矿石熔炉液面高度控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及矿石熔炉,特别涉及一种在玄武岩连续纤维生产或玻璃纤维生产中用于控制矿石熔炉液面高度和控制装置,以及用于控制矿石熔炉液面高度的控制方法。
背景技术
玄武岩连续纤维是采用天然玄武岩制取的。玄武岩矿石主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、TiO2等多种氧化物陶瓷成分组成,相对于化学和矿物材料具有更高的化学稳定性和热稳定性。正是由于原料本身的特性决定了玄武岩纤维在高低温力学特性、耐腐蚀能力、保温隔热及吸音性能等方面有较明显的优势;也正是由于玄武岩原料本身的特性使得玄武岩连续纤维的成型工艺明显地区别于玻璃纤维的成型工艺。与玻璃纤维成型工艺相比,玄武岩连续纤维成型过程中,不仅需要拉丝漏板的温度更高、而且要求整块漏板温差小且漏板上方熔融物的压力波动较小。
为控制漏板上方玄武岩熔融物的压力,保证玄武岩连续纤维成型过程稳定进行,在矿石熔化设备中要求有能够控制熔融物液面高度的装置。对于配置50~400孔拉丝漏板的玻璃纤维拉丝熔炉设备而言,一般采用接触式的液面控制系统,即将一根铂金探针深入炉内的固定高度,当熔融物液面与探针接触后,连接探针及熔融物的电回路产生电流信号,借助该信号关闭加料装置,停止加料;当液面降低并与探针脱离时,上述电回路电流消失,加料器开始加料,以此来控制液面的高度。对生产玄武岩连续纤维的矿石熔化设备来讲,上述装置存在明显的不足,首先是由于玄武岩矿石成分中铁的氧化物含量较高,其熔融物及其挥发出来的气相组分对铂金探针腐蚀性较强,从而会大大降低系统的使用寿命;其次,玄武岩熔融物的粘度较大,铂金探针和熔融物脱离前形成较长的桥路,不能及时加料,从而难以保证液面高度的稳定。另外还有一种借助激光探头测量液面高度的非机械接触式的测量与控制系统,但因激光探头价格昂贵,生产厂家通常难以承受。
综上所述,在配置50~400孔漏板的玄武岩连续纤维生产设备中,无论是玻璃纤维拉丝所使用的接触式液位控制系统、还是以激光探头为传感器的非接触式液位控制系统,在使用性能及价格等方面均难以满足生产企业的实际需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种矿石熔炉液面高度控制装置,它不仅能对液面高度进行准确地控制,而且结构简单、操作方便。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是:本发明的矿石熔炉液面高度控制装置,其特征是它包括:a.称重装置,设置在矿石熔炉炉体与其支撑体之间,用于称量矿石熔炉及其炉内料液的总重量;b.控制装置,用于控制加料装置,使其在进行加料、停止加料两种状态之间进行转换。
在上述技术方案中,利用矿石熔炉液面高度与矿石熔炉和炉内料液的总重量具有一一对应的关系,通过称重装置称量得到总重量值,再根据总重量值控制或操纵加料装置工作,实现对矿石熔炉液面高度控制。由于称重装置、控制装置均设置在炉体的外部,便于调节控制其工作时的环境温度,保证系统的工作寿命和可靠性。
作为本发明矿石熔炉液面高度控制装置的一种优选方案,为最大程度地减化系统结构并确保称量精度,所述称重装置由设置在炉体与其支撑体之间的称重传感器构成。
作为对上述优选方案的进一步优化,所述加料装置为设置在矿石熔炉料斗出口下方的振动加料装置,该振动加料装置具有由所述控制装置控制的振动电机。
作为对上述优选方案的更进一步优化,为实现对矿石熔炉液面高度的自动控制,所述控制装置为与称重传感器、振动电机构成闭环控制系统的可编程自动控制器或数显可编程自动控制器。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种矿石熔炉液面高度控制方法,利用该方法可方便地实现对矿石熔炉液面高度的准确控制。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:本发明的矿石熔炉液面高度控制方法,包括如下步骤:①通过称重装置对矿石熔炉及其炉内料液的总重量进行称量;②通过控制装置控制加料装置工作状态,进行加料或停止加料。
在上述技术方案中,加料装置的工作状态可通过手动控制操纵,也可优选地采用自动控制方式。
本发明的有益效果是,利用矿石熔炉液面高度与矿石熔炉和炉内料液的总重量具有一一对应的关系,通过称重装置称量得到总重量值,再根据总重量值控制或操纵加料装置工作,实现对矿石熔炉液面高度控制,控制精度能很好地满足生产要求;结构简单,控制系统成本大为降低,使用寿命延长;由于称重装置、控制装置均设置在炉体的外部,便于调节控制其工作时的环境温度,保证系统的工作寿命和可靠性,而且便于维护。
