專利名稱：傾動(dòng)式平爐爐頂厚度測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的半園形殼體厚度的非接觸式測(cè)量方法，特別適用于傾動(dòng)式平爐爐頂耐火材料厚度的測(cè)量，具有手段簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
傾動(dòng)式吹氧平爐，在冶煉過(guò)程中爐頂燒損特別嚴(yán)重，這一部位使用時(shí)間的長(zhǎng)短已成為平爐壽命的限制性環(huán)節(jié)。如何根據(jù)其損壞程度制定出合理的修爐制度一直是冶金工作者普遍關(guān)注的課題，而怎樣檢測(cè)爐頂?shù)臒龘p情況，準(zhǔn)確地測(cè)出高溫爐頂耐火磚厚度，以便把握恰當(dāng)?shù)男逘t時(shí)機(jī)更是煉鋼廠致力研究解決的問(wèn)題。本發(fā)明做出之前，常規(guī)的平爐修爐制度屬于靜態(tài)維修，即不是根據(jù)爐頂?shù)膶?shí)際燒損情況，而是根據(jù)平爐的冶煉次數(shù)安排修爐。事實(shí)上，平爐爐頂?shù)臒龘p情況與冶煉次數(shù)并不一定呈線性關(guān)系，因而這種靜態(tài)修爐制度是不科學(xué)的，修早了是一種浪費(fèi)，修晚了可能造成塌頂而被迫停爐。更令人頭疼的是計(jì)劃修爐與被迫停爐的非計(jì)劃性修爐相互沖突，給生產(chǎn)帶來(lái)極大的麻煩，而導(dǎo)致上述原因的實(shí)質(zhì)性問(wèn)題是缺乏一種十分重要的爐頂耐火磚剩長(zhǎng)的檢測(cè)手段。本發(fā)明的傾動(dòng)式平爐爐頂厚度測(cè)量方法較好地解決了上述問(wèn)題，這種方法能隨時(shí)測(cè)出耐火磚的實(shí)際長(zhǎng)度，可借以實(shí)現(xiàn)傾動(dòng)式平爐的動(dòng)態(tài)修爐制度。
本發(fā)明的傾動(dòng)式平爐爐頂厚度測(cè)量方法，其原理是利用平爐爐頂橫斷面的園弧形狀和解析幾何的坐標(biāo)變換，給出平爐傾動(dòng)后爐頂各層厚度的曲線方程，并利用經(jīng)緯儀測(cè)出同一坐標(biāo)系中爐頂任意點(diǎn)的坐標(biāo)值，將其代入曲線方程，求出該點(diǎn)所在弧線的半徑，爐頂外徑與該半徑之差，即為該點(diǎn)爐頂之厚度。本發(fā)明的這種原理結(jié)合


如下。
圖1為傾動(dòng)式平爐橫斷面示意圖。實(shí)際上，平爐爐頂是一個(gè)平臥的園柱殼體，其幾何中心是一條水平軸線，平爐傾動(dòng)中心也是一條水平軸線，后者是在平爐傾動(dòng)過(guò)程中唯一保持不動(dòng)的一根軸線，這根軸線在斷面圖上自然成為一個(gè)點(diǎn)O1。在設(shè)于爐頂幾何中心O點(diǎn)的直角坐標(biāo)系Ⅰ中，其爐頂內(nèi)距幾何中心為R那一層的曲線方程為x21+y21＝R2(1)將直角坐標(biāo)系Ⅰ豎直向上平移H至傾動(dòng)中心O1后成為坐標(biāo)系Ⅱ;當(dāng)平爐向爐后，即逆時(shí)針?lè)较騼A動(dòng)θ角時(shí)，依據(jù)物理學(xué)中的運(yùn)動(dòng)相對(duì)性原理，可認(rèn)為爐頂未動(dòng)，而是坐標(biāo)系Ⅱ按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)θ角，變換為坐標(biāo)系Ⅲ(中心點(diǎn)仍為O1)。由坐標(biāo)系Ⅰ到坐標(biāo)系Ⅲ的變換式為
將(2)代入(1)，整理后得x23+y23-2H(x3sinθ-y3cosθ)+H2-R2＝0 (3)坐標(biāo)系Ⅲ是為考慮平爐傾動(dòng)而設(shè)的，方程(3)實(shí)際是傾勸后的爐頂在坐標(biāo)系Ⅱ中的曲線方程。再進(jìn)行由坐標(biāo)系Ⅱ到平臺(tái)上經(jīng)緯儀測(cè)量位置A點(diǎn)所設(shè)坐標(biāo)系Ⅳ的變換，其平移變換式為(省去x，y中腳號(hào)4，腳號(hào)2即為方程(3)中的腳號(hào)3)
將(4)代入(3)后整理得x2+y2+2(K-Hsinθ)X-2(L-Hcosθ)y+K2+L2-2H(Ksinθ+Lcosθ)+H2-R2＝0 (5)方程(5)即為平爐傾動(dòng)θ角后，半徑為R的那一層爐頂在平臺(tái)給定測(cè)量位置上設(shè)立坐標(biāo)系中的曲線參數(shù)方程。
