一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统的制作方法

1.本发明涉及冶金辅助软检测器材技术领域，更具体地说，它涉及一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统。


背景技术：

2.熔池/熔炼炉是当今比较常用的有色冶金炉窑，熔炼炉冶金过程中熔锍与冶炼渣界面的控制是炉窑安全连续运行的重要控制指标。
3.目前熔炼炉熔锍与冶炼渣界面的探测主要依靠提升机探尺探测。即带有刻度的探尺插入至熔池中，再提升取出探尺；依据熔锍与冶炼渣对探尺的灼烧程度不同，从而依据灼烧程度分界线读出渣硫界面位置。
4.然而，以上方法中提升机探尺在每一次的测量位置后需要对灼烧部位进行手动测量，且需要等待灼烧部位冷却后才能进行测量，因此，现有技术存在手动测量效率低且冷却后测量的方式存在延迟测量的技术问题。


技术实现要素：

5.针对背景技术中提出的技术问题，本发明利用熔炼炉内烟气、渣层和熔锍层对探锤浮力大小不同的原理，以自动化快速了解熔炼炉炉内熔锍与冶炼渣的界面，提高侧吹熔炼工艺控制水平。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
7.一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统，包括：
8.支撑组件，用于支撑起一定高度；
9.升降组件，所述升降组件包括升降辊、升降缆、伺服电机、旋转编码器和动态重力感应器；
10.所述升降辊安装在所述支撑组件的顶端，且所述伺服电机驱动连接于所述升降辊并控制所述升降缆上下移动，所述动态重力感应器和旋转编码器安装于所述伺服电机的伺服电机轴处用于检测升降缆的提升总重力和高度；
11.探锤，所述探锤固定在所述升降缆的末端并由升降缆进行牵引实现上下移动；
12.探锤在上下移动的检测过程中动态重力感应器所检测到的升降缆的提升总重力变化情况如下：
13.q1、当探锤在空气中悬浮时，空气浮力f固定，所述动态重力感应器将显示一个近似固定的重力数值g；
14.q2、当探锤进入渣层，渣层对探锤的浮力f1随着探锤浸没渣层的程度变化直至探锤完全浸没在渣层中，所述动态重力感应器将显示一个近似固定的重力数值g1；
15.q3、当探锤进入熔锍层，熔锍对探锤的浮力f2随着探锤浸没熔锍的程度变化直至探锤完全浸没在熔锍层中，所述动态重力感应器将显示一个近似固定的重力数值g2。
16.通过上述技术方案，上述系统能够实现区分三个区域，
①
探锤在烟气阻力(浮力)
中；
②
探锤在渣层阻力(浮力)中；
③
探锤在熔锍阻力(浮力)中；通过该三个位置的区分，以及通过在伺服电机内部安装动态重力感应器，测量该升降缆提升重力的变化情况，当出现突变时，则是渣界面位置以及渣/锍分界位置。当需要测定渣层厚度和熔锍厚度时，可在伺服电机上加装旋转编码器，准确测量升降缆的下降高度，并结合前述的突变位置，即可获得渣层厚度和熔锍厚度。
17.本发明进一步设置为：所述支撑组件包括滑轨底座、移动小车和立柱，所述移动小车移动安装在所述滑轨底座上，所述立柱竖直固定在所述移动小车的上表面，所述升降辊和伺服电机固定在所述立柱的顶端。
18.通过上述技术方案，支撑组件中的立柱起到支撑作用，从而将升降辊和伺服电机安装在立柱的顶端，同时，支撑组件中的滑轨底座和移动小车装置实现移动功能，在测量时，将炉盖掀开，并使得探锤处于炉口的正上方测量位置；当测量完毕后，关闭炉盖，并将探锤移动到非工作区域上。
19.本发明进一步设置为：所述立柱和所述升降缆之间连接有稳定支架。
20.通过上述技术方案，设置稳定支架的目的之一在于能够稳定升降缆的上下移动动作，目的之二在于能够便捷安装红外光纤校位传感器。
21.本发明进一步设置为：所述稳定支架上安装有红外光纤校位传感器。
22.通过上述技术方案，红外光纤校位传感器的作用在于当升降缆等器材出现磨损，利用红外光纤校位传感器能够在每次工作后将探锤装置提升到红外光纤校位传感器的测量位置，系统可以根据红外光纤信号将探锤当前位置设定为初始位置，从而能够消除设备往复运动，材料磨损的变化，以及电动运动误差、机械间隙误差等。同时，红外无接触测量，主要防止探测装置高温损坏测量传感器。
23.本发明进一步设置为：所述移动小车的上表面固定有震动夹，所述震动夹的内部具有震动腔用于容纳探锤，所述震动夹通过电磁吸合实现震动敲击。
24.通过上述技术方案，当探测完毕探锤上升到指定位置，开始工作消除探锤上的粘着物，通过电磁吸合实现震动敲击，并根据动态重力感应器的数据来判断探锤表面粘着物是否消除。
25.本发明进一步设置为：所述移动小车的上表面固定有取盖装置，所述取盖装置整体随着移动小车的移动进行移动取盖和放盖。
26.通过上述技术方案，由于机器不测量时，罐体检测口必须上盖，为了实现自动探测必须实现自动取盖和上盖。取盖采用电磁铁线圈实现，需要取盖时通电吸合密封盖，检测到确实取盖成功后，给出测量信号。上盖直接断开电磁线圈，并通过检测确实上盖成功后给出完成信号。
27.本发明进一步设置为：所述取盖装置包括支柱和电磁线圈，所述电磁线圈固定在支柱顶部。
