RU2353658C1

RU2353658C1 - Facility for measurement of stockline in blast furnace

Info

Publication number: RU2353658C1
Application number: RU2008105267/02A
Authority: RU
Original assignee: ЗАО "Научно-производственный и коммерческий центр "ТОТЕМ"
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2009-04-27

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to ferrous metallurgy and can be used for measurement of stockline and profile of charge materials in blast furnace. Facility contains one radar, installed on furnace cone and one reflecting element, installed on rotator distributive element. Rotator distributive element is implemented in the form of rotor with three palms, affixed to support bracket, connected to suspension bracket, with at bottom surface of each blade it is located one reflecting element, installed on-the-mitre the horizontal from each reflecting element till the surface of charge in points by furnace radius, number of which corresponds to common amount of reflecting elements, installed on rotor blades. On the furnace cone it is installed as one additional radar and additional reflecting elements, located above blades on suspension brackets on-the-mitres providing measurement of the distance from each additional reflecting element till the charge surface in points of peripheral area of the throat, the number of which corresponds to total amount of additional reflecting elements installed on suspension brackets.

EFFECT: providing of reliable and meaningful measurement of charge fill up profile by furnace radius.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для измерения уровня и профиля засыпи шихтовых материалов в доменной печи.The invention relates to the field of ferrous metallurgy and can be used to measure the level and profile of the charge of charge materials in a blast furnace.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известное устройство для измерения уровня и профиля засыпи шихты в доменной печи, оснащенной вращающимся распределительным органом для распределения шихты, выполненным в виде лотка, содержащее радар, установленный на куполе печи, и отражательный элемент, закрепленный на нижней поверхности лотка. Лоток может совершать круговое вращательное движение в горизонтальной плоскости и одновременно поворачиваться на определенный угол в вертикальной плоскости. Для осуществления измерений уровня и профиля засыпи шихты поток микроволновой энергии направляется от передающей антенны радара на отражательный элемент и далее на поверхность шихты. Отраженный от поверхности шихты поток микроволновой энергии воспринимается отражательным элементом и затем поступает на приемную антенну радара (US 4219814).Closest to the claimed invention in technical essence and the achieved result is a known device for measuring the level and profile of the charge charge in a blast furnace, equipped with a rotating distribution body for charge distribution, made in the form of a tray containing a radar mounted on the dome of the furnace, and a reflective element, mounted on the bottom of the tray. The tray can make a circular rotational movement in the horizontal plane and at the same time rotate a certain angle in the vertical plane. To measure the level and profile of the charge charge, the flow of microwave energy is directed from the transmitting antenna of the radar to the reflective element and then to the surface of the charge. The microwave energy stream reflected from the surface of the charge is perceived by the reflective element and then fed to the receiving antenna of the radar (US 4219814).

Указанное известное изобретение имеет следующие недостатки:The specified known invention has the following disadvantages:

1) При вращении и повороте лотка положение точек измерения уровня шихты в каждый момент времени зависит от углового положения лотка по горизонтали и вертикали, которое определяется заданным режимом работы лотка при выгрузке в печь порции шихтовых материалов. В свою очередь режим работы лотка определяется технологией загрузки печи и может изменяться от порции к порции. В связи с этим при вращении и повороте лотка положение точек измерения уровня шихты и траектория их перемещения по поверхности шихты являются нестабильными, что не позволяет получить четкое и однозначное представление о профиле засыпи шихты.1) During rotation and rotation of the tray, the position of the measurement points of the charge level at each moment of time depends on the angular position of the tray horizontally and vertically, which is determined by the specified mode of operation of the tray when unloading a portion of the charge materials. In turn, the mode of operation of the tray is determined by the technology of loading the furnace and can vary from batch to batch. In this regard, during rotation and rotation of the tray, the position of the points of measurement of the charge level and the trajectory of their movement on the surface of the charge are unstable, which does not allow to obtain a clear and unambiguous idea of the profile of the charge charge.