附图说明
本说明书包括如下二幅附图:
图1是本发明矿石熔炉液面高度测量装置实施例1的结构示意图;
图2是本发明矿石熔炉液面高度测量装置实施例2的结构示意图。
图中零部件、部位名称及所对应的标记:炉体10、加料口11、放料口12、料斗20、送料槽板21、加料装置22、振动电机23、称重装置30、控制装置31、显示装置32。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1和图2,本发明的矿石熔炉液面高度控制装置,其特征是它包括:a.称重装置30,设置在矿石熔炉炉体10与其支撑体之间,用于称量矿石熔炉10及其炉内料液的总重量;b.控制装置31,用于控制加料装置22,使其在进行加料、停止加料两种工作状态之间进行转换。即利用矿石熔炉液面高度与矿石熔炉和炉内料液的总重量所具有一一对应的关系,通过称重装置30称量得到总重量值,再根据总重量值控制或操纵加料装置22工作,实现对矿石熔炉液面高度控制。由于称重装置30、控制装置31均设置在炉体10之外,便于调节控制其工作时的环境温度,保证系统的工作寿命和可靠性。
参照图1和图2,为最大程度地减化系统结构并确保称量精度,所述称重装置30由设置在炉体10与其支撑体之间的称重传感器构成。对于配置50~400孔拉丝漏板的玻璃纤维拉丝矿石熔炉或玄武岩纤维拉丝矿石熔炉而言,矿石熔炉及炉内料液的总重量通常不超过5吨,这样最多采用4支2吨级的传感器就可以承受并测量熔炉和炉内料液的总重。根据国家计量局电子秤鉴定规程对中准确度级(III级)秤(贸易秤)的要求:系统在0~500kg允许误差为0.5kg;在500~2000kg允许误差为1.0kg;在2000~6000kg允许误差为1.5kg。这样,即使对于熔炉和炉内料液总重达到6吨的玄武岩矿石熔炉来讲,采用中准确度级(III级)秤,也可以达到1.5公斤的测量精度,因玄武岩熔融液的比重约为2.8吨/米3,只要工作液面的面积达到0.5平米,那么液面高度变化1毫米,熔融液的重量将会变化0.5×0.001×2800=1.4公斤。即采用中准确度级(III级)秤就可以测出1毫米的液面变化量,如果再计及熔炉实际重量远小于6吨并采用准确度级别更高的称重系统,则本发明所提出的控制系统所能达到的液面高度控制精度约为1毫米,完全可以满足玄武岩连续纤维及玻璃纤维拉丝工艺的需要。对于采用400孔以下漏板的玄武岩连续纤维拉丝或玻璃纤维拉丝而言,只要矿石熔炉及炉内料液的总重不超过6吨,本发明的矿石熔炉液面高度控制装置具有明显的优势,具体表现在:称重传感器放置于炉体的外部,便于调节控制其工作时的环境温度,保证系统的工作寿命和可靠性;系统中可配置重量显示仪表,或采用数显可编程自动控制器,可以实时直观地掌握炉内料液的重量变化;不需要采用耐高温的铂铑合金探针或激光探头,系统的成本大为降低;根据重量信号可以很方便的提取用于控制加料装置22的控制信号,实现液面高度测量和闭环控制。为便于安装的维护,所述称重传感器可优选地采用轮辐式传感器。
图1和图2中示出了一种可采用的加料装置22的具体结构。参照该两图,所述加料装置22为设置在矿石熔炉料斗20出口下方的振动加料装置,该振动加料装置具有由所述控制装置31控制的振动电机23。在加料装置22与矿石熔炉的加料口11之间设置有送料槽板21,炉内料液可由放料口12从炉体10内放出。当振动电机23起动后,由料斗20落下的颗粒状矿石原料沿送料槽板21滚动,由加料口11进入炉体10内,而振动电机23停止后,停止加料,因此通过对振动电机23的控制,即能实现对加料装置22使其在进行加料、停止加料两种工作状态之间进行转换。
本发明的矿石熔炉液面高度控制方法采用上述矿石熔炉液面高度控制装置,通过上述内容不难理解该方法主要包括如下步骤:①通过称重装置30对矿石熔炉10及其炉内料液的总重量进行称量;②通过控制装置31控制加料装置22的工作状态,进行加料或停止加料。
加料装置22的工作状态可通过手动控制操纵。参照图2,所述炉体10外设置有与称重装置30连接的显示装置32,由该显示装置32显示出称重装置30所称量的重量值,根据所显示的重量值,通过控制装置31手动控制加料装置22的工作状态
加料装置的工作状态可优选地采用自动控制方式。参照图1,所述控制装置31为与称重传感器、振动电机23构成闭环控制系统的可编程自动控制器、数显可编程自动控制器或其他种类的自动控制器,即通过控制装置31自动控制加料装置22的工作状态。