28.本发明进一步设置为：所述立柱的顶端固定有平板，所述升降辊和伺服电机固定在所述平板的上表面。
29.本发明进一步设置为：所述平板和立柱之间设置有加强筋板。
30.本发明进一步设置为：用于实现检测系统智能控制的控制柜可固定安装在所述支撑组件上。
31.通过上述技术方案，整个系统的控制由运动系统实现控制，因为运动系统在运动中可以根据外部的信号变化实现装置快速捕获。内部采用ethercat运动总线实现省配线。电源采用220v供电，信号采用24v。
32.综上所述，本发明具有以下有益效果：
33.(1)实现自动化测量；
34.(2)实现快速测量；
35.(3)实现精确测量。
附图说明
36.图1为可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统的整体立体结构原理图；
37.图2为可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统的正视图。
38.附图标记：1、支撑组件；1-1、滑轨底座；1-2、移动小车；1-3、立柱；1-4、平板；1-5、加强筋板；2、升降组件；2-1、升降辊；2-2、升降缆；2-21、稳定支架；2-3、伺服电机；3、探锤；4、红外光纤校位传感器；5、震动夹；5-1、震动腔；6、取盖装置；6-1、支柱；6-2、电磁线圈；7、控制柜。
具体实施方式
39.下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
40.在介绍系统结构原理之前，首先简述下检测原理方法，这样更容易了解以下机械结构的设置原因。本发明在测量熔炼炉内部渣界面以及渣锍界面位置时，采用的还是以往的下探式测量方法。不同的是，本发明采用探锤结构，并通过重力感应器测量探锤在渣层内部以及在熔锍层内部的阻力(或称浮力)的不同，从而关注阻力突变时刻，以此确定渣层界面以及渣/锍界面。并可通过旋转编码器等实现高度测量，最后通过电器控制系统实现数据处理和自动化显示。在了解原理之后：
41.在结构上，本发明公开一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统，结合图1和图2所示，包括：支撑组件1、升降组件2、探锤3、红外光纤校位传感器4、震动夹5、取盖装置6和控制柜7。以实现上述检测原理。
42.其中，支撑组件1，用于将升降组件2支撑起一定高度，从而升降组件2能够对探锤3实现上下移动。支撑组件1包括滑轨底座1-1、移动小车1-2和立柱1-3，移动小车1-2移动安装在滑轨底座1-1上，立柱1-3竖直固定在移动小车1-2的上表面。设置可移动的目的在于实现后续介绍的取盖功能以及将探锤3在工作完成后移动至非工作区域的功能。且立柱1-3的顶端固定有平板1-4，升降辊2-1和伺服电机2-3固定在平板1-4的上表面。平板1-4和立柱1-3之间设置有加强筋板1-5。
43.升降组件2包括升降辊2-1、升降缆2-2、伺服电机2-3、旋转编码器和动态重力感应器；升降辊2-1安装在立柱1-3的顶端，且伺服电机2-3驱动连接于升降辊2-1并控制升降缆2-2上下移动，伺服电机2-3也安装在立柱1-3的顶端，动态重力感应器和旋转编码器安装于伺服电机2-3的伺服电机轴处用于检测升降缆2-2的提升总重力和高度。
44.探锤3，探锤3固定在升降缆2-2的末端并由升降缆2-2进行牵引实现上下移动。探
锤3在上下移动的检测过程中动态重力感应器所检测到的升降缆2-2的提升总重力变化情况如下：
45.情形q1、当探锤3在空气中悬浮时，空气浮力f固定，动态重力感应器将显示一个近似固定的重力数值g；
46.情形q2、当探锤3进入渣层，渣层对探锤3的浮力f1随着探锤3浸没渣层的程度变化直至探锤3完全浸没在渣层中，动态重力感应器将显示一个近似固定的重力数值g1；
47.情形q3、当探锤3进入熔锍层，熔锍对探锤3的浮力f2随着探锤3浸没熔锍的程度变化直至探锤3完全浸没在熔锍层中，动态重力感应器将显示一个近似固定的重力数值g2。
48.此外，增加一些辅助功能。在立柱1-3和升降缆2-2之间连接有稳定支架2-21。稳定支架2-21主要用于安装红外光纤校位传感器4。红外光纤校位传感器4的作用在于当升降缆2-2等器材出现磨损，利用红外光纤校位传感器4能够在每次工作后将探锤3装置提升到红外光纤校位传感器4的测量位置，系统可以根据红外光纤信号将探锤3当前位置设定为初始位置，从而能够消除设备往复运动，材料磨损的变化，以及电动运动误差、机械间隙误差等。同时，红外无接触测量，主要防止探测装置高温损坏测量传感器。
49.同时，还在移动小车1-2的上表面固定有震动夹5，震动夹5的内部具有震动腔5-1用于容纳探锤3，震动夹5通过电磁吸合实现震动敲击。可通过电磁吸合实现震动敲击，并可根据动态重力感应器的数据来判断探锤表面粘着物是否消除。
50.此外，在移动小车1-2的上表面固定有取盖装置6，取盖装置6整体随着移动小车1-2的移动进行移动取盖和放盖。取盖装置6包括支柱6-1和电磁线圈6-2，电磁线圈6-2固定在支柱6-1顶部。
51.用于实现检测系统智能控制的控制柜7可固定安装在支撑组件1上。