2) Для того чтобы с помощью указанного устройства получить четкую и однозначную картину профиля засыпи шихты, необходимо остановить вращение лотка, установить лоток в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось радара, и поворачивать лоток в этой плоскости на определенный угол. Только таким образом можно получить достоверную картину профиля засыпи шихты вдоль радиуса печи. Однако такой режим измерений может приводить к увеличению времени цикла загрузки, снижению пропускной способности загрузочного устройства и противоречит современной практике, которая предусматривает непрерывное вращение лотка по горизонтали.2) In order to obtain a clear and unambiguous picture of the charge charge profile using the indicated device, it is necessary to stop the rotation of the tray, install the tray in a vertical plane passing through the longitudinal axis of the radar, and rotate the tray in this plane by a certain angle. Only in this way can we obtain a reliable picture of the charge mound profile along the radius of the furnace. However, such a measurement mode can lead to an increase in the loading cycle time, lower throughput of the loading device and is contrary to modern practice, which provides for continuous rotation of the tray horizontally.

3) Устройство имеет ограниченное применение и, в частности, не может быть реализовано при использовании на печи роторного загрузочного устройства.3) The device has limited use and, in particular, cannot be implemented when using a rotary loading device on the furnace.

Технической задачей изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков известного устройства, обеспечение надежного и достоверного измерения профиля засыпи шихты по радиусу печи, увеличение технологической пригодности устройства и возможности его применения на печах, оснащенных роторными загрузочными устройствами.An object of the invention is to eliminate the above disadvantages of the known device, providing reliable and reliable measurement of the charge charge profile along the radius of the furnace, increasing the technological suitability of the device and the possibility of its use on furnaces equipped with rotary loading devices.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что устройство для измерения уровня и профиля засыпи шихты используется в доменной печи, оснащенной вращающимся распределительным органом для распределения шихты, и содержит, по крайней мере, один радар, установленный на куполе печи. Вращающийся распределительный орган выполнен в виде ротора с, по меньшей мере, тремя лопастями, которые прикреплены к опорным кронштейнам, соединенным с подвесками. На нижней поверхности каждой лопасти размещен, по крайней мере, один отражательный элемент, установленный под углом к горизонтали и на расстоянии от вертикальной оси печи, с обеспечением измерения расстояния от каждого отражательного элемента до поверхности шихты в точках по радиусу печи, число которых соответствует общему числу отражательных элементов, установленных на лопастях ротора.The solution of the technical problem is achieved by the fact that the device for measuring the level and profile of the charge charge is used in a blast furnace equipped with a rotating distribution body for charge distribution, and contains at least one radar mounted on the furnace dome. The rotating distribution body is made in the form of a rotor with at least three blades that are attached to supporting brackets connected to the suspensions. At least one reflective element is placed on the lower surface of each blade, mounted at an angle to the horizontal and at a distance from the vertical axis of the furnace, providing a measure of the distance from each reflective element to the charge surface at points along the radius of the furnace, the number of which corresponds to the total number reflective elements mounted on the rotor blades.

Для увеличения числа точек измерения уровня шихты по радиусу печи и получения более полной и представительной информации о профиле засыпи шихты устройство может быть снабжено, по крайней мере, одним дополнительным радаром, установленным на куполе печи, и дополнительными отражательными элементами, размещенными над лопастями на подвесках под углами к горизонтали, обеспечивающими измерение расстояния от каждого дополнительного отражательного элемента до поверхности шихты в точках периферийной зоны колошника печи, число которых соответствует общему числу дополнительных отражательных элементов.To increase the number of measuring points of the charge level along the radius of the furnace and to obtain more complete and representative information about the charge charge profile, the device can be equipped with at least one additional radar mounted on the furnace dome and additional reflective elements placed above the blades on the suspensions under angles to the horizontal, providing a measurement of the distance from each additional reflective element to the charge surface at the points of the peripheral zone of the furnace top, the number of which corresponds to It corresponds to the total number of additional reflective elements.

