CN105698870B - 一种非接触式测温定碳装置及其测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种非接触式测温定碳装置及其测定方法，所述装置包括：箱体，箱体一侧固接第一支臂一端，第一支臂另一端通过第一丝母与丝杠连接，取样杆一端穿过箱体上端盖插设于箱体中，另一端固接第二支臂一端，第二支臂另一端通过第二丝母与丝杠连接，丝杠的一端与支架螺纹连接，丝杠下端悬空，支架固定在水平面上，丝杠外接第一驱动电机，取样杆上端外接第二驱动电机，下端设置有取样器，箱体内吊设有摄像机，摄像机通过数据线外接电脑。针对现有测温定碳装置的不足，不再需要测温元件与测温介质直接接触，避免了测温元件对测温介质产生污染，且测温的反应时间较短，测量结果更加准确，装置结构新颖，自动化程度较高，可循环使用，既节约成本又环保。

Description

一种非接触式测温定碳装置及其测定方法

技术领域：

本发明涉及钢液取样技术领域，具体涉及一种非接触式测温定碳装置及其测定方法。

背景技术：

现代炼钢工艺过程中，钢液的温度和碳含量是炼钢工艺过程的重要影响因素，二者的准确性、实时性显得尤为重要。目前钢厂对钢液的测温主要方式为接触式，即测温元件探入被测介质中，使测温元件与被测介质保持同一温度的测温法，进而测得被测介质的温度；生产实际中常采用的具体测温方法包括热电耦测温和浸入式光纤测温，并且以热电耦测温方法较为普遍。其中，热电耦测温方法是将感温元件进行多层包裹，然后直接插入待测钢液中进行测温。其缺点为，其一，仅当钢液和最内层的感温元件接触达到热平衡以后，才能开始测量温度，故响应时间长；其二，一般为一次性的产品，不能重复利用，成本较高；其三，因与钢液接触，带入杂质，污染钢液。而另一种浸入式光纤测温方法，是直接将感温光纤插入待测钢液中进行测温，此法最大缺点为感温光纤沿着其轴向是不等温的，光纤上传给辐射高温计的红外信号实际上是从钢水温度到环境温度的混合信号，因此无法准确测量出温度。对钢液进行碳含量的测定则主要是根据测定的凝固温度或氧含量，计算得出碳含量，这就要求对钢液的凝固温度的测定一定要准确，否则对碳含量的准确性影响较大。

因此，有必要设计一种测量结果更加准确且更加节约成本的测温定碳装置及其测定方法，以解决上述问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种快速准确、节约成本，自动化程度高的非接触式测温定碳装置及其测定方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种非接触式测温定碳装置，包括：倒置的U型箱体，所述箱体下端开放设置，所述箱体一侧固接第一支臂一端，所述第一支臂另一端通过第一丝母与丝杠连接，取样杆一端穿过箱体上端盖插设于所述箱体中，另一端固接第二支臂一端，所述第二支臂另一端通过第二丝母与丝杠连接，所述丝杠的一端与支架螺纹连接，且丝杠下端悬空，所述支架固定在水平面上，所述丝杠外接第一驱动电机，所述第一驱动电机带动所述丝杠转动，进而带动所述第一丝母和第二丝母分别在丝杠上滑动，使得箱体和取样杆上下运动，所述取样杆为伸缩杆，取样杆伸入箱体一端的端部设置有取样器，取样杆伸出箱体一端的端部外接第二驱动电机，所述第二驱动电机带动取样杆伸缩运动，用以带动取样杆端部的取样器上下运动，所述箱体内吊设有摄像机，用以记录取样器中所取钢液样品的状态变化，所述摄像机通过数据线外接电脑。

所述箱体上端盖由两块方形板拼接组成，两块方形板上分别开设有半圆形通槽，两半圆形通槽围合形成通孔，所述取样杆的杆身穿过所述通孔插设在箱体中。

所述两块方形板一侧分别与箱体侧壁上缘通过合页连接或者销轴连接，每块方形板可绕箱体侧壁翻转。

所述箱体下端还设置有下端盖，将所述箱体围合成一个密闭暗箱结构，用以保证摄像机的拍摄效果，所述下端盖可沿箱体下端面运动，将箱体下端面打开或密封，用以提供取样通道，方便取样器的取样。

