專利名稱：自動測量kr攪拌頭插入深度的系統和方法
技術領域：
本發明特別涉及一種自動測量KR法鐵水預脫硫用攪拌頭插入深度的系統和方法，屬鐵水預處理領域。
背景技術：
眾所周知，對于絕大部分鋼種來說，鋼中的硫元素為有害雜質元素，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。與轉爐爐內及鋼包精煉爐脫硫相比，爐外鐵水預脫硫具有效率高、成本低等諸多優勢， 是優選的脫硫工藝?，F代鋼鐵廠廣泛使用的鐵水預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、成本低等優點，故而成為了生產低硫和超低硫鋼種的首選脫硫工藝。對于KR攪拌法鐵水預脫硫工藝，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、攪拌頭旋轉速度以及攪拌時間等。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條件，不能發揮出KR的動力學優勢，從而不能獲得良好的脫硫效果。因此，準確測量攪拌頭插入深度對確保良好的攪拌效果至關重要。隨著江蘇沙鋼集團日益增多的高品質鋼種的開發和生產，低硫和超低硫鋼種的生產比例也隨之增加。在綜合調研和評估的基礎上，江蘇沙鋼集團在新建的宏發煉鋼廠二車間引進了 KR鐵水預脫硫工藝。設備供應商為沙鋼集團提供的KR攪拌頭插入深度的測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，但在實際生產中難以實現。因此，尋找高效可靠且能自動測量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。

發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種可以自動測量KR攪拌頭插入深度的方法及系統，從而實現準確測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。為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案—種自動測量KR攪拌頭插入深度的系統，其特征在于，它包括用以帶動攪拌頭在豎直方向上運動的升降機構；至少可在攪拌頭下降過程中實時監測攪拌頭重量的稱重裝置；至少可在攪拌頭下降過程中實時監測攪拌頭與一參考面相對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時傳輸的攪拌頭重量信號和位置信號，并控制所述升降機構的控制單元。進一步的，所述升降機構包括攪拌頭升降小車，所述升降小車上安裝有復數根繩索，該復數根繩索下端經至少一稱重裝置懸掛連接所述攪拌頭。優選的，所述升降小車上對稱安裝有兩根鋼絲繩，每一鋼絲繩下端分別經一稱重裝置與攪拌頭連接。優選的，所述位移傳感裝置包括位移編碼器。尤為優選的，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算機系統。一種自動測量KR攪拌頭插入深度的方法，其是通過如上所述自動測量KR攪拌頭插入深度的系統實現的，其特征在于，該方法為在以升降機構帶動攪拌頭下降過程中，以位移傳感裝置及稱重裝置分別實時監測攪拌頭的位置變化情況及重量變化情況，在攪拌頭重量發生突變時，記錄此時攪拌頭高度， 即為鐵水液面位置，而后藉由控制單元設定攪拌頭插入深度，并控制升降機構帶動攪拌頭自動下降至處理高度。具體而言，所述位移傳感器所監測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，稱重裝置所監測到的重量不會出現明顯的變化，攪拌頭下降過程中，如果攪拌頭下端面接觸到鐵水液面，則攪拌頭會受到浮力的作用，此時，稱重裝置所監測到的重量就會發生突變。根據這一基本原理，可以認為，稱重裝置所檢測到的攪拌頭重量發生突變時的攪拌頭高度即為鐵水液面的高度。因此，記錄該發生突變時刻的攪拌頭高度，可自動準確測量攪拌頭接觸鐵水液面時的高度Hs，在給定攪拌頭插入深度D的基礎上，藉由控制單元可實現攪拌頭自動準確地下降到處理高度He的功能。三者之間符合下列關系Hs-D = He。根據上述的基本原理和處理方法，可以實現自動準確測量KR攪拌頭插入深度的功能。更具體地說，本發明是通過監測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的初始高度，然后給定插入深度，通過計算出處理高度并自動控制攪拌頭的下降，從而實現自動測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。本發明設備結構簡單，易于操作，且工藝簡單，成本低廉，在實際生產中易于實現， 能夠確保準確測量KR攪拌頭的插入深度，尤其適用于KR鐵水預處理工藝。


