TWI450970B - 高爐焦炭取樣機與高爐焦炭取樣方法 - Google Patents

Description

高爐焦炭取樣機與高爐焦炭取樣方法

本揭露是有關於一種高爐焦炭取樣機和一種高爐焦炭取樣方法，特別是有關於一種可計算壓縮率之高爐焦炭取樣機和高爐焦炭取樣方法。

高爐為一種煉鐵措施，原理為將含鐵量50-60%之鐵礦石，加入去除雜質用的熔劑，其中熔劑之主要成份為石灰石、矽石、螢石，再分層和焦炭一起裝入高爐內。從高爐風口吹入高溫熱風，在高溫下，焦炭中的碳燃燒生成一氧化碳並和鐵礦石產生氧化還原反應，鐵礦石通過還原反應煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。

在此過程中，焦炭扮演著熱源及還原劑之角色，而且還起著保持通風性的作用。當焦炭之粒度較大時，通風性較佳，有足夠的氧使還原反應情況良好，而得到較佳之鐵產量。當焦炭之粒度較小或呈粉末狀時，通風性較差，缺少足夠的氧而造成還原反應不良，得到較少之鐵產量。因此，分析焦炭於高爐中之粒度分佈與強度變化對高爐爐況之了解助益很大。但現有之取樣技術，例如：鼓風嘴取樣機之光學式取樣管料深量測技術，在取樣時之鑽推動作會對管內焦炭生壓縮作用，且受到取樣時的高濃度粉塵干擾而無法發揮量測功能，導致後續的焦炭壓縮率計算嚴重錯誤，無法還原出取樣料於高爐內之相對位置。

因此，需要一種高爐焦炭取樣機和一種高爐焦炭取樣方法，當從高爐中擷取出焦炭樣本時，計算焦炭樣本壓縮率，以還原出焦炭樣本於高爐內之相對位置。

本發明之一目的是在提供一種高爐焦炭取樣機，當從高爐中擷取出焦炭樣本時，計算焦炭樣本壓縮率，以還原出焦炭樣本於高爐內之相對位置。

本發明之另一目的是在提供一種高爐焦炭取樣方法，當從高爐中擷取出焦炭樣本時，計算焦炭樣本壓縮率，以還原出焦炭樣本於高爐內之相對位置。

根據本發明之一實施例，提供一種高爐焦炭取樣機，包含取樣管、微波測距系統、取樣控制系統與壓縮率計算系統。其中取樣管用以從高爐中擷取出焦炭樣本，此取樣管包含具有相對第一端部和第二端部之管體與設置於管體中之活動式擋板，以與第一端部形成容置空間來容置焦炭樣本，其中活動式擋板可沿著管體之延伸方向來移動。而微波測距系統係鄰設於取樣管之第二端部，以利用微波來量測活動式擋板之擋板移動距離。取樣控制系統，用以控制取樣管移動取樣距離來擷取焦炭樣本。壓縮率計算系統，用以根據取樣距離和擋板移動距離來計算焦炭樣本之壓縮率。

根據本發明之一實施例，提供一種高爐焦炭取樣方法，用以從高爐中擷取出焦炭樣本，此高爐焦炭取樣方法包含提供取樣管，其中取樣管包含具有相對第一端部和第二端部之管體與設置於管體中之活動式擋板，以與第一端部形成容置空間來容置焦炭樣本，其中活動式擋板可沿著管體之延伸方向來移動。控制取樣管移動取樣距離來從高爐中擷取焦炭樣本，並利用容置空間來容置焦炭樣本。利用微波測距系統來發射微波至活動式擋板，以量測活動式擋板之擋板移動距離。根據取樣距離和檔板移動距離來計算焦炭樣本之壓縮率。

由本發明之實施例可知，本發明提供之高爐焦炭取樣機和一種高爐焦炭取樣方法克服了取樣時之高濃度粉塵干擾來計算出焦炭樣本的壓縮率。

請參照第1圖，第1圖係繪示根據本發明實施例之高爐焦炭取樣機100的示意圖，其包含取樣管110、微波測距系統120、取樣控制系統與壓縮率計算系統(未繪示)。請參照第2圖，取樣人員控制取樣機100進入高爐內部來取得焦炭樣本，以分析高爐內之燃燒情形。高爐具有爐體210，其內佈有焦炭220與鐵礦石230。當焦炭與鐵礦石進行反應時，空氣會藉由風口212送入至高爐內部，以提供焦炭與鐵礦石反應所需的氧氣。當高爐停爐時，取樣人員便會控制取樣機100透過風口212來取得焦炭樣本。值得注意的是，當焦炭220與鐵礦石230開始反應後，鐵礦石230會變成鐵水從高爐底部流出，因此當取樣機100進入高爐內部取樣時，高爐內應只剩下大部份的焦炭和部份未反應的鐵礦石。

