專利名稱：自動(dòng)測(cè)量kr攪拌頭插入深度的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明特別涉及一種自動(dòng)測(cè)量KR法鐵水預(yù)脫硫用攪拌頭插入深度的系統(tǒng)和方法，屬鐵水預(yù)處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，對(duì)于絕大部分鋼種來說，鋼中的硫元素為有害雜質(zhì)元素，這是由于鋼中的S元素容易引起“熱脆”，影響鋼的性能，因此需要盡量將鋼中的S元素去除以提高鋼的性能。與轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)及鋼包精煉爐脫硫相比，爐外鐵水預(yù)脫硫具有效率高、成本低等諸多優(yōu)勢(shì)， 是優(yōu)選的脫硫工藝?，F(xiàn)代鋼鐵廠廣泛使用的鐵水預(yù)脫硫工藝主要有噴吹法和KR攪拌法。二者相比較，KR攪拌法具有深脫硫能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，故而成為了生產(chǎn)低硫和超低硫鋼種的首選脫硫工藝。對(duì)于KR攪拌法鐵水預(yù)脫硫工藝，影響脫硫效果的因素很多，包括脫硫劑成分、扒渣工藝、攪拌頭插入深度、攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度以及攪拌時(shí)間等。攪拌頭的插入需要合適的深度。參閱圖2，攪拌頭的插入深度對(duì)鐵水脫硫效果具有顯著的影響。插入深度不合適則將無法獲得良好的鐵水流動(dòng)條件，不能發(fā)揮出KR的動(dòng)力學(xué)優(yōu)勢(shì)，從而不能獲得良好的脫硫效果。因此，準(zhǔn)確測(cè)量攪拌頭插入深度對(duì)確保良好的攪拌效果至關(guān)重要。隨著江蘇沙鋼集團(tuán)日益增多的高品質(zhì)鋼種的開發(fā)和生產(chǎn)，低硫和超低硫鋼種的生產(chǎn)比例也隨之增加。在綜合調(diào)研和評(píng)估的基礎(chǔ)上，江蘇沙鋼集團(tuán)在新建的宏發(fā)煉鋼廠二車間引進(jìn)了 KR鐵水預(yù)脫硫工藝。設(shè)備供應(yīng)商為沙鋼集團(tuán)提供的KR攪拌頭插入深度的測(cè)量方法是通過肉眼觀察攪拌頭末端是否接觸鐵水液面來確定攪拌頭的初始位置，但在實(shí)際生產(chǎn)中難以實(shí)現(xiàn)。因此，尋找高效可靠且能自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的方法成為了確保KR 脫硫效果的迫切任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的方法及系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量攪拌頭插入深度的目的，以確保KR攪拌法具有良好的脫硫效果。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案—種自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的系統(tǒng)，其特征在于，它包括用以帶動(dòng)攪拌頭在豎直方向上運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)；至少可在攪拌頭下降過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)攪拌頭重量的稱重裝置；至少可在攪拌頭下降過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)攪拌頭與一參考面相對(duì)位置的位移傳感裝置；以及，用以接收和處理分別由所述稱重裝置和位移傳感裝置實(shí)時(shí)傳輸?shù)臄嚢桀^重量信號(hào)和位置信號(hào)，并控制所述升降機(jī)構(gòu)的控制單元。進(jìn)一步的，所述升降機(jī)構(gòu)包括攪拌頭升降小車，所述升降小車上安裝有復(fù)數(shù)根繩索，該復(fù)數(shù)根繩索下端經(jīng)至少一稱重裝置懸掛連接所述攪拌頭。優(yōu)選的，所述升降小車上對(duì)稱安裝有兩根鋼絲繩，每一鋼絲繩下端分別經(jīng)一稱重裝置與攪拌頭連接。優(yōu)選的，所述位移傳感裝置包括位移編碼器。尤為優(yōu)選的，所述位移傳感裝置安裝在攪拌頭升降小車上。所述控制單元采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一種自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的方法，其是通過如上所述自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，其特征在于，該方法為在以升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)攪拌頭下降過程中，以位移傳感裝置及稱重裝置分別實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)攪拌頭的位置變化情況及重量變化情況，在攪拌頭重量發(fā)生突變時(shí)，記錄此時(shí)攪拌頭高度， 即為鐵水液面位置，而后藉由控制單元設(shè)定攪拌頭插入深度，并控制升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)攪拌頭自動(dòng)下降至處理高度。