所述箱体的内壁设置有电动推杆，电动推杆的推杆端部固接于下端盖的上端面，通过推杆的伸缩，实现下端盖的向下推开和向上闭合。

所述箱体下端设置有第一滑道，所述下端盖的上端面设置有第一滑轨，所述第一滑轨与第一滑道相配合，将下端盖嵌装于箱体下端，所述下端盖可沿箱体下端面水平滑动。

所述箱体侧壁设置有吹气管，所述吹气管上端外接鼓风机，所述吹气管下端开放，用以向箱体下部鼓吹气体。

所述吹气管下端向箱体下部延伸，并弯折一定角度，使得两出气管末端的延长线的交点在所述取样器的正下方。

所述取样器包括L型连杆，所述L型连杆一端固接有取样杯，另一端通过连接螺母与取样杆连接。

所述箱体内吊设有第二滑道，所述第二滑道一端固接于箱体上端盖，所述摄像机上设置有第二滑轨，所述第二滑轨与第二滑道相配合，将摄像机嵌装于第二滑道，上端盖上还设置有定滑轮，细绳一端固定在定滑轮上，另一端绕过定滑轮连接于摄像机，用以调整摄像机在箱体内的高度。

采用上述非接触式测温定碳装置的测定方法，具体步骤如下：

步骤一，启动所述第一驱动电机，通过所述第一丝母和第二丝母在所述丝杠的滑动，调整所述箱体与所述取样杆的高度，将箱体与取样杆均下降到距钢液一定高度处，关闭所述第一驱动电机，对钢液表面吹气，吹开液面渣层；

步骤二，启动所述第二驱动电机，通过第二驱动电机带动取样杆伸缩运动，所述取样杆伸长，取样杆下端下降，使得取样杯伸入钢液液面下取样，然后使所述第二驱动电机反转，带动所述取样杆收缩，取样杆下端上升，使得取样杯离开钢液液面，上升至箱体内部，关闭所述第二驱动电机；

步骤三，启动所述摄像机，并开始计时，观察所述取样杯中钢液面结膜，结膜完成后，计时结束并将结膜图像拍摄截图，图片通过数据线传输至电脑，电脑将采集钢液的结膜时间、凝固图像与信息库中的数据进行对比，给出钢液的相应温度与含碳量；

步骤四，启动所述第一驱动电机反转，通过所述第一丝母和第二丝母在所述丝杠的滑动，调整所述箱体与取样杆的高度，使得所述箱体和取样杆上升，远离钢液，直至回到原位。

本发明一种非接触式测温定碳装置及其测定方法的有益效果：针对现有测温定碳装置的不足，不再需要测温元件与测温介质直接接触，避免了测温元件对测温介质产生污染，且测温的反应时间较短，测量结果更加准确，更加满足生产作业的需求，装置结构新颖，自动化程度较高，可循环使用，既节约成本又环保。

附图说明：

图1为一种非接触式测温定碳装置的结构示意图。

图2为带有下端盖的非接触式测温定碳装置的结构示意图；

图3为取样杆为连接杆的非接触式测温定碳装置的结构示意图；

图4为箱体的俯视图；

图5为图2中A处放大示意图；

1-箱体，2-第一支臂，3-第二支臂，4-第一丝母，5-第二丝母，6-丝杠，7-支架，8-取样杆，9-取样器，10-第一驱动电机，11-第二驱动电机，12-摄像机，13-吹气管，14-第二滑道，15-定滑轮，16-细绳，17-取样杯，18-L型连杆，19-上端盖，20-方形板，21-半圆形通槽，22-合页，23-下端盖，24-第一滑道，25-第一滑轨，26-电动推杆，27-连接螺母。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

根据图1所示，一种非接触式测温定碳装置，包括：倒置的U型箱体1，箱体1截面形状可为多边形或者圆形，箱体1下端开放设置，箱体1一侧固接第一支臂2一端，第一支臂2另一端通过第一丝母4与丝杠6连接，取样杆8一端穿过箱体1上端盖19插设于箱体1中，在本实施例中，取样杆8为伸缩杆，取样杆8伸入箱体1一端的端部设置有取样器9，取样杆8伸出箱体1一端的端部外接第二驱动电机11，第二驱动电机11带动取样杆8伸缩运动，用以带动取样杆8端部的取样器9上下运动，取样杆8伸出箱体1一端的上部固接第二支臂3一端，第二支臂3另一端通过第二丝母5与丝杠6连接，丝杠6的一端与支架7螺纹连接，且丝杠6下端悬空，支架7固定在水平面上，丝杠6外接第一驱动电机10，第一驱动电机10带动丝杠6转动，进而带动第一丝母4和第二丝母5分别在丝杠6上滑动，使得箱体1和取样杆8上下运动，箱体1内吊设有摄像机12，用以记录取样器9中所取钢液样品的状态变化，摄像机12通过数据线外接电脑(未图示)，箱体1侧壁设置有多根吹气管13，吹气管13上端外接鼓风机，吹气管13下端开放，且吹气管13下端向箱体1下部延伸，并弯折一定角度，使得两出气管末端的延长线的交点在取样器9的正下方，用以向箱体1下部鼓吹气体，吹开液面渣层，便于取样。