在取樣過程中，取樣控制系統控制取樣管110往高爐內部方向移動取樣距離D1(如第2圖所示，取樣機100由尚未移動取樣距離D1前之位置點A移動至位置點B)，來擷取焦炭樣本，但取樣管110之鑽推動作會對管內焦炭產生壓縮作用，為了還原焦炭取樣在高爐內之相對位置，本發明之一實施例利用壓縮率計算系統來計算焦炭樣本之壓縮率。

請參照第3圖，第3圖係繪示根據本發明實施例之高爐焦炭取樣機100的局部剖面圖，其中取樣管110係用以從高爐中擷取出焦炭樣本，以供研究人員分析爐內之燃燒情形。此取樣管110包含管體112和活動式檔板116，此管體112具有第一端部112a與相對於第一端部之第二端部112b，其中第一端部112a係鄰近於高爐。在一實施例中，此管體112具有螺旋表面，此螺旋表面具有螺紋。取樣控制系統係驅動取樣管110以螺旋之方式往高爐內部方向移動，以鑽動高爐內部的焦炭並擷取焦炭樣本，其中此取樣控制系統為油壓驅動系統。活動式擋板116係鄰設於管體112之第一端部112a，並可沿著管體之延伸方向來移動。

當取樣控制系統控制取樣管110擷取焦炭樣本時，管體112之第一端部112a會在高爐內部的焦炭上鑽孔，以裝載所鑽取的焦炭，並使管體112深入高爐內部的焦炭中。被鑽取的焦炭會進由活動式擋板116與第一端部112a形成之容置空間，這些焦炭即為焦炭樣本。

由於取樣管110係持續地鑽取高爐內部的焦炭，且推動擋板需要一定程度的壓力，因此當焦炭樣本填滿此容置空間但又有更多的焦炭樣本進入取樣管110時，這些焦炭樣本會被壓縮直到焦炭樣本可提供足夠的壓力來推擠活動式擋板116，如此活動式擋板116便會往第二端部112b移動一段距離，此距離稱為擋板移動距離D2。

此擋板移動距離D2可經由微波測距系統120測得。微波測距系統120係鄰設於管體112之第二端部114，微波測距系統120發射微波至活動式擋板116，以量測活動式擋板116之擋板移動距離D2。為了還原焦炭取樣在爐內之相對位置，壓縮率計算系統係根據取樣距離D1與擋板移動距離D2來計算焦炭樣本之壓縮率(壓縮率意指焦炭於管內受到推擠被壓縮之比例)。在一實施例中，壓縮率計算系統係根據下列公式(1)來計算壓縮率。

請參照第4圖，第4圖係繪示根據本發明實施例之高爐焦炭取樣方法的步驟流程圖。在步驟410中，提供一取樣管。在步驟420中，控制此取樣管110移動取樣距離D1來從高爐中擷取焦炭樣本。由於活動式擋板116與第一端部112a形成容置空間，當取樣控制系統控制取樣管110擷取焦炭樣本時，進入此容置空間之焦炭樣本推擠活動式擋板116，使活動式擋板116往第二端部112b移動。在此過程中，由於焦炭樣本被壓縮，而無法得知其原本位於高爐中之確切位置。在一實施例中，在步驟420中，取樣控制系統控制取樣管110擷取焦炭樣本，取樣管110係以螺旋方式前進取樣距離D1進入高爐內擷取焦炭樣本，其中取樣距離D1係利用計算取樣管110之旋轉圈數，並根據旋轉圈數與螺紋之螺距的乘積來計算取樣距離D1。

在步驟430中，利用微波測距系統120發射微波至活動式擋板116，以量測活動式擋板116之擋板移動距離D2。此擋板移動距離D2為焦炭樣本進入取樣管110後，推擠活動式檔板116所移動之距離。在步驟440中，根據取樣距離D1與擋板移動距離D2來計算焦炭樣本之壓縮率，以供研究人員還原焦炭取樣在高爐內之相對位置，其中取樣距離D1與擋板移動距離D2之曲線圖係繪示於第5圖中。