具體而言，所述位移傳感器所監(jiān)測(cè)的攪拌頭位置變化情況是指攪拌頭下端面距離一參考面的高度變化情況。本發(fā)明的工作原理是攪拌頭在下降過程中，如果不受到外力的作用，稱重裝置所監(jiān)測(cè)到的重量不會(huì)出現(xiàn)明顯的變化，攪拌頭下降過程中，如果攪拌頭下端面接觸到鐵水液面，則攪拌頭會(huì)受到浮力的作用，此時(shí)，稱重裝置所監(jiān)測(cè)到的重量就會(huì)發(fā)生突變。根據(jù)這一基本原理，可以認(rèn)為，稱重裝置所檢測(cè)到的攪拌頭重量發(fā)生突變時(shí)的攪拌頭高度即為鐵水液面的高度。因此，記錄該發(fā)生突變時(shí)刻的攪拌頭高度，可自動(dòng)準(zhǔn)確測(cè)量攪拌頭接觸鐵水液面時(shí)的高度Hs，在給定攪拌頭插入深度D的基礎(chǔ)上，藉由控制單元可實(shí)現(xiàn)攪拌頭自動(dòng)準(zhǔn)確地下降到處理高度He的功能。三者之間符合下列關(guān)系Hs-D = He。根據(jù)上述的基本原理和處理方法，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)準(zhǔn)確測(cè)量KR攪拌頭插入深度的功能。更具體地說，本發(fā)明是通過監(jiān)測(cè)攪拌頭下降過程中升降小車上的兩根鋼絲繩上的重量變化來確定攪拌頭接觸鐵水液面時(shí)的初始高度，然后給定插入深度，通過計(jì)算出處理高度并自動(dòng)控制攪拌頭的下降，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量攪拌頭插入深度的目的，以確保KR攪拌法具有良好的脫硫效果。本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，且工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，在實(shí)際生產(chǎn)中易于實(shí)現(xiàn)， 能夠確保準(zhǔn)確測(cè)量KR攪拌頭的插入深度，尤其適用于KR鐵水預(yù)處理工藝。


圖1為本發(fā)明所涉及裝置的連接示意圖。圖2為攪拌頭插入深度對(duì)鐵水脫硫效果的影響示意圖。圖3為本發(fā)明的基本原理示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及一較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說明。參閱圖1，該自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的系統(tǒng)包括設(shè)置在升降小車導(dǎo)軌7上的攪拌頭升降小車1，攪拌頭6通過兩根鋼絲繩3懸掛在升降小車下方，且每一鋼絲繩下端與攪拌頭之間還設(shè)有稱重裝置5，同時(shí)，升降小車上還設(shè)有位移傳感器4，該稱重裝置和位移傳感器分別與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2連接，所述升降小車由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制。前述位移傳感器可采用位移編碼器等，前述稱重裝置可采用彈簧秤等。參閱圖3，藉由該系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的方法為在升降小車帶動(dòng)攪拌頭下降過程中a.以稱重裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄鋼絲繩上的重量，即攪拌頭的重量；b.以位移編碼器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄攪拌頭下端面距離參考面的高度；c.以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接收并記錄稱重裝置和位移編碼器實(shí)時(shí)傳輸?shù)臄嚢桀^重量和高度信號(hào)，并形成可顯示攪拌頭重量和高度變化趨勢(shì)的歷史趨勢(shì)曲線圖；d.記錄攪拌頭下降過程中鋼絲繩上的重量發(fā)生突變時(shí)刻的攪拌頭高度，此時(shí)的攪拌頭高度即為攪拌頭下端面接觸鐵水液面時(shí)的高度，定義為液面高度Hs ；e.由工作人員通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)給定攪拌頭的插入深度D，在上述的液面高度Hs 的基礎(chǔ)上，控制升降小車帶動(dòng)攪拌頭繼續(xù)自動(dòng)下降高度D至處理高度He，處理高度He = Hs-D ；f.攪拌結(jié)束后，由操作人員控制升降小車帶動(dòng)攪拌頭上升，且必須保證攪拌頭下端面完全離開鐵水包的上沿，防止鐵水包車運(yùn)行至調(diào)離位過程中鐵水包與攪拌頭發(fā)生碰撞，等待下一次的處理。