CS239254B1

CS239254B1 - Apparatus for indirect determination of instantaneous mass of liquid pig iron in mobile rail mixer

Info

Publication number: CS239254B1
Application number: CS832303A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Stanek; Oldrich Pavlik; Miroslav Bosak; Jan Mrazek; Bohuslav Planka; Vladimir Jiricny; Petr Vychodil
Original assignee: Vladimir Stanek; Oldrich Pavlik; Miroslav Bosak; Jan Mrazek; Bohuslav Planka; Vladimir Jiricny; Petr Vychodil
Priority date: 1983-04-01
Filing date: 1983-04-01
Publication date: 1986-01-16
Also published as: CS230383A1

Abstract

Zařízení na nepřímé stanovení okamžité hmotnosti tekutého surového železa v pojízdném kolejovém mísiči a jiných tekutých sypkých produktů v kolejových přepravnících. Zařízení sestává z převodníku polohy, upevněného k příčníku a vahadlu, které svírají pružinu vozidla tak, že vzájemná vzdálenost příčníku a vahadla podvozku kolejového vozidla, která je úměrná stlačení pružiny, resp. zátěži kolejového vozidla, je převodníkem polohy převedena na elektrickou veličinu a tato je indikována vnější výhodnou covací elektronickou jednotkou v analogové nebo digitální formě. Zařízení lze využívat k nepřímému stanovení hmotnosti a není omezeno jen na stanoven í_hmotnosti vyteklého surového železa v pojízdných mísičích. Lze je uplatnit i při nepřímém stanovení hmotnosti pojízdných struskových vozů, kolejových vozidel a přepravníků tekutých petrochemických surovin a produktů a práškových materiálů, jako je cement, vápno atd.Indirect determination devices weight of the liquid pig iron in the mobile rolling mixer and other liquid loose products in rail transports. The device consists of a position transmitter, attached to the crossbar and the rocker arm the spring of the vehicle so that the distance between them cross member and rocker arm vehicle which is proportional to spring compression resp. load on the rail vehicle is converted to electrical by the position transmitter quantity and this is indicated by an external advantage electronic control unit in analogue or digital form. The device can be used for indirect determination weight and is not limited to those specified weight of spilled pig iron in mobile mixers. They can also be applied at indirectly determining the weight of mobile slag vehicles, rolling stock and transporters liquid petrochemical raw materials and products and powder materials such as cement, lime etc.

Description

Vynález se týká zařízeni na nepřímé stanovení okamžité hmotnosti tekutého surového železa v pojízdném kolejovém mísiči a jiných tekutých a sypkých produktů v kolejových přepravní cích.The invention relates to an apparatus for indirectly determining the instantaneous weight of molten pig iron in a rolling stock mixer and other liquid and bulk products in rail conveyors.

Pojízdný mísič je velkoobjemová nádoba na železničním podvozku, opatřená žáruvzdornou vyzdívkou. Dosavadní zařízení na zjišťování hmotnosti kolejových vozidel, respektive tlaků na jeho nápravy, jsou konstruována jako tuhé mosty, připojené k mechanickému váhovému systému nebo sadě tensometrických snímačů, namáhaných podle konstrukce na tlak nebo tah.The mobile mixer is a large-capacity container on the railway undercarriage, equipped with a refractory lining. Prior art devices for determining the weight of rail vehicles or axle pressures are constructed as rigid bridges connected to a mechanical weighing system or a set of tensometric sensors stressed by pressure or tension depending on the design.

Vážící ústrojí tohoto typu je popsáno například v čs. patent, spisu č. 172 961 a přenáší sílu na tlakové ústrojí mechanickým způsohem.A weighing device of this type is described, for example, in MS. No. 172,961 and transmits force to a pressure device in a mechanical manner.

Podle čs. AO č. 190 165 se využívá elektronického zapojení při stanovení hmotnosti objemných těles, která se umístí na 3 snímače vybavené tensometrickými můstky, celková hmotnost je tak rozložena do tří silových složek elektronicky souborně zpracovávaných.According to MS. AO No. 190 165 is used by electronic connection to determine the mass of bulky bodies, which is placed on 3 sensors equipped with tensometric bridges, the total weight is thus divided into three power components electronically processed collectively.