52.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统，其特征在于，包括：支撑组件(1)：用于支撑起一定高度；升降组件(2)：所述升降组件(2)包括升降辊(2-1)、升降缆(2-2)、伺服电机(2-3)、旋转编码器和动态重力感应器；所述升降辊(2-1)安装在所述支撑组件(1)的顶端，且所述伺服电机(2-3)驱动连接于所述升降辊(2-1)并控制所述升降缆(2-2)上下移动，所述动态重力感应器和旋转编码器安装于所述伺服电机(2-3)的伺服电机轴处用于检测升降缆(2-2)的提升总重力和高度；探锤(3)：所述探锤(3)固定在所述升降缆(2-2)的末端并由升降缆(2-2)进行牵引实现上下移动；探锤(3)在上下移动的检测过程中动态重力感应器所检测到的升降缆(2-2)的提升总重力变化情况如下：q1、当探锤(3)在空气中悬浮时，空气浮力f固定，所述动态重力感应器将显示一个近似固定的重力数值g；q2、当探锤(3)进入渣层，渣层对探锤(3)的浮力f1随着探锤(3)浸没渣层的程度变化直至探锤(3)完全浸没在渣层中，所述动态重力感应器将显示一个近似固定的重力数值g1；q3、当探锤(3)进入熔锍层，熔锍对探锤(3)的浮力f2随着探锤(3)浸没熔锍的程度变化直至探锤(3)完全浸没在熔锍层中，所述动态重力感应器将显示一个近似固定的重力数值g2。2.根据权利要求1所述的一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统，其特征在于：所述支撑组件(1)包括滑轨底座(1-1)、移动小车(1-2)和立柱(1-3)，所述移动小车(1-2)移动安装在所述滑轨底座(1-1)上，所述立柱(1-3)竖直固定在所述移动小车(1-2)的上表面，所述升降辊(2-1)和伺服电机(2-3)固定在所述立柱(1-3)的顶端。3.根据权利要求2所述的一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统，其特征在于：所述立柱(1-3)和所述升降缆(2-2)之间连接有稳定支架(2-21)。4.根据权利要求3所述的一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统，其特征在于：所述稳定支架(2-21)上安装有红外光纤校位传感器(4)。5.根据权利要求2所述的一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统，其特征在于：所述移动小车(1-2)的上表面固定有震动夹(5)，所述震动夹(5)的内部具有震动腔(5-1)用于容纳探锤(3)，所述震动夹(5)通过电磁吸合实现震动敲击。6.根据权利要求1所述的一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统，其特征在于：所述移动小车(1-2)的上表面固定有取盖装置(6)，所述取盖装置(6)整体随着移动小车(1-2)的移动进行移动取盖和放盖。7.根据权利要求6所述的一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统，其特征在于：所述取盖装置(6)包括支柱(6-1)和电磁线圈(6-2)，所述电磁线圈(6-2)固定在支柱(6-1)顶部。8.根据权利要求2所述的一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统，其特征在于：所述立柱(1-3)的顶端固定有平板(1-4)，所述升降辊(2-1)和伺服电机(2-3)固定在所述平板(1-4)的上表面。9.根据权利要求8所述的一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统，其特征在于：所
述平板(1-4)和立柱(1-3)之间设置有加强筋板(1-5)。10.根据权利要求1所述的一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统，其特征在于：用于实现检测系统智能控制的控制柜(7)可固定安装在所述支撑组件(1)上。

技术总结
本发明涉及冶金辅助软检测器材技术领域，其公开了一种可实现熔炼炉熔锍和渣界面的检测系统，解决了目前手动测量效率低且冷却后测量的方式存在延迟测量的技术问题，包括：支撑组件，用于支撑起一定高度；升降组件，所述升降组件包括升降辊、升降缆、伺服电机和动态重力感应器；所述升降辊安装在所述支撑组件的顶端，且所述伺服电机驱动连接于所述升降辊并控制所述升降缆上下移动，所述动态重力感应器安装于所述伺服电机的伺服电机轴处用于检测升降缆的提升总重力，探锤，所述探锤固定在所述升降缆的末端并由升降缆进行牵引实现上下移动。根据以上技术方案，实现自动化快速了解熔炼炉炉内熔锍与冶炼渣的界面，提高侧吹熔炼工艺控制水平。艺控制水平。艺控制水平。


技术研发人员：时大卫 高洪波 张羲文 唐爱明 李前进 童小海
受保护的技术使用者：北京世通科创技术有限公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/7/18