Предусматриваемая устройством система из стационарно установленных радаров и вращающихся вместе с лопастями ротора отражательных элементов обеспечивает надежное и достоверное измерение уровня и профиля засыпи шихты вдоль радиуса печи без остановки вращения ротора.The system provided by the device from stationary mounted radars and reflective elements rotating together with the rotor blades provides reliable and reliable measurement of the charge level and profile along the furnace radius without stopping the rotor rotation.

Наличие, как минимум, трех лопастей и, соответственно, трех отражательных элементов, установленных на нижней поверхности лопастей, обеспечивает выполнение минимальных требований к равномерности окружного распределения шихты, а также к числу точек измерения уровня шихты (в центре, в промежуточной зоне и на периферии). Увеличение числа лопастей и, соответственно, числа устанавливаемых отражательных элементов обеспечивает улучшение окружного распределения шихтовых материалов, увеличение числа точек измерения уровня шихты и получение более полной и представительной информации о профиле засыпи шихты по радиусу печи.The presence of at least three blades and, accordingly, three reflective elements mounted on the lower surface of the blades, provides the minimum requirements for the uniformity of the circumferential distribution of the charge, as well as the number of measuring points for the level of the charge (in the center, in the intermediate zone and on the periphery) . An increase in the number of blades and, accordingly, the number of installed reflective elements provides an improvement in the circumferential distribution of charge materials, an increase in the number of points for measuring the charge level and more complete and representative information about the charge charge profile along the radius of the furnace.

Углы установки отражательных элементов к горизонтали выбираются таким образом, чтобы обеспечить по возможности измерение уровня шихты в равноотстоящих друг от друга точках по радиусу печи.The installation angles of the reflecting elements to the horizontal are selected in such a way as to ensure, if possible, the measurement of the level of the mixture at equally spaced points along the radius of the furnace.

Крепление отражательных элементов предусматривает возможность их легкого отсоединения и замены при ремонтах.The fastening of reflective elements provides for the possibility of their easy detachment and replacement during repairs.

Ниже изобретение поясняется более подробно рисунками, на которых в качестве примеров представлены два варианта выполнения устройства:Below the invention is illustrated in more detail by drawings, in which, as examples, two embodiments of the device are presented:

- на фиг.1 - Вариант 1 - устройство, содержащее один радар и пять отражательных элементов (план и вертикальный разрез);- figure 1 - Option 1 - a device containing one radar and five reflective elements (plan and vertical section);

- на фиг.2 - Вариант 2 - устройство, содержащее два радара и десять отражательных элементов (план и вертикальный разрез).- figure 2 - Option 2 - a device containing two radars and ten reflective elements (plan and vertical section).

В варианте 1 устройство смонтировано на доменной печи, оснащенной вращающимся распределительным органом, выполненным в виде ротора 1. Устройство содержит радар 2, стационарно установленный на куполе печи 3 таким образом, что радиолуч 4, генерируемый радаром, направлен по радиусу печи в сторону ее центра. Ротор выполнен с пятью лопастями 5, прикрепленными к опорным кронштейнам 6, соединенным с подвесками 7. На нижней поверхности каждой лопасти размещен отражательный элемент 8, установленный под углом 20÷80° к горизонтали на расстоянии от вертикальной оси печи, равном 0,2÷0,9 радиуса ротора. На вертикальном разрезе пять отражательных элементов 8 условно показаны в одной вертикальной плоскости, проходящей через вертикальную ось печи и ось радиолуча радара. Отражательные элементы 8 установлены на лопастях 5 таким образом, что при вращении ротора 1 каждый отражательный элемент последовательно пересекает зону прохождения радиолуча 4 радара, обеспечивая при этом измерение уровня шихты в пяти различных точках tl, t2, t3, t4 и t5 по радиусу печи в диапазоне от центра до периферии.In option 1, the device is mounted on a blast furnace equipped with a rotating distribution body made in the form of a rotor 1. The device contains a radar 2 stationary mounted on the dome of the furnace 3 in such a way that the radio beam 4 generated by the radar is directed along the radius of the furnace towards its center. The rotor is made with five blades 5 attached to supporting brackets 6 connected to suspensions 7. On the lower surface of each blade there is a reflective element 8 mounted at an angle of 20 ÷ 80 ° to the horizontal at a distance from the vertical axis of the furnace equal to 0.2 ÷ 0 , 9 radius of the rotor. On a vertical section, five reflective elements 8 are conventionally shown in one vertical plane passing through the vertical axis of the furnace and the axis of the radar beam. Reflective elements 8 are mounted on the blades 5 in such a way that, when the rotor 1 is rotated, each reflective element successively crosses the zone of passage of the radar beam 4 of the radar, while ensuring the measurement of the charge level at five different points tl, t2, t3, t4 and t5 along the radius of the furnace in the range from the center to the periphery.