Jiný popsaný postup stanovení hmotnosti vozidla využívá průhybu kolejnice pod kolem vozu. Průhyb kolejnice lze snímat rovněž například pomocí tensometrických snímačů. Průhyb je ovšem ovlivněn i sousedními koly podvozku a kvalitou podloží.Another described method of determining the weight of a vehicle utilizes a rail deflection beneath the vehicle wheel. The rail deflection can also be detected, for example, by means of tensometric sensors. Deflection, however, is also affected by the adjacent wheels of the chassis and the quality of the subsoil.

Omezení nežádoucích vlivů lze dosáhnout přiložením pružného nebo tuhého nosníku k základní kolejnici, po němž při zjišťování tlaku projíždí kolo sledovaného vozidla. Na tomto principu se využívá podle čs. AO č. 169 951 průhybu měrného nosníku, tvořeného částí pojížděné kolejnice, odděleného na obou stranách od přilehlých kolejnic spojkami s nejméně jedním stupněm volnosti.Reduction of undesirable effects can be achieved by applying a flexible or rigid beam to the base rail, on which the wheel of the vehicle to be monitored passes in order to determine the pressure. This principle is used according to MS. AO No. 169 951 deflection of a specific beam formed by a part of a running rail separated on both sides from adjacent rails by couplings with at least one degree of freedom.

Společnou nevýhodou všech dosavadních shora popsaných postupů je, že potřebná zařízení pro stanovení hmotnosti řádově stovky tun jsou velmi hmotná a nákladná a jejich případná instalace vyžaduje investiční akci. Měření na základě deformace kolejnic nebo jiných nosníků, tvořících část pojížděné kolejnice, vyžaduje vysokou kvalitu provedení kolejového podloží v místě měření, jakož i jeho trvalou údržbu.A common disadvantage of all the above-described processes is that the necessary devices for weighing hundreds of tons are very massive and expensive, and their possible installation requires an investment action. Measurements based on deformation of rails or other beams forming part of the running rail require high quality design of the subsoil at the measurement site as well as its permanent maintenance.

Tensometrické měřiče v kolejišti v místě shromažáování surového železa jsou vystaveny tvrdým podmínkám okolního prostředí, jako je vysoká prašnost, povětrnostní vlivy s deštěm či sněhem apod.Tensometric meters in the rails at the pig iron collection site are exposed to harsh environmental conditions such as high dust levels, weather conditions with rain or snow, etc.

V obou případech jsou zařízení vystavena nebezpečí rozsáhlého poškození nebo úplné destrukci při havarijním průběhu odpichu, kdy může dojít k přelití surového železa. Umístění váhy mimo vlastní prostor sběru surového železa sice umožní odstranit nepříznivé vlivy prostředí a nebezpečí poškození, ale nevýhody, jako nákladnost a investiční nároky, však zůstávají a přistupují i další.In both cases, the equipment is exposed to the risk of extensive damage or complete destruction in the case of an accidental tapping process, in which pig iron may be spilled. Placing the scales outside the pig iron collection area will make it possible to eliminate adverse environmental effects and the risk of damage, but other disadvantages, such as cost and investment requirements, remain.

Není získáván okamžitý přehled o výrobě, zvýší se háklady na přepravu a odtahování mísiče k váze a od váhy, zvýší se tepelné ztráty kovů prodloužením doby chladnutí s následným zvýšením spotřeby paliv a přísad feromagganu v ocelárně.There is no immediate overview of production, the cost of transporting and removing the mixer to and from the scale will increase, heat loss of metals will be increased by prolonging the cooling time, with consequent increase in fuel and feromaggan additive consumption in the steel plant.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny podle vynálezu zařízením sestávajícím z převodníku polohy upevněného k příčníkům a konzolím kolejového pojízdného míslče tak, že převodník sleduje poklesnutí pružin vozidla účinkem zátěže, aniž sám působí významným silovým účinkem na pružiny vozidla.The above-mentioned drawbacks are eliminated according to the invention by a device consisting of a position transducer attached to the crossbars and the brackets of the rolling stock mixer so that the transducer monitors the drop of the vehicle springs under load without itself exerting a significant force effect on the vehicle springs.

