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1、(10)申请公布号 CN 103045795 A (43)申请公布日 2013.04.17 CN 103045795 A *CN103045795A* (21)申请号 201310030200.7 (22)申请日 2013.01.25 C21C 5/46(2006.01) C21C 5/30(2006.01) (71)申请人 中冶京诚工程技术有限公司 地址 100176 北京市大兴区北京经济技术开 发区建安街 7 号 (72)发明人 张茂林 常海 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 任默闻 (54) 发明名称 转炉副枪液位测量系统 (57) 摘要 本发明提。
2、供一种转炉副枪液位测量系统， 包 括副枪、 补偿导线、 信号处理器、 提升马达以及可 编程逻辑控制器 PLC， 所述的副枪用于插入转炉 时实时采集炉膛内的反馈电压， 并通过所述的补 偿导线将所述的反馈电压发送至所述的信号处理 器 ； 所述的提升马达， 内部设置有编码器， 用于实 时采集所述的复合式探头插入转炉的运行高度 ； 所述的 PLC， 用于将所述的运行高度发送至所述 的信号处理器 ； 所述的信号处理器， 用于根据所 述的运行高度以及所述的反馈电压确定出熔池液 位的高度以及渣层厚度。解决了现有技术中的电 极型 / 定氧型测液位探头测量成功率低的技术问 题， 且有利于提高炼钢效率， 降低成本。
3、， 节能降耗。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/1 页 2 1. 一种转炉副枪液位测量系统， 其特征是， 所述的转炉副枪液位测量系统具体包括副 枪 （1） 、 与所述的副枪相连接的补偿导线 （2） 、 信号处理器 （3） 、 与所述的副枪相连接的提升 马达 （4） 以及可编程逻辑控制器 PLC（5） ， 其中， 所述的副枪 （1） ， 包括枪体 （11） 以及复合式探头 （12） ， 所述的复合式探头 （12） 包 括外套管 （121） 、。
4、 信号输出插件 （122） 、 设置在所述的外套管 （121） 内的铁芯 （123） 以及线圈 （124） ， 所述的线圈 （124） 缠绕所述的铁芯 （123） 且与所述的信号输出插件 （122） 相连接， 所 述的副枪 （1） 用于插入转炉时实时采集炉膛内的反馈电压， 并通过所述的补偿导线 （2） 将 所述的反馈电压发送至所述的信号处理器 （3） ； 所述的提升马达 （4） ， 内部设置有编码器 （41） ， 用于实时采集所述的复合式探头 （12） 插入转炉的运行高度 ； 所述的 PLC（5） ， 用于将所述的运行高度发送至所述的信号处理器 （3） ； 所述的信号处理器 （3） ， 用于根。
5、据所述的运行高度以及所述的反馈电压确定出熔池液 位的高度以及渣层厚度。 2. 根据权利要求 1 所述的转炉副枪液位测量系统， 其特征是， 所述的线圈 （124） 以及所 述的铁芯 （123） 固定在所述的外套管 （121） 的内壁上。 3. 根据权利要求 1 所述的转炉副枪液位测量系统， 其特征是， 所述的线圈 （124） 表面涂 有绝缘层。 4. 根据权利要求 3 所述的转炉副枪液位测量系统， 其特征是， 所述的线圈 （124） 为铜 线。 5. 根据权利要求 1 所述的转炉副枪液位测量系统， 其特征是， 所述的转炉副枪液位测 量系统还包括与所述的信号处理器 （3） 相连接的显示装置 （6）。
6、 ， 用于实时显示并存储所述 的反馈电压、 运行高度、 熔池液位的高度以及渣层厚度。 6. 根据权利要求 5 所述的转炉副枪液位测量系统， 其特征是， 所述的显示装置 （6） 为计 算机。 7. 根据权利要求 1 所述的转炉副枪液位测量系统， 其特征是， 所述的信号处理器具体 包括 ： 曲线绘制单元， 用于根据所述的运行高度以及所述的反馈电压绘制电压 - 高度曲线 ； 跃变点确定单元， 用于分析所述的电压 - 高度曲线， 确定出跃变点 ； 熔池液位高度确定单元， 用于根据所述的跃变点确定所述的熔池液位的高度 ； 渣层厚度确定单元， 用于根据所述的跃变点确定出渣层厚度。 权 利 要 求 书 CN。