Устройство по варианту 2 отличается от описанного выше устройства по варианту 1 тем, что в нем предусмотрена установка на куполе печи дополнительного радара 9 и пяти дополнительных отражательных элементов 10, размещенных над лопастями 5 на подвесках 7, под углами 30÷70° к горизонтали на расстоянии от вертикальной оси печи, равном 0,9÷1,2 радиуса ротора. При этом с помощью радара 2 и пяти отражательных элементов 8 измеряется уровень засыпи в пяти точках s1, s2, s3, s4 и s5 центральной и средней зон колошника, а с помощью дополнительного радара 9 и пяти дополнительных отражательных элементов 10 измеряется уровень засыпи в пяти точках s6, s7, s8, s9 и s10 периферийной зоны колошника.The device according to option 2 differs from the device described above according to option 1 in that it provides for the installation on the dome of the furnace of an additional radar 9 and five additional reflective elements 10, placed above the blades 5 on the suspensions 7, at angles of 30 ÷ 70 ° to the horizontal at a distance from the vertical axis of the furnace, equal to 0.9 ÷ 1.2 radius of the rotor. In this case, using the radar 2 and five reflective elements 8, the level of the mound at five points s1, s2, s3, s4 and s5 of the central and middle zones of the top is measured, and using the additional radar 9 and five additional reflective elements 10, the level of the mound is measured at five points s6, s7, s8, s9 and s10 of the peripheral zone of the top.

Устройство по варианту 1 работает следующим образом.The device according to option 1 works as follows.

Измерения уровня и профиля засыпи шихты на колошнике доменной печи производятся в промежутках времени между выгрузкой в печь двух последовательных порций шихтовых материалов.The level and profile of the charge charge on the top of the blast furnace are measured at intervals between the unloading of two consecutive batches of charge materials into the furnace.

Радар 2, работающий в СВЧ-диапазоне, через приемо-передающую антенну генерирует радиолуч 4, ось которого имеет постоянное направление и находится в вертикальной плоскости, проходящей через центр печи.A microwave radar 2 generates a radio beam 4 through a transceiver antenna whose axis has a constant direction and is located in a vertical plane passing through the center of the furnace.

Ротор 1 в период измерений вращается с заданной пониженной скоростью порядка 3÷5 об/мин. В процессе вращения ротора пять отражательных элементов 8, размещенных на нижней поверхности лопастей 5, последовательно пересекают зону радиолуча 4, отражая поток радиоизлучения на шихту в строго определенных направлениях, которые соответствуют различным точкам t1, t2, t3, t4 и t5 измерения уровня засыпи по радиусу колошника печи. Отраженное от шихты радиоизлучение воспринимается соответствующим отражательным элементом и направляется на приемо-передающую антенну радара.The rotor 1 during the measurement period rotates with a given reduced speed of the order of 3 ÷ 5 rpm In the process of rotation of the rotor, five reflective elements 8 located on the lower surface of the blades 5 sequentially cross the zone of the radio beam 4, reflecting the radiation flux onto the charge in strictly defined directions, which correspond to different points of the level of the mound along the radius t1, t2, t3, t4 and t5 furnace top. The radio emission reflected from the charge is perceived by the corresponding reflective element and sent to the radar transmit-receive antenna.

