设置有移动标杆；所述的步骤3)、6)、7)中调节测量装置上的滑轮位置为调节滑轮相对测量装置的水平位置。

优选地，所述的步骤3)、6)、7)中调节整个测量装置的水平位置时，测量装置可拆卸固定在高炉外部一端的固定点一并移动。

优选地，所述的步骤7)中调节步骤6)中测量装置滑轮位置前后移动2～3次。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明方法采用自制测量装置进行高炉料面形状的测量，测量成本非常低，且测量精度较高，降低了生产成本，同时为高炉装料提供了非常完整的数据指导，精确指导装料量，实现最佳燃料比，提高燃料利用率，减少浪费，提高生产效率；

(2)本发明方法过程简单，只需要一个人就能完成操作，降低了劳动成本，同时测量效率高，操作快捷、方便；

(3)本发明方法测量装置采用可拆卸连接固定，一方面为了适应工艺需求，另一方面方便工具的拆装，能够循环使用；

(4)本发明方法所使用的测量装置中滑轮采用与测量装置相对固定的连接设置，调节过程中移动整个测量装置，能够精确记录滑轮移动距离，简化测量装置的结构，降低测量成本；

(5)本发明方法为避免调节过程中移动整个测量装置不够方便，将滑轮设置成可移动方式，此时调节时只需移动滑轮，而测量装置无需移动，简化了操作程序；

(6)本发明方法调节过程中移动整个测量装置时，由于测量装置伸入高炉内的一端会产生弯曲变形，为抵消移动前后弯曲变形带来的误差，在移动整个测量装置时，一并移动测量装置可拆卸固定在高炉外部一端的固定点，可以提高测量精度；

(7)本发明方法过程简单，设计合理，操作成本低，测量结果精确。

附图说明

图1为本发明待测高炉料面纵剖示意图；

图2为本发明实施例1所用测量装置结构示意图；

图3为本发明实施例2所用测量装置结构示意图；

图4为本发明实施例1中步骤2)、3)中测量状态图；

图5为本发明实施例1中步骤5)中测量状态图；

图6为本发明实施例1中步骤6)中测量状态图；

图7为本发明实施例1中步骤9)中测量状态图；

图8为本发明实施例2中步骤2)、3)中测量状态图；

图9为本发明实施例2中步骤5)中测量状态图；

图10为本发明实施例2中步骤6)中测量状态图；

图11为本发明实施例1中步骤9)中测量状态图。

图中：1、大检修门；2、料面平台；3、料面中心漏斗；4、检修小人孔；5、测量装置本体；6、滑轮；7、钢丝绳；8、重锤。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图1所示的高炉料面纵剖面图，该高炉包括炉体、设置在炉体上方一侧的检修小人孔4和另一侧的大检修门1；高炉内料面包括料面平台2和料面中心漏斗3；该高炉炉体内径D为5050mm，即高炉料面半径。

如图2所示的是本实施例使用的测量装置，包括长杆状测量装置本体5、固定设置在测量装置本体一端的滑轮6、沿测量装置布置、穿过滑轮的钢丝绳7以及设置在钢丝绳7一端的重锤8。

一种测高炉料面形状的方法，包括如下步骤：

1)如图2所示，测量工具的准备，加工一件一端固定设置有滑轮的长杆状测量装置，将一端带重锤的钢丝绳沿测量装置布置，穿过滑轮，使重锤垂直下落；

2)如图4所示，安装测量装置，打开高炉检修小人孔，将步骤1)中准备的测量装置带滑轮的一端伸入高炉至高炉中心，另一端采用支架支撑、螺栓固定，设置在高炉外部的平台上；

