CN106643588A - 一种用微波测量铁水罐铁水带渣厚度的方法 - Google Patents

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郑魁
马平安
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Abstract

本发明公开了一种用微波测量铁水罐铁水带渣厚度的方法，选择发生频率为8.2GHz～12.4GHz的微波，设定微波的发射方式为调频连续雷达波，微波收发天线为喇叭口型，喇叭口直径为40cm；收发天线位于铁水罐正上方，正面朝向铁水罐渣铁发射微波；收发天线接收的反射微波经波导传递至微波转换器，转换成微波信号，转入微波处理器；使用矢量网络分析仪作为微波处理器，用于产生调频连续波，进行混波、滤波处理及波信号时频转换；转换后的波信号传递至计算机，经过信号处理软件进行降噪处理分析，换算出微波穿透渣层的时间及渣层厚度。本发明具有适应能力强，投资小，拆卸安装方便，使用智能化、自动化、简便化，测量精度高的优点。

Description

一种用微波测量铁水罐铁水带渣厚度的方法
技术领域
本发明涉及一种测定铁水罐铁水带渣量的方法，属于炼铁技术领域。
背景技术
进入铁水罐中的高炉渣Si02、S等含量较高，若随铁水进入炼钢转炉会导致脱硫剂和熔剂消耗量增多，渣量增大，容易造成喷溅，增加金属料消耗，影响磷、硫的去除，并损坏炉衬等。因此，炼钢厂一般都对入炉铁水带渣量提出要求，铁水带渣量大时，在铁水兑入转炉之前还需要进行扒渣。
由于铁水带渣量增加，炼钢的多项经济技术指标受到影响，炼钢费用也会增加。因此，炼钢厂向炼铁厂提出控制铁水带渣量的要求，并要对铁水带渣量进行量化考核。
目前对铁水带渣量的测量普遍存在成本高，准确性差的问题。如中国专利公开号为CN103642968A的中国发明专利，公开了一种通过将铁水和渣分离，并分别称量渣重和铁水重，从而进行计算得到铁水带渣率。该方法步骤繁琐，测量难度大，不易大批量推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法简单，测量准确，且测量成本较低，容易大量推广的铁水罐铁水带渣厚度的测定方法。
本发明是这样实现的：
一种用微波测量铁水罐铁水带渣厚度的方法，其特征在于：
选择发生频率为8.2GHz～12.4GHz的微波，设定微波的发射方式为调频连续雷达波，微波收发天线为喇叭口型，喇叭口直径为40cm；收发天线位于铁水罐正上方，正面朝向铁水罐渣铁发射微波；
收发天线接收的反射微波经波导传递至微波转换器，转换成微波信号，转入微波处理器；
使用矢量网络分析仪作为微波处理器，用于产生调频连续波，进行混波、滤波处理及波信号时频转换；
转换后的波信号传递至计算机，经过信号处理软件进行降噪处理分析，换算出微波穿透渣层的时间及渣层厚度。
更进一步的方案是：所述铁水罐为敞口型，敞口面积大于1㎡；测量的渣层厚度在0～300mm；测量的渣层分为液态渣层和固态渣层两种，液态渣层和固态渣层对微波信号具有不同的介电常数，液态渣层和固态渣层的介电常数因炉渣成分不同而各有差异，介电常数可在已知渣层厚度的条件下进行测量计算得到。
本发明可以在炼铁至炼钢物流途中取样站处安装微波测量铁水罐带渣厚度装置，对行至取样站处的铁水罐进行带渣厚度测量，自动储存带渣厚度及带渣量数据。
本发明的主要原理是：通过收发天线向装有铁水和熔渣的铁水罐发射一定频率的微波，微波将穿透渣层到达铁水液面，并发生强烈反射，反射波穿透渣层由收发天线接收，经过微波变送器对回波信号进行转换，再经微波处理器进行混波、滤波和时频转换处理，导入计算机，由计算机配套软件对波信号进一步处理换算成微波穿透渣层的时间，从而计算出渣层厚度。
本发明解决了测量铁水罐铁水带渣厚度的技术难题，为铁水带渣的量化找到可行的方法。具有适应能力强，投资小，拆卸安装方便，使用智能化、自动化、简便化，测量精度高的优点。
附图说明
图1为微波测量铁水罐铁水带渣厚度操作示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如附图1，示出了本发明的一个具体实施例的操作方法。
一种用微波测量铁水罐铁水带渣厚度的方法，采用了包括：网络矢量分析仪5、微波转换器4、微波收发天线2、微波收发天线固定杆3、微波信号处理及结果输出的PC显示器等装置，矢量网络分析仪5用于产生调频连续雷达波和对反馈的微波信号进行混波、滤波、时频转换处理；微波转换器4将调频连续雷达波转换为传输波；微波收发天线将微波发射至渣面1，同时接收渣面1和铁水面反射回的微波；微波经波导传递至微波转换器4被转换成波信号；波信号在矢量网络分析仪5进行混波、滤波、时频转换；经过计算机6进行信号降噪和换算处理，输出铁水罐带渣厚度、带渣量。
利用本专利测量装置对某钢厂铁水罐带渣厚度进行测量，收发天线固定于距离铁水罐顶上表面3100mm处的取样固定架上，铁水罐通过取样架下方，用微波测量系统对其进行厚度测量，测量过程产生2组较强，但强度不同的反射信号，以及许多信号较弱的杂波信号。对杂波信号进行滤除后，对信号较强的两组进行处理。第一组信号强度较高，系统测量距离为3255mm，第二组信号测量距离为3301mm，两组测量信号的差值：46mm，为铁水带渣厚度。渣比重计算值取3.1t/m3，铁水罐顶部表面积为固定值7.215㎡，因此带渣量为1.029t。对该铁水罐用取样棒进行实际测量得到，铁水罐上沿距离渣面有155mm的空留距离；再对该铁水罐按生产常规进行扒渣，扒出的渣铁总量为3.220t，对扒出的渣用冲天炉进行重新熔炼，得到铁量2.254t，占扒出渣铁总量70％；因此实际渣量为0.966t，换算至渣层厚度为43.19mm。将实际渣量与测量渣量进行对比，测量厚度与熔炼后计算厚度对比，测量误差率分别为6.53％、6.50％。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (2)

1.一种用微波测量铁水罐铁水带渣厚度的方法，其特征在于：
选择发生频率为8.2GHz～12.4GHz的微波，设定微波的发射方式为调频连续雷达波，微波收发天线为喇叭口型，喇叭口直径为40cm；收发天线位于铁水罐正上方，正面朝向铁水罐渣铁发射微波；
收发天线接收的反射微波经波导传递至微波转换器，转换成微波信号，转入微波处理器；
使用矢量网络分析仪作为微波处理器，用于产生调频连续波，进行混波、滤波处理及波信号时频转换；
转换后的波信号传递至计算机，经过信号处理软件进行降噪处理分析，换算出微波穿透渣层的时间及渣层厚度。
2.根据权利要求1所述用微波测量铁水罐铁水带渣厚度的方法，其特征在于：所述铁水罐为敞口型，敞口面积大于1㎡；测量的渣层厚度在0～300mm；测量的渣层分为液态渣层和固态渣层两种，液态渣层和固态渣层对微波信号具有不同的介电常数，液态渣层和固态渣层的介电常数因炉渣成分不同而各有差异，介电常数可在已知渣层厚度的条件下进行测量计算得到。
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