Последующая обработка прямого и отраженного радиосигналов, определение расстояний до поверхности шихты в различных точках, формирование базы данных для построения профилей засыпи, визуализация результатов измерений, а также синхронизация измерений с угловым (в плане) положением ротора производятся с использованием известных методов и средств автоматизации, которые в данной заявке не рассматриваются.Subsequent processing of direct and reflected radio signals, determination of distances to the charge surface at various points, the formation of a database for constructing mound profiles, visualization of measurement results, as well as synchronization of measurements with the angular (in plan) position of the rotor are carried out using known methods and automation tools, which are not considered in this application.

Устройство по варианту 2 работает аналогичным образом.The device according to option 2 works in a similar way.

За один оборот ротора могут быть получены данные для построения одной кривой профиля засыпи по радиусу печи. Обычно при использовании роторных загрузочных устройств промежуток времени между выгрузками порций шихты в печь составляет не менее 2-х минут. За это время при скорости вращения ротора порядка 3÷5 об/мин может быть получена информация, позволяющая сформировать 6÷10 профилей засыпи шихты, построенных по точкам, число которых соответствует числу установленных на роторе отражательных элементов (например, 5 точек по варианту 1 или 10 точек по варианту 2).For one revolution of the rotor, data can be obtained to construct one curve of the mound profile along the radius of the furnace. Typically, when using rotary loading devices, the time interval between unloading portions of the charge into the furnace is at least 2 minutes. During this time, at a rotor rotational speed of the order of 3–5 rpm, information can be obtained that allows you to generate 6–10 charge mash profiles constructed from points, the number of which corresponds to the number of reflective elements installed on the rotor (for example, 5 points according to option 1 or 10 points according to option 2).

Не меняя сущности изобретения, число радаров 2 и/или 9 может быть увеличено до 2-х÷3-х и более (каждый) путем их идентичной установки на куполе печи по нескольким радиусам (в плане). В этом случае при использовании одного и того же комплекта отражательных элементов 8 и/или 10, установленных на роторе, может быть получена информация о профиле засыпи сразу по нескольким радиусам печи, что позволяет значительно расширить представления о распределении шихты и формировании поверхности засыпи на колошнике печи.Without changing the essence of the invention, the number of radars 2 and / or 9 can be increased to 2 ÷ 3 or more (each) by their identical installation on the dome of the furnace over several radii (in plan). In this case, when using the same set of reflective elements 8 and / or 10 mounted on the rotor, information about the mound profile along several radii of the furnace can be obtained, which can significantly expand the idea of the distribution of the charge and the formation of the surface of the mound on the furnace top .

Таким образом, использование заявленного изобретения обеспечивает надежное и достоверное измерение уровня и профиля засыпи шихты в доменной печи, оснащенной роторным загрузочным устройством, что в свою очередь позволяет оптимизировать распределение шихтовых материалов на колошнике печи и за счет этого сократить удельный расход кокса и повысить производительность печи.Thus, the use of the claimed invention provides reliable and reliable measurement of the level and profile of the charge charge in a blast furnace equipped with a rotary charging device, which in turn allows to optimize the distribution of charge materials on the furnace top and thereby reduce specific coke consumption and increase furnace productivity.

Claims

1. A device for measuring the level and profile of the charge charge in a blast furnace equipped with a rotating distribution body for charge distribution, containing at least one radar mounted on the dome of the furnace, and at least one reflective element mounted on a rotational distribution organ, characterized in that the rotating distribution body is made in the form of a rotor with at least three blades attached to supporting brackets connected to the suspensions, while on the lower surface of each at least one reflective element placed at an angle to the horizontal from each reflective element to the surface of the charge at points along the radius of the furnace, the number of which corresponds to the total number of reflective elements mounted on the rotor blades.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with at least one additional radar mounted on the dome of the furnace, and additional reflective elements placed above the blades on the suspensions, at angles that provide distance measurement from each additional reflective element to the charge surface at the points of the peripheral zone of the furnace top, the number of which corresponds to the total number of additional reflective elements mounted on suspensions.