本發(fā)明的傾動(dòng)式平爐爐頂厚度測(cè)量方法，其測(cè)量原理如圖2所示，在圖2中，由三角函數(shù)關(guān)系得
二式相減得h＝x(tgα-tgβ)∴x＝ (h)/(tgα-tgβ) (7)y＝ (htgα)/(tgα-tgβ) (8)
由此，利用經(jīng)緯儀在高度相距h的兩個(gè)位置上的測(cè)量，就可以方便地確定爐頂內(nèi)面不可接觸目標(biāo)的坐標(biāo)。由于測(cè)量目標(biāo)是平爐爐頂內(nèi)表面的任意點(diǎn)，而測(cè)角儀器經(jīng)緯儀在平臺(tái)上的位置A是事先選定的，坐標(biāo)系Ⅳ就是設(shè)置在A點(diǎn)的直角坐標(biāo)系，因此圖2中的水平線段X與坐標(biāo)系Ⅳ中的X軸之間可能有一水平偏轉(zhuǎn)角φ，而對(duì)應(yīng)同-x值的所有y值都是相等的，所以將(7)(8)中的x、y值落進(jìn)坐標(biāo)系Ⅳ中后便可得到x＝ (hcosφ)/(tgα-tgβ) (9)y＝ (htgα)/(tgα-tgβ) (10)將測(cè)算后得出的x、y值代入?yún)?shù)方程(5)中，即可得出測(cè)量目標(biāo)所在爐頂某一層次的半徑R，爐頂外徑R外與R之差即為該處爐頂之厚度dd＝R外-R (11)曲線參數(shù)方程(5)中的其他參數(shù)，K、L、θ、H都是事先給定的。
本發(fā)明的傾動(dòng)式平爐爐頂厚度測(cè)量方法所采用的測(cè)量裝置由經(jīng)緯儀、三角架和量角儀組成。其實(shí)施方法及步驟如下1、將三角架置于平臺(tái)適當(dāng)位置，安裝經(jīng)緯儀，調(diào)平，選好測(cè)量坐標(biāo)系的X軸方向，使其垂直于平爐傾動(dòng)軸線;
2、在平爐鋼結(jié)構(gòu)架端面適當(dāng)位置安置量角儀，根據(jù)傾動(dòng)前后鉛垂線的變化，測(cè)出平爐傾動(dòng)角度θ;
3、選擇爐頂測(cè)量目標(biāo)，進(jìn)行經(jīng)緯儀的低位測(cè)量得到φ下(相對(duì)于測(cè)量坐標(biāo)系X軸的水平轉(zhuǎn)角)并得到α(測(cè)量目標(biāo)的仰角);再進(jìn)行高位測(cè)量得到φ上和β值，由于三角架有定位裝置，φ上與φ下可控制相等，經(jīng)緯儀低位與高位之間高差為h;
4、根據(jù)情況依次選擇第二或第三個(gè)適當(dāng)位置，重復(fù)進(jìn)行步驟3的測(cè)量，目標(biāo)個(gè)數(shù)可任選。
本發(fā)明的傾動(dòng)式平爐爐頂厚度測(cè)量方法，所用設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，實(shí)施例中所測(cè)結(jié)果的絕對(duì)誤差≯±15mm。
權(quán)利要求
1.一種傾動(dòng)式平爐爐頂厚度的測(cè)量方法，其特征在于通過(guò)爐頂園心坐標(biāo)，爐體傾動(dòng)中心坐標(biāo)以及平臺(tái)測(cè)量點(diǎn)等坐標(biāo)的變換導(dǎo)出曲線參數(shù)方程，再通過(guò)測(cè)量有關(guān)參數(shù)求出爐頂任意點(diǎn)的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾動(dòng)式平爐爐頂厚度的測(cè)量方法，其特征在于所用的設(shè)備是經(jīng)緯儀，三角架和量角儀等。
全文摘要
一種定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的半圓形殼體厚度的非接觸式測(cè)量方法，特別適用于傾動(dòng)式平爐爐頂耐火材料厚度的測(cè)量。它通過(guò)各種坐標(biāo)的選定和變換，推導(dǎo)出一曲線參數(shù)方程。再借助經(jīng)緯儀、三角架和量角儀等裝置測(cè)出所需參數(shù)，最后通過(guò)簡(jiǎn)單的運(yùn)算便可求出殼體厚度。這種方法所需用裝置簡(jiǎn)單，方法簡(jiǎn)便，測(cè)算結(jié)果準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01B11/02GK1057331SQ9110141
公開(kāi)日1991年12月25日 申請(qǐng)日期1991年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月5日
發(fā)明者譚真, 郭廣文 申請(qǐng)人:鞍山鋼鐵公司, 鞍山鋼鐵公司鋼鐵研究所