3)如图4所示，调节测量装置上的滑轮端部与高炉中心线相切，记录滑轮相对于高炉固定点O的位置为l，放开钢丝绳，使重锤落入高炉料面中心漏斗最低点；

4)绷紧钢丝绳，记录钢丝绳上相对高炉一固定点O的点为m；

5)如图5所示，收回钢丝绳，使重锤上升至触碰到滑轮停止，记录钢丝绳上相对于高炉固定点O的点为m′；

6)如图6所示，移动调节测量装置，使滑轮位置对应于料面平台与料面中心漏斗交界处，放开钢丝绳，使重锤下落至料面平台与料面中心漏斗交界处；

7)调节步骤6)中测量装置滑轮位置前后移动3次，直至重锤准确落在料面平台与料面中心漏斗交界处，固定测量装置及其支架，记录此时滑轮相对于高炉固定点O的位置l′；

8)绷紧钢丝绳，记录钢丝绳上相对于高炉固定点O的点为n；

9)如图7所示，收回钢丝绳，使重锤垂直上升至触碰到滑轮停止，记录钢丝绳上相对于高炉固定点O的点为n′；

10)计算高炉中心漏斗深度和料面平台宽度，测量上述步骤中在钢丝绳上记录的m点与m′点之间的距离mm′＝M＝3220mm，n点与n′点之间的距离nn′＝N＝1420mm，l点与l′点之间的距离ll′＝L＝4050mm；则高炉中心漏斗深度ΔH＝M-N＝1800mm，料面平台宽度ΔD＝D-L＝1000mm。

本实施例采用的测量方法能够快速测量出高炉料面的形状参数，测量时间短，只需要在高炉休风状态下即可完成测量，测量成本非常低，且测量数据精确，为后续装料工序提供了参考依据，进而促进高炉布料制度调整、促进炉内气流合理分布，提高了高炉经济技术指标，为生产带来了巨大经济效益。

实施例2

本实施例同样以图1所示高炉料面测量为例，采用如图3所示的测量装置，该测量装置与实施例1不同的是滑轮6与测量装置本体5之间可以相对滑动，且滑轮6的一端设置有一根沿测量装置本体长度方向延伸的移动标杆9。

一种测高炉料面形状的方法，包括如下步骤：

1)如图3所示，测量工具的准备，加工一长杆状测量装置，在该测量装置上设置一可以相对测量装置本体移动的滑轮，滑轮一端设置一根沿测量装置本体长度方向延伸的移动标杆，将一端带重锤的钢丝绳沿测量装置布置，穿过滑轮，使重锤垂直下落；

2)如图8所示，安装测量装置，打开高炉检修小人孔，将步骤1)中准备的测量装置一端伸入高炉至高炉中心，另一端采用支架支撑、螺栓固定，设置在高炉外部的平台上；

3)如图8所示，通过抽拉移动标杆，调节测量装置上的滑轮端部与高炉中心线相切，记录滑轮相对于高炉固定点O的位置为l，放开钢丝绳，使重锤落入高炉料面中心漏斗最低点；

4)绷紧钢丝绳，记录钢丝绳上相对高炉一固定点O的点为m；

5)如图9所示，收回钢丝绳，使重锤上升至触碰到滑轮停止，记录钢丝绳上相对于高炉固定点O的点为m′；

6)如图10所示，通过抽拉移动标杆，调节测量装置上的滑轮，使滑轮位置对应于料面平台和料面中心漏斗交界处，放开钢丝绳，使重锤下落至料面平台与料面中心漏斗交界处；

7)调节步骤6)中测量装置滑轮位置前后移动3次，直至重锤准确落在料面平台与料面中心漏斗交界处，固定滑轮，记录此时滑轮相对于高炉固定点O的位置l′；

8)绷紧钢丝绳，记录钢丝绳上相对于高炉固定点O的点为n；

9)如图11所示，收回钢丝绳，使重锤垂直上升至触碰到滑轮停止，记录钢丝绳上相对于高炉固定点O的点为n′；

10)计算高炉中心漏斗深度和料面平台宽度，测量上述步骤中在钢丝绳上记录的m点与m′点之间的距离mm′＝M＝3220mm，n点与n′点之间的距离nn′＝N＝1420mm，l点与l′点之间的距离ll′＝L＝4050mm；则高炉中心漏斗深度ΔH＝M-N＝1800mm，料面平台宽度ΔD＝D-L＝1000mm。