Změna vzdálenosti příčníků a konzolí svírajících pružinu je převodníkem převedena na elektrickou veličinu indikovanou na elektronické vyhodnocovací jednotce, připojené k převodníku po dobu sledování hmotností kabelem.The converter changes the distance between the crossbars and the brackets clamping the spring to the electrical quantity indicated on the electronic evaluation unit connected to the converter during the weight monitoring by the cable.

Pokles pružin účinkem hmotnosti po naplnění mísiče surovým železem je poměrně malý a vztah mezi poklesem pružin a zátěží je proto s dostatečnou přesností lineární. Umožňuje tedy při dostupnosti citlivých převodníků polohy, stanovit s dostatečnou přesností hmotnost zátěže nepřímo z poklesu pružin.The drop in springs due to the weight after the blender is filled with pig iron is relatively small and the relationship between the drop in springs and the load is therefore linear with sufficient accuracy. Thus, when sensitive transducers are available, it allows to determine the load indirectly from the spring drop with sufficient accuracy.

Typické množství surového železa, vyteklého v průběhu jednoho odpichu, je 200 tun. Typická hmotnost surového železa, kterou pojme jediný pojízdný mísič, je 180 tun. Hmotnost prázdného mísiče činí asi 130 tun, takže celková hmotnost plného mísiče se pohybuje okolo 300 tun.The typical amount of pig iron spilled during one tapping is 200 tons. The typical weight of pig iron to be accommodated by a single mobile mixer is 180 tonnes. The weight of the empty mixer is about 130 tons, so the total weight of the full mixer is about 300 tons.

Vysoké pece jakožto dodavatel nemají obvykle k dispozici váhu zabudovanou přímo v kolejišti vysokopecního závodu a stanovení okamžité hmotnosti v průběhu odpichu se pak neprovádí. Stanovení hmotnosti přímo ve vysokopecním závodě se neprovádí často ani po naplnění mísiče a to z takových důvodů, jako je oprava váhy, odlévání železa přímo do pánve, dodávky do ocelárny apod.As a supplier, blast furnaces usually do not have the scales built directly in the blast furnace yard and the instantaneous weight during tapping is not determined. Weight determination directly in the blast furnace plant is often not carried out even after filling the mixer, for reasons such as weight repair, iron pouring directly into the ladle, supplies to the steel plant, etc.

Převedením úkolu stanovení hmotnosti na její nepřímé stanovení pomocí detekce změny stlačení pružin pojízdného mísiče podle vynálezu je dosaženo zásadního snížení nákladů na pořízení měřicího zařízení.By converting the task of determining the weight to its indirect determination by detecting the change in compression of the springs of the mobile mixer according to the invention, a substantial reduction in the cost of the acquisition of the measuring device is achieved.

Nepřímé stanovení hmotnosti lze tedy provádět na místě odpichu,, a určovat tak okamžité hodnoty vyteklého surového železa. Získává se tím okamžitý přehled o výrobě železa na jednotlivých pecích.Thus, indirect weight determination can be carried out at the tapping point to determine instantaneous values of spilled pig iron. This gives you an immediate overview of the iron production in individual furnaces.

Je indikován i okamžitý stav naplnění pojízdného mísiče s možností automatizované signalizace omezující nebezpečí přelití mísiče. Sníží se náklady na přepravu mísiče k váze umístěné mimo kolejiště vysokopecního závodu, sníží se opotřebení podvozku a vytížení lokotraktorů, zajištujících odtah.The immediate filling level of the mobile mixer is also indicated with the possibility of automated signaling to reduce the risk of overflowing the mixer. The costs of transporting the mixer to the scales outside the blast furnace plant rails will be reduced, the chassis wear and the load on the locotractors providing exhaust will be reduced.