7、 103045795 A 2 1/5 页 3 转炉副枪液位测量系统 技术领域 0001 本发明关于转炉测量技术领域， 特别是关于转炉副枪钢水冶炼的测量技术， 具体 的讲是一种转炉副枪液位测量系统。 背景技术 0002 转炉副枪可用在钢水冶炼过程中， 它从转炉中获取实际数据， 可以检测钢水熔池 和凝固温度， 氧含量和熔池液位高度， 可在转炉处于直立位置时进行钢水取样， 而无需中断 吹氧过程， 这对于保持冶炼过程稳定具有极大的意义。 转炉内熔池铁水液面的位置， 是决定 氧枪吹炼高度和副枪测定位置的前提， 需根据工艺要求的氧枪高度和副枪插入深度对吹炼 过程进行控制和测定。 因此， 铁水液面位置数值准。
8、确与否， 直接影响转炉炼钢过程和钢的质 量。 0003 现有技术中， 转炉副枪一般通过其上的复合探头来测量钢水液面， 复合探头主要 有如下两种形式 ： 一种是在探头前装设有两个电极， 当探头与金属液面接触时即导通电路， 根据副枪此时的枪位， 测量出熔池液面值 ； 一种是采用定氧探头， 当探头经过钢液 - 渣层界 面时， 钢液温度及氧活度产生跃变， 利用氧势变化及此时副枪的枪位确定出钢液面。 0004 副枪系统使用的上述两种测液位探头存在如下技术问题 ： 测量的成功率均很低， 而且无法测量出熔池中渣层的厚度。 通常电极型液位探头测成率约40%， 定氧型液位探头测 成率约 60%-80%， 如此势。
9、必会增加炼钢生产成本， 降低了生产效率， 上述两种形式的测液位 探头均不能很好的满足副枪功能的要求。 发明内容 0005 为了克服现有技术存在的上述问题， 本发明提供了一种转炉副枪液位测量系统， 通过将铁心线圈集成在副枪复合型探头中， 解决了现有技术中的电极型 / 定氧型测液位探 头测量成功率低的技术问题， 且有利于提高炼钢效率， 降低成本， 节能降耗。 0006 本发明的目的是， 提供一种转炉副枪液位测量系统， 所述的转炉副枪液位测量系 统具体包括副枪 1、 与所述的副枪相连接的补偿导线 2、 信号处理器 3、 与所述的副枪相连接 的提升马达 4 以及可编程逻辑控制器 PLC5， 其中， 所。
10、述的副枪 1， 包括枪体 11 以及复合式探 头 12， 所述的复合式探头 12 包括外套管 121、 信号输出插件 122、 设置在所述的外套管 121 内的铁芯123以及线圈124， 所述的线圈124缠绕所述的铁芯123且与所述的信号输出插件 122 相连接， 所述的副枪 1 用于插入转炉时实时采集炉膛内的反馈电压， 并通过所述的补偿 导线 2 将所述的反馈电压发送至所述的信号处理器 3 ； 所述的提升马达 4， 内部设置有编码 器 41， 用于实时采集所述的复合式探头 12 插入转炉的运行高度 ； 所述的 PLC5， 用于将所述 的运行高度发送至所述的信号处理器 3 ； 所述的信号处理器。
11、 3， 用于根据所述的运行高度以 及所述的反馈电压确定出熔池液位的高度以及渣层厚度。 0007 优选的， 所述的线圈 124 以及所述的铁芯 123 固定在所述的外套管 121 的内壁上。 0008 优选的， 所述的线圈 124 表面涂有绝缘层。 说 明 书 CN 103045795 A 3 2/5 页 4 0009 优选的， 所述的线圈 124 为铜线。 0010 优选的， 所述的转炉副枪液位测量系统还包括与所述的信号处理器 3 相连接的显 示装置 6， 用于实时显示并存储所述的反馈电压、 运行高度、 熔池液位的高度以及渣层厚度。 0011 优选的， 所述的显示装置 6 为计算机。 0012。
12、 优选的， 所述的信号处理器具体包括 ： 曲线绘制单元， 用于根据所述的运行高度以 及所述的反馈电压绘制电压 - 高度曲线 ； 跃变点确定单元， 用于分析所述的电压 - 高度曲 线， 确定出跃变点 ； 熔池液位高度确定单元， 用于根据所述的跃变点确定所述的熔池液位的 高度 ； 渣层厚度确定单元， 用于根据所述的跃变点确定出渣层厚度。 0013 本发明的有益效果在于， 提供了一种转炉副枪液位测量系统， 通过将铁心线圈集 成在副枪复合型探头中， 解决了现有技术中的电极型 / 定氧型测液位探头测量成功率低的 技术问题， 有利于提高炼钢效率， 降低成本， 节能降耗， 且效果稳定， 测成率高， 不仅能准。