上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或者修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的系統(tǒng)，其特征在于，它包括用以帶動(dòng)攪拌頭在豎直方向上運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)；至少可在攪拌頭下降過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)攪拌頭重量的稱重裝置；至少可在攪拌頭下降過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)攪拌頭與一參考面相對(duì)位置的位移傳感裝置；以及，用以接收和處理分別由所述稱重裝置和位移傳感裝置實(shí)時(shí)傳輸?shù)臄嚢桀^重量信號(hào)和位置信號(hào)，并控制所述升降機(jī)構(gòu)的控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的系統(tǒng)，其特征在于所述升降機(jī)構(gòu)包括攪拌頭升降小車，所述升降小車上安裝有復(fù)數(shù)根繩索，該復(fù)數(shù)根繩索下端經(jīng)至少一稱重裝置懸掛連接所述攪拌頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的系統(tǒng)，其特征在于所述升降小車上對(duì)稱安裝有兩根鋼絲繩，每一鋼絲繩下端分別經(jīng)一稱重裝置與攪拌頭連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的系統(tǒng)，其特征在于所述位移傳感裝置包括位移編碼器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的系統(tǒng)，其特征在于所述位移傳感裝置安裝在攪拌頭升降小車上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
7.一種自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的方法，其是通過如權(quán)利要求1所述自動(dòng)測(cè)量KR 攪拌頭插入深度的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，其特征在于，該方法為在以升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)攪拌頭下降過程中，以位移傳感裝置及稱重裝置分別實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)攪拌頭的位置變化情況及重量變化情況，在攪拌頭重量發(fā)生突變時(shí)，記錄此時(shí)攪拌頭高度，即為鐵水液面位置，而后藉由控制單元設(shè)定攪拌頭插入深度，并控制升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)攪拌頭自動(dòng)下降至處理高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的方法，其特征在于所述位移傳感器所監(jiān)測(cè)的攪拌頭位置變化情況是指攪拌頭下端面距離一參考面的高度變化情況。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)測(cè)量KR攪拌頭插入深度的系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括用以帶動(dòng)攪拌頭在豎直方向上運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)，分別在攪拌頭下降過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)攪拌頭重量和位置的稱重裝置及位移傳感裝置，以及用以接收和處理分別由稱重裝置和位移傳感裝置實(shí)時(shí)傳輸?shù)臄嚢桀^重量信號(hào)和位置信號(hào)、并控制升降機(jī)構(gòu)的控制單元。該方法是基于浮力作用的基本原理，通過監(jiān)測(cè)攪拌頭在下降過程中的重量變化，自動(dòng)準(zhǔn)確測(cè)量出攪拌頭接觸鐵水液面時(shí)的高度位置，然后給定插入深度，并自動(dòng)控制攪拌頭下降至處理高度，實(shí)現(xiàn)攪拌頭插入深度的自動(dòng)測(cè)量。本發(fā)明設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)潔，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量KR攪拌頭的插入深度，確保在KR攪拌工藝中實(shí)現(xiàn)良好脫硫效果。
文檔編號(hào)C21C1/02GK102410827SQ201110204090
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者余洲, 劉飛, 夏奇, 楊金莉, 鄒長(zhǎng)東 申請(qǐng)人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司