Sníží se tepelné ztráty z tekutého kovu zkrácením prodlevy mezi okamžikem odpichu a dodáním surového železa do slévárny či ocelárny. Snížení tepelných ztrát z mísiče se projeví úsporou paliva a přísad feromanganu v ocelárně.Heat loss from liquid metal is reduced by reducing the delay between tapping and the delivery of pig iron to the foundry or steel plant. Reducing heat loss from the mixer results in savings in fuel and ferro-manganese additives in the steel plant.

Sníží se napjatost ve výrobně-ekonomických vztazích mezi výrobním závodem vysoké pece,The tensions in the production-economic relations between the blast furnace plant,

T ocelárnou a slévárnou. Zpřesněnou informací, nahrazující dosavadní odhady hmotnosti odpíchnutého železa, dojde k lepšímu využívání tekutého kovu.T steel plant and foundry. Improved use of liquid metal will be improved by replacing the current estimates of the weight of tapped iron.

Dlouhodobé sledování hmotnosti prázdného mísiče umožní sledovat skutečný stupeň opotřebení vyzdívky vozu a zpřesní nároky na opravy. Odlehčí vytížení jeřábových vah instalovaných V ocelárně.Long-term monitoring of the weight of the empty mixer allows you to monitor the actual degree of wear of the lining of the car and refine the repairs. It relieves the load on crane scales installed in the steel plant.

Zařízení pro nepřímé stanovení okamžité hmotnosti, v konkrétním provedení pro stanovení hmotnosti tekutého surového železa v pojízdném kolejovém mísiči, pozůstává z kapacitního převodníku polohy, uchyceného na vahadlo a příčník pojízdného mísiče a elektronické části.The instantaneous mass determination apparatus, in a particular embodiment for determining the weight of molten pig iron in a mobile rail mixer, consists of a capacitive position transducer mounted on the rocker and crossmember of the mobile mixer and the electronic part.

Proměnlivé zátěži mísiče hmotou surového železa odpovídá různý pokles šroubových pružin mísiče, a tím i různá vzdálenost úchytů na vahadle a příčníku. Tuto vzdálenost detekuje převodník polohy, jehož signál převádí elektronická část na napětí a indikuje jako okamžitou hmotnost tekutého železa v mísiči.The varying load of the mixer by the pig iron mass corresponds to the different drop of the mixer screw springs and hence the different gripping distance on the rocker arm and cross beam. This distance is detected by a position transducer whose signal converts the electronic part to voltage and indicates as the instantaneous mass of liquid iron in the mixer.

Konkrétní provedení jednotlivých částí zařízení a uchycení je znázorněno na přiložených výkresech, kde představuje obr. 1 průřez převodníkem polohy, obr. 2 blokové schéma elektronické části, obr. 3 nárys umístění převodníku polohy na vahadle podvozku, obr. 4 bokorys umístění převodníku polohy na vahadle podvozku, obr. 5 konstrukční řešení uchycení převodníku polohy a obr. 6 pojízdný mísič.Fig. 1 is a cross-sectional view of a position transducer, Fig. 2 is a block diagram of an electronic part, Fig. 3 is a front elevation of a position transducer on a rocker arm, Fig. 4 is a side view of a position transducer on a rocker arm 5 shows the design of the mounting of the position transmitter and FIG. 6 the mobile mixer.

Obr, 1 znázorňuje řez snímačem polohy pracujícím na kapacitním principu. Změna kapacity je dosahována změnou polohy pláště 2 převodníku s elektrodou 5_, uloženou v izolátoru 6.Fig. 1 shows a cross-section of a position sensor operating on a capacitive principle. The change in capacity is achieved by changing the position of the converter housing 2 with the electrode 5 housed in the insulator 6.

vůči posuvné části 4, s izolační vložkou 2· Pružina 2. udržuje posuvnou část 4. v krajní vysunuté poloze.with respect to the sliding part 4, with the insulating insert 2 · The spring 2 keeps the sliding part 4 in the extreme extended position.

Zasouváním izolační vložky 2 ^se mění kapacita mezi elektrodou 2 a pláštěm 2 převodníku polohy. V krytu 7, je na desce plošných spojů 6_ umístěna elektronická část. Na konektor 2 je vyvedeno výstupní napětí z elektronické části.Retracting the insulating sleeve 2 changes ^the capacity between the electrode 2 and the housing 2 the transducer position. In the housing 7, an electronic part is placed on the printed circuit board 6. The connector 2 receives the output voltage from the electronic part.