进一步地，在箱体1内吊设有第二滑道14，第二滑道14一端固接于箱体1的上端盖19，摄像机12上设置有第二滑轨(未图示)，第二滑轨与第二滑道14相配合，将摄像机12嵌装于第二滑道14，上端盖19上还设置有定滑轮15，细绳16一端固定在定滑轮15上，另一端绕过定滑轮15连接于摄像机12，用以调整摄像机12在箱体1内的高度。

进一步地，取样器9包括L型连杆18，L型连杆18一端固接有取样杯17，另一端通过连接螺母27与取样杆8连接，L型连杆18可从取样杆8上卸下，使得取样器9与取样杆8为可拆卸式连接，用以方便更换取样杯17，在需要更换取样杯时，直接将L型连杆18从取样杆8上旋下，更换新的取样杯。

在其他实施例中，如图3所示，取样杆8为连接杆，取样杆8伸出箱体1一端杆体上设置有螺纹，且取样杆8螺纹连接于第二支臂3，取样杆8伸出箱体1一端的端部外接第二驱动电机11，第二驱动电机11带动取样杆8转动，使得取样杆8相对第二支臂3上下运动，进而带动取样杆8端部的取样器9上下运动。

进一步地，如图4所示，箱体1上端盖19由两块方形板20拼接组成，两块方形板20上分别开设有半圆形通槽21，两半圆形通槽21围合形成通孔，取样杆8的杆身穿过通孔插设在箱体1中，且两块方形板20一侧分别与箱体1侧壁上缘通过合页22连接或者销轴连接，使得方形板20可绕箱体1侧壁翻转。

进一步地，如图2所示，箱体1下端还设置有下端盖23，将箱体1围合成一个密闭暗箱结构，用以保证摄像机12的拍摄效果，具体的说，如图3所示，是在箱体的内壁设置有电动推杆26，将电动推杆26的推杆端部固接于下端盖的上端面，通过推杆的伸缩，实现下端盖23的向下推开和向上闭合，或者在其他实施例中，是在箱体1下端设置有第一滑道24，下端盖23的上端面设置有第一滑轨25，如图5所示，第一滑轨25与第一滑道24相配合，将下端盖23嵌装于箱体1下端，下端盖23可沿箱体1下端面水平滑动，将箱体1下端面打开或密封，用以提供取样通道，方便取样器9的取样。

采用上述非接触式测温定碳装置的测定方法，具体步骤如下：

步骤一，启动第一驱动电机10，通过第一丝母4和第二丝母5在丝杠6的滑动，调整箱体1与取样杆8的高度，将箱体1与取样杆8均下降到距钢液2000mm处，关闭第一驱动电机10，对钢液表面吹气，吹开液面渣层；

在箱体1设置有下端盖23时，通过电动推杆26的推杆带动下端盖23向下推开，使得箱体1下端打开，方便取样杆8向下运动；

步骤二，启动第二驱动电机11，通过第二驱动电机11带动取样杆8伸缩运动，取样杆8伸长，取样杆8下端下降，使得取样杯17伸入钢液液面下取样，然后使第二驱动电机11反转，带动取样杆8收缩，取样杆8下端上升，使得取样杯17离开钢液液面，上升至箱体1内部，关闭第二驱动电机11；

步骤三，启动摄像机12，并开始计时，观察取样杯17中钢液面结膜，结膜完成后，计时结束并将结膜图像拍摄截图，图片通过数据线传输至电脑，电脑将采集钢液的结膜时间、凝固图像与信息库中的数据进行对比，给出钢液的相应温度与含碳量；

在拍照之前，还可以根据细绳16和定滑轮15带动摄像机12在第二滑道14上滑动，用以调整摄像机12在箱体1内的高度，进而调整摄像机12与取样杯17的距离，保证摄像机12的拍摄效果，且通过电动推杆26的推杆带动下端盖23向上闭合，使得箱体1下端闭合，使得箱体1内部形成不透明的暗箱结构，进一步保证摄像机12的拍摄效果，进而确保测定结构的准确性；