圖1為本發明所涉及裝置的連接示意圖。圖2為攪拌頭插入深度對鐵水脫硫效果的影響示意圖。圖3為本發明的基本原理示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖及一較佳實施例對本發明的技術方案作詳細說明。參閱圖1，該自動測量KR攪拌頭插入深度的系統包括設置在升降小車導軌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有稱重裝置5，同時，升降小車上還設有位移傳感器4，該稱重裝置和位移傳感器分別與計算機系統2連接，所述升降小車由計算機系統控制。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，藉由該系統自動測量KR攪拌頭插入深度的方法為在升降小車帶動攪拌頭下降過程中a.以稱重裝置實時監測和記錄鋼絲繩上的重量，即攪拌頭的重量；b.以位移編碼器實時監測和記錄攪拌頭下端面距離參考面的高度；c.以計算機系統接收并記錄稱重裝置和位移編碼器實時傳輸的攪拌頭重量和高度信號，并形成可顯示攪拌頭重量和高度變化趨勢的歷史趨勢曲線圖；d.記錄攪拌頭下降過程中鋼絲繩上的重量發生突變時刻的攪拌頭高度，此時的攪拌頭高度即為攪拌頭下端面接觸鐵水液面時的高度，定義為液面高度Hs ；e.由工作人員通過計算機系統給定攪拌頭的插入深度D，在上述的液面高度Hs 的基礎上，控制升降小車帶動攪拌頭繼續自動下降高度D至處理高度He，處理高度He = Hs-D ；f.攪拌結束后，由操作人員控制升降小車帶動攪拌頭上升，且必須保證攪拌頭下端面完全離開鐵水包的上沿，防止鐵水包車運行至調離位過程中鐵水包與攪拌頭發生碰撞，等待下一次的處理。上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的認識能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍，凡根據本發明精神實質所作的等效變化或者修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種自動測量KR攪拌頭插入深度的系統，其特征在于，它包括用以帶動攪拌頭在豎直方向上運動的升降機構；至少可在攪拌頭下降過程中實時監測攪拌頭重量的稱重裝置；至少可在攪拌頭下降過程中實時監測攪拌頭與一參考面相對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時傳輸的攪拌頭重量信號和位置信號，并控制所述升降機構的控制單元。
2.根據權利要求1所述的自動測量KR攪拌頭插入深度的系統，其特征在于所述升降機構包括攪拌頭升降小車，所述升降小車上安裝有復數根繩索，該復數根繩索下端經至少一稱重裝置懸掛連接所述攪拌頭。
3.根據權利要求2所述的自動測量KR攪拌頭插入深度的系統，其特征在于所述升降小車上對稱安裝有兩根鋼絲繩，每一鋼絲繩下端分別經一稱重裝置與攪拌頭連接。
4.根據權利要求1所述的自動測量KR攪拌頭插入深度的系統，其特征在于所述位移傳感裝置包括位移編碼器。
5.根據權利要求4所述的自動測量KR攪拌頭插入深度的系統，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.根據權利要求1所述的自動測量KR攪拌頭插入深度的系統，其特征在于所述控制單元采用計算機系統。
7.一種自動測量KR攪拌頭插入深度的方法，其是通過如權利要求1所述自動測量KR 攪拌頭插入深度的系統實現的，其特征在于，該方法為在以升降機構帶動攪拌頭下降過程中，以位移傳感裝置及稱重裝置分別實時監測攪拌頭的位置變化情況及重量變化情況，在攪拌頭重量發生突變時，記錄此時攪拌頭高度，即為鐵水液面位置，而后藉由控制單元設定攪拌頭插入深度，并控制升降機構帶動攪拌頭自動下降至處理高度。
8.根據權利要求7所述的自動測量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測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
本發明涉及一種自動測量KR攪拌頭插入深度的系統及方法。該系統包括用以帶動攪拌頭在豎直方向上運動的升降機構，分別在攪拌頭下降過程中實時監測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時傳輸的攪拌頭重量信號和位置信號、并控制升降機構的控制單元。該方法是基于浮力作用的基本原理，通過監測攪拌頭在下降過程中的重量變化，自動準確測量出攪拌頭接觸鐵水液面時的高度位置，然后給定插入深度，并自動控制攪拌頭下降至處理高度，實現攪拌頭插入深度的自動測量。本發明設備簡單，工藝簡潔，成本低廉，易于實現，能夠準確測量KR攪拌頭的插入深度，確保在KR攪拌工藝中實現良好脫硫效果。
文檔編號C21C1/02GK102410827SQ201110204090
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月21日 優先權日2011年7月21日
發明者余洲, 劉飛, 夏奇, 楊金莉, 鄒長東 申請人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司