Na obr. 2 je schéma elektronické části převodníku polohy. Elektronická část sestává z vysokofrekvenčního generátoru 10 obdélníkového napětí, napájejícího Wheatstoneův můstek. Jednu z kapacit můstku tvoří nastavitelný kondensátor 11 převodníku polohy a druhý kondenzátor 12 je potřebný pro vyvážení Wheatstoneova můstku.Fig. 2 is a diagram of an electronic part of a position transducer. The electronic part consists of a rectangular voltage high-frequency generator 10 supplying the Wheatstone bridge. One of the bridge capacities is an adjustable position transducer 11, and the other capacitor 12 is needed to balance the Wheatstone bridge.

Napětí z měrné diagonály Wheatstoneova můstku se přivádí na vstup diferenciálního zesilovače 13 a podle potřeby je dále zesíleno zesilovačem 14. Umístění převodníku polohy 15 ukazuje obr. 3.The voltage from the diagonal of the Wheatstone bridge is applied to the input of the differential amplifier 13 and, if necessary, further amplified by the amplifier 14. The location of the transducer 15 is shown in Fig. 3.

Převodník polohy 15 je zabudován mezi vahadlo 16 podvozku a příčník 17 tak, aby sledoval poklesnutí šroubové pružiny 18, která je sevřena mezi vahadlo 16 a příčník 22· Obr. 4 ukazuje boční pohled na umístění převodníku polohy 15 v místě řezu A-A.The position transducer 15 is incorporated between the bogie arm 16 and the crossbar 17 so as to follow the drop of the helical spring 18 which is clamped between the rocker arm 16 and the crossbar 22. 4 shows a side view of the location of the position transmitter 15 at section A-A.

Konstrukční provedení uchycení převodníku polohy 15 je na obr. 5. Na příčník 17 je svarem uchycen úhelník 19 s horním lůžkem 20 převodníku 15 polohy. Dolní vertikálně stavitelné lůžko 21 je 'neseno konzolou 22 uchycenou svarem na vahadle 16 podvozku.The design of the mounting of the position transducer 15 is shown in FIG. 5. An angle 19 with the upper seat 20 of the position transducer 15 is welded to the crossbeam 17 by welding. The lower vertically adjustable bed 21 is supported by a bracket 22 welded to the bogie arm 16.

Uložení převodníku 15 polohy v obou lůžkách je řešeno ocelovými kuličkami 23, které zajišĚují osové zatížení převodníku polohy 22· ^Po uložení převodníku 15 polohy do lůžek 20 a 21 se poloha spodního stavitelného lůžka 21 fixuje aretačními maticemi 24.The transducer position 15 in the two beds is solved by steel balls 23, which provides a one piece axial load transducer position 22 · ^After the transducer 15 position to the beds 20 and 21, the position of the lower adjustable bed 21 is fixed with locking nuts 24th

před surovým železem je převodník 15 polohy opatřen odnímatelným ochranným krytem 25 s otvorem pro konektor 9.. Na obr. 3 není ochranný kryt 25 pro přehlednost zakreslen.In front of the pig iron, the position converter 15 is provided with a removable protective cover 25 with an opening for the connector 9. In FIG. 3, the protective cover 25 is not shown for clarity.

Převodník je po dobu vážení připojen k vnější vyhodnocovací elektronické jednotce pomocí konektoru 2 ^a kabelu. Cejchování převodníku se provede zvážením obsahu pojízdného mísiče a odečtením výstupního signálu převodníku po zpracování vnější vyhodnocovací elektronickou jednotkou.The transmitter is connected to the external evaluation electronic unit via the connector 2 ^{and the} cable during the weighing process. Calibration of the converter is performed by weighing the contents of the mobile mixer and subtracting the output signal of the converter after processing by an external evaluation electronic unit.