由本發明之實施例可知，本發明之優點為提供一種高爐焦炭取樣機和一種高爐焦炭取樣方法克服了取樣時之高濃度粉塵干擾，以計算出焦炭的壓縮率，如此研究人員即可利用計算焦炭壓縮率而還原出焦炭取樣於高爐內之相對位置。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧取樣機

110‧‧‧取樣管

112‧‧‧管體

112a‧‧‧第一端部

112b‧‧‧第二端部

116‧‧‧活動式擋板

120‧‧‧微波測距系統

210‧‧‧爐體

212‧‧‧風口

220‧‧‧焦炭

230‧‧‧鐵礦石

400‧‧‧高爐焦炭取樣方法

410‧‧‧提供取樣管步驟

420‧‧‧擷取焦炭樣本步驟

430‧‧‧擋板移動距計算離步驟

440‧‧‧壓縮率計算步驟

A‧‧‧位置點

B‧‧‧位置點

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，上文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第1圖係繪示根據本發明之實施例之高爐焦炭取樣機的示意圖。

第2圖係繪示根據本發明之實施例之高爐焦炭取樣機的示意圖。

第3圖係繪示根據本發明之實施例之高爐焦炭取樣機的剖面圖。

第4圖係繪示根據本發明之實施例之高爐焦炭取樣方法的步驟流程圖。

第5圖係繪示根據本發明之實施例之高爐焦炭取樣方法的取樣距離和擋板移動距離之曲線圖。

400．．．高爐焦炭取樣方法

410．．．取樣管提供步驟

420．．．焦炭樣本擷取步驟

430．．．擋板移動距離計算步驟

440．．．壓縮率計算步驟

Claims (10)

1. 一種高爐焦炭取樣機，包含：一取樣管，用以從一高爐中擷取出一焦炭樣本，其中該取樣管包含：一管體，具有相對一第一端部和一第二端部；以及一活動式擋板，設置於該管體中，以與該第一端部形成一容置空間來容置該焦炭樣本，其中該活動式擋板可沿著該管體之延伸方向來移動；一微波測距系統，鄰設於該取樣管之該第二端部，以利用微波來量測該活動式擋板之一擋板移動距離；一取樣控制系統，用以控制該取樣管移動一取樣距離來擷取該焦炭樣本；以及一壓縮率計算系統，用以根據該取樣距離和該擋板移動距離來計算該焦炭樣本之一壓縮率。
2. 如申請專利範圍第1項所述高爐焦炭取樣機，其中該取樣管之表面具有一螺紋。
3. 如申請專利範圍第2項所述高爐焦炭取樣機，其中該取樣控制系統係驅動該取樣管來以螺旋之方式移動該取樣距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述高爐焦炭取樣機，其中 該取樣控制系統為一油壓驅動系統。
5. 如申請專利範圍第1項所述高爐焦炭取樣機，其中該壓縮率計算系統係根據下列公式來計算該壓縮率：
6. 一種高爐焦炭取樣方法，用以從一高爐中擷取出一焦炭樣本，該高爐焦炭取樣方法包含：提供一取樣管，其中該取樣管包含：一管體，具有相對一第一端部和一第二端部；以及一活動式擋板，設置於該管體中，以與該第一端部形成一容置空間來容置該焦炭樣本，其中該活動式擋板可沿著該管體之延伸方向來移動；控制該取樣管移動一取樣距離來從該高爐中擷取該焦炭樣本，並利用該容置空間來容置該焦炭樣本；利用一微波測距系統來發射微波至該活動式擋板，以量測該活動式擋板之一擋板移動距離；以及根據該取樣距離和該檔板移動距離來計算該焦炭樣本之一壓縮率。
7. 如申請專利範圍第6項所述之高爐焦炭取樣方法，其中該取樣管之表面具有一螺紋，而當該取樣管於該高爐中擷取該焦炭樣本時，該取樣管係以螺旋之方式前進該取樣距離，以擷取該焦炭樣本。
8. 如申請專利範圍第7項所述之高爐焦炭取樣方法，更包含：當該取樣管擷取該焦炭樣本時，計算該取樣管之一旋轉圈數；以及根據該旋轉圈數和該螺紋之一螺距來計算該取樣距離。
9. 如申請專利範圍第6項所述之高爐焦炭取樣方法，其中當該取樣管於該高爐中擷取該焦炭樣本時，進入該容置空間之該焦炭樣本會推擠該活動式擋板，使該活動式擋板往該第二端部移動。
10. 如申請專利範圍第6項所述高爐焦炭取樣方法，其中該壓縮率計算系統係根據下列公式來計算該壓縮率：