步骤四，启动第一驱动电机10反转，通过第一丝母4和第二丝母5在丝杠6的滑动，调整箱体1与取样杆8的高度，使得箱体1和取样杆8上升，远离钢液，直至回到原位。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种非接触式测温定碳装置，其特征在于：包括：倒置的U型箱体，所述箱体下端开放设置，所述箱体一侧固接第一支臂一端，所述第一支臂另一端通过第一丝母与丝杠连接，取样杆一端穿过箱体上端盖插设于所述箱体中，另一端固接第二支臂一端，所述第二支臂另一端通过第二丝母与丝杠连接，所述丝杠的一端与支架螺纹连接，且丝杠下端悬空，所述支架固定在水平面上，所述丝杠外接第一驱动电机，所述第一驱动电机带动所述丝杠转动，进而带动所述第一丝母和第二丝母分别在丝杠上滑动，使得箱体和取样杆上下运动，所述取样杆为伸缩杆，取样杆伸入箱体一端的端部设置有取样器，取样杆伸出箱体一端的端部外接第二驱动电机，所述第二驱动电机带动取样杆伸缩运动，用以带动取样杆端部的取样器上下运动，所述箱体内吊设有摄像机，用以记录取样器中所取钢液样品的状态变化，所述摄像机通过数据线外接电脑，所述箱体侧壁设置有吹气管，所述吹气管上端外接鼓风机，所述吹气管下端开放设置，用以向箱体下部鼓吹气体，且所述吹气管下端向箱体下部延伸，并弯折一定角度，使得两出气管末端的延长线的交点在所述取样器的正下方，所述箱体上端盖由两块方形板拼接组成，两块方形板上分别开设有半圆形通槽，两半圆形通槽围合形成通孔，所述取样杆的杆身穿过所述通孔插设在箱体中。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式测温定碳装置，其特征在于：所述两块方形板一侧分别与箱体侧壁上缘通过合页连接或者销轴连接，每块方形板可绕箱体侧壁翻转。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式测温定碳装置，其特征在于：所述箱体下端还设置有下端盖，所述箱体的内壁设置有电动推杆，电动推杆的推杆端部固接于下端盖的上端面，通过推杆的伸缩来实现下端盖的向下推开和向上闭合，将箱体下端面打开或密封，用以提供取样通道，方便取样器的取样。

4.根据权利要求1所述的一种非接触式测温定碳装置，其特征在于：所述取样器包括L型连杆，所述L型连杆一端固接于所述取样杯，另一端通过连接螺母与取样杆连接。

5.根据权利要求1所述的一种非接触式测温定碳装置，其特征在于：所述箱体内吊设有第二滑道，所述第二滑道一端固接于箱体上端盖，所述摄像机上设置有第二滑轨，所述第二滑轨与第二滑道相配合，将摄像机嵌装于第二滑道，上端盖上还设置有定滑轮，细绳一端固定在定滑轮上，另一端绕过定滑轮连接于摄像机，用以调整摄像机在箱体内的高度。

6.权利要求1所述的一种非接触式测温定碳装置的测定方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一，启动所述第一驱动电机，通过所述第一丝母和第二丝母在所述丝杠的滑动，调整所述箱体与所述取样杆的高度，将箱体与取样杆均下降到距钢液一定高度处，关闭所述第一驱动电机，对钢液表面吹气，吹开液面渣层；

步骤二，启动所述第二驱动电机，通过第二驱动电机带动取样杆伸缩运动，所述取样杆伸长，取样杆下端下降，使得取样杯伸入钢液液面下取样，然后使所述第二驱动电机反转，带动所述取样杆收缩，取样杆下端上升，使得取样杯离开钢液液面，上升至箱体内部，关闭所述第二驱动电机；

步骤三，启动所述摄像机，并开始计时，观察所述取样杯中钢液面结膜，结膜完成后，计时结束并将结膜图像拍摄截图，图片通过数据线传输至电脑，电脑将采集钢液的结膜时间、凝固图像与信息库中的数据进行对比，给出钢液的相应温度与含碳量；

步骤四，启动所述第一驱动电机反转，通过所述第一丝母和第二丝母在所述丝杠的滑动，调整所述箱体与取样杆的高度，使得所述箱体和取样杆上升，远离钢液，直至回到原位。