Zesílení zesilovačů 13 a 22» znázorněných na obr. 2, se nastaví individuálně tak, aby výstupní napětový signál na konektoru 2 převodníku polohy na jednotlivých pojízdných mísičíqh byl pro stejná zatížení mísičů -stejný i při obecně různých charakteristikách pružin jednotlivých mísičů.The gains of the amplifiers 13 and 22 shown in FIG. 2 are adjusted individually so that the output voltage signal at the connector 2 of the transducer on each mobile mixer is the same for the same mixer loads, even with generally different spring characteristics of the individual mixers.

Na obr. 6 je znázorněna polovina pojízdného mísiče 26' se třemi podvozky 27. Převodník 15 polohy je umístěn na krajním podvozku 27 mezi příčníkem 17 a vahadlem 16, jak je ukázáno na obr. 3 až 5.FIG. 6 shows half of the mobile mixer 26 'with three bogies 27. The position transducer 15 is located on the outer bogie 27 between the crossbeam 17 and the rocker arm 16, as shown in FIGS. 3 to 5.

Zařízení pro nepřímě stanovení hmotnosti podle vynálezu, zhotovené podle popsaného příkladu, bylo konstruováno tak, že pokles o 25 mm, který v typickém případě odpovídá meznímu poklesu pružin mezi vyprázdněným a plným pojízdným mísičem, bylo převáděno na napětí IV.The indirect weight determination apparatus of the present invention, constructed according to the example described, was designed such that a 25 mm drop, which typically corresponds to the limiting drop of the springs between the empty and full mobile mixer, was converted to IV voltage.

Citlivost dvou zhotovených prototypů tedy činila přibližně 0,025 mm/mV. Charakteristiky pružin pojízdných mísičů, určené vážením vylitého surového železa v licí pánvi, činily asi 10 tun/mm v rozmezí cca -30 % až +50 i.Thus, the sensitivity of the two prototypes was approximately 0.025 mm / mV. The characteristics of the mixer springs, determined by weighing the pig iron spilled in the ladle, were about 10 tons / mm in the range of about -30% to + 50%.

Přepočtená citlivost zařízení podle vynálezu tedy činila přibližně 0,25 tuny/mV. Vzhle5 dem k tornu, že napětí i v podmínkách vysokopecního provozu lze měřit bez potíží.s přesnostíThus, the recalculated sensitivity of the device according to the invention was approximately 0.25 tonnes / mV. Considering that the voltage can be measured without problems with accuracy even under blast furnace conditions

0,5 mV_t/ lze hmotnost pojízdného mísiče odečíst s přesností 0,125 tuny.0.5 mV _{t / the} weight of the mobile mixer can be read with an accuracy of 0.125 tonnes.

Využití zařízení na nepřímé stanovení hmotnosti podle vynálezu není omezeno na stanovení hmotnosti vyteklého surového železa v pojízdných mísičích. Vynález lze uplatnit i při nepřímém stanovení hmotnosti pojízdných struskových vozů, což přináší ekonomickou úsporu snížením ztrát kovu ve strusce.The use of the indirect weight determination device according to the invention is not limited to the determination of the weight of spilled pig iron in mobile mixers. The invention can also be applied to indirectly determining the weight of mobile slag vehicles, which results in economical savings by reducing metal loss in the slag.

Obecně lze využít vynález ke stanovení hmotnosti zátěže kolejových vozidel všude tam, kde náklady spojené s instalací zařízení podle vynálezu na vůz se vrátí při opakovaném stanovení hmotnosti, jako je tomu u speciálních kolejových přepravníků cementu, tekutých petrochemických produktů, chemikálií atd.In general, the invention can be used to determine the weight of a rail vehicle wherever the costs associated with installing the device of the invention on the car are reimbursed by repeated weighting, as is the case with special rail conveyors of cement, liquid petrochemical products, chemicals, etc.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Apparatus for indirectly determining the instantaneous mass of molten pig iron in a rolling stock mixer and other liquid and loose products in rail transporters, characterized in that it consists of a position transducer (15) fixed to the cross-member (17) and a rocker arm (16) clamping (18), wherein the electrical signal of the converter (15) is indicated by an external evaluation electronic unit in analog or digital form, wherein the spring stiffness (2) in the converter (15) is negligible to the stiffness of the spring (18).