本实施例可以达到与实施例1相同的技术效果，与此同时，本实施例操作更加方便，测量过程中不需要反复移动质量相对较大的测量装置本体，降低了劳动强度，提高了测量效率。

实施例3

与实施例1相同，所不同的是：步骤3)、6)、7)中调节整个测量装置的水平位置时，测量装置可拆卸固定在高炉外部一端的固定点一并移动，即调节时，移动调节整个测量装置及采用螺栓固定、支撑测量装置的支架；采取这样的方法的原因是：长杆状测量装置本体伸入高炉内的一端会因自身重力作用产生弯曲变形，如果来回移动调节测量装置本体，伸入高炉内的长度变化会导致弯曲变形大小也发生变化，为了避免前后弯曲变形发生变化，将支撑测量装置的支架一并移动，可以使移动前后测量装置本体的弯曲变形不发生变化，这样也可以有效抵消弯曲变形带来的误差，提高测量精度。

Claims (6)

1.一种测高炉料面形状的方法，包括如下步骤：

1)测量工具的准备，加工一件带滑轮的长杆状测量装置，将一端带重锤的钢丝绳沿测量装置布置，穿过滑轮，使重锤垂直下落；

2)安装测量装置，打开高炉检修小人孔，将步骤1)中准备的测量装置的一端设置在高炉外部，另一端伸入高炉至高炉中心；

3)调节步骤2)中测量装置上滑轮位置至高炉中心端后固定，记录滑轮相对于高炉固定点O的位置为l，放开钢丝绳，使重锤落入高炉料面中心漏斗最低点；

4)绷紧钢丝绳，记录钢丝绳上相对高炉一固定点O的点为m；

5)收回钢丝绳，使重锤上升至触碰到滑轮停止，记录钢丝绳上相对于高炉固定点O的点为m′；

6)调节测量装置上滑轮位置对应于料面平台与料面中心漏斗交界处，放开钢丝绳，使重锤下落至料面平台与料面中心漏斗交界处；

7)调节步骤6)中测量装置上滑轮位置前后移动A次，直至重锤准确落在料面平台与料面中心漏斗交界处，固定滑轮所在位置，记录此时滑轮相对于高炉固定点O的位置l′；

8)绷紧钢丝绳，记录钢丝绳上相对于高炉固定点O的点为n；

9)收回钢丝绳，使重锤垂直上升至触碰到滑轮停止，记录钢丝绳上相对于高炉固定点O的点为n′；

10)计算高炉中心漏斗深度和料面平台宽度，测量上述步骤中记录的mm′＝M，nn′＝N，ll′＝L；则高炉中心漏斗深度ΔH＝M-N，料面平台宽度ΔD＝D-L，D为高炉料面半径。

2.根据权利要求1所述的一种测高炉料面形状的方法，其特征在于：所述的步骤2)中测量装置一端可拆卸固定在高炉外部。

3.根据权利要求2所述的一种测高炉料面形状的方法，其特征在于：所述的测量装置上的滑轮固定在测量装置伸入至高炉中心一端的端部；所述的步骤3)、6)、7)中调节测量装置上的滑轮位置为调节整个测量装置的水平位置。

4.根据权利要求2所述的一种测高炉料面形状的方法，其特征在于：所述的测量装置上的滑轮沿测量装置长度方向可移动设置，滑轮上设置有移动标杆；所述的步骤3)、6)、7)中调节测量装置上滑轮位置为调节滑轮相对测量装置的水平位置。

5.根据权利要求3所述的一种测高炉料面形状的方法，其特征在于：所述的步骤3)、6)、7)中调节整个测量装置的水平位置时，测量装置可拆卸固定在高炉外部一端的固定点一并移动。

6.根据权利要求4或5所述的一种测高炉料面形状的方法，其特征在于：所述的步骤7)中调节步骤6)中测量装置滑轮位置前后移动2～3次。