13、确 地测量出钢水液面高度， 也能准确的测量出渣层厚度。 附图说明 0014 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可 以根据这些附图获得其他的附图。 0015 图 1 为本发明实施例提供的一种转炉副枪液位测量系统的结构示意图 ； 0016 图 2 为本发明实施例提供的一种转炉副枪液位测量系统中复合式探头的连接示 意图 ； 0017 图 3 为本发明实施例提供的一种转炉副枪液位测量系统中信号处理。
14、器的结构框 图 ； 0018 图 4 为根据反馈电压以及运行高度绘制出电压 - 高度的关系曲线图。 具体实施方式 0019 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0020 本发明的主要目的在于， 克服现有技术的副枪测液位探头存在的局限性， 而提供 一种新的转炉副枪液位测量系统， 所要解决的技术问题是使其具有高测成率的测量钢水液 位功能， 同时也能准确的测。
15、定出液面渣层厚度， 从而更加适于实用。 0021 图 1 为本发明实施例提供的一种转炉副枪液位测量系统的结构示意图， 由图 1 可 知， 本发明提供的一种转炉副枪液位测量系统具体包括副枪 1、 与所述的副枪相连接的补偿 导线 2、 信号处理器 3、 与所述的副枪相连接的提升马达 4 以及可编程逻辑控制器 PLC5 ； 0022 所述的副枪 1， 用于插入转炉时实时采集炉膛内的反馈电压， 并通过所述的补偿导 线 2 将所述的反馈电压发送至所述的信号处理器 3 ； 0023 所述的提升马达 4， 内部设置有编码器 41， 用于实时采集所述的复合式探头 12 插 说 明 书 CN 103045795。
16、 A 4 3/5 页 5 入转炉的运行高度 ； 0024 所述的 PLC5， 用于将所述的运行高度发送至所述的信号处理器 3 ； 0025 所述的信号处理器 3， 用于根据所述的运行高度以及所述的反馈电压确定出熔池 液位的高度以及渣层厚度。 0026 图 2 为本发明实施例提供的一种转炉副枪液位测量系统中复合式探头的连接示 意图， 由图 1、 图 2 可知， 所述的副枪 1 具体包括枪体 11 以及复合式探头 12， 其中， 所述的复 合式探头 12 包括外套管 121、 信号输出插件 122、 设置在所述的外套管 121 内的铁芯 123 以 及线圈 124， 所述的线圈 124 缠绕所述的。
17、铁芯 123 且与所述的信号输出插件 122 相连接。 0027 在本发明的其他实施方式中， 所述的线圈 124 表面可涂有绝缘层， 更具体的， 所述 的线圈 124 可为铜线， 形成铁心线圈， 其轴线平行于复合式探头的中心线， 铁芯和线圈固定 于副枪探头外套管 121 的内腔端部， 在具体的实施方式中， 可由水泥将其粘在外套管 11 的 内壁上。 0028 图 3 为本发明实施例提供的一种转炉副枪液位测量系统中信号处理器的结构框 图， 由图 3 可知， 所述的信号处理器具体包括 ： 0029 曲线绘制单元 301， 用于根据所述的运行高度以及所述的反馈电压绘制电压 - 高 度曲线 ； 003。
18、0 跃变点确定单元 302， 用于分析所述的电压 - 高度曲线， 确定出跃变点。 0031 熔池液位高度确定单元 303， 用于根据所述的跃变点确定所述的熔池液位的高度。 0032 渣层厚度确定单元 304， 用于根据所述的跃变点确定出渣层厚度。 0033 对于转炉而言， 转炉炉膛内氛围从上至下分别为空气层、 渣层以及钢液层。 当副枪 探头在空气中下降时， 此时采集的反馈电压接近于一恒定值， 设为 A。当副枪的复合式探头 由空气层进入渣层区域时， 反馈电压将出现跃变， 设此时的运行高度为 H1， 当复合式探头进 入渣层区域并在渣层区域内下降时， 反馈电压数值基本保持不变， 设复合式探头在渣层区。
19、 域的反馈电压为 B。当复合式探头由渣层进入到钢液层时， 反馈电压会出现第二次跃变， 设 此时的运行高度为 H2， 当复合式探头进入钢液区域并在钢液区域内下降时， 此时对应的反 馈电压的数值基本保持不变， 设为 C。因此， 根据反馈电压以及运行高度可以绘制电压 - 高 度曲线， 并通过分析电压 - 高度曲线确定出发生跃变的跃变点。根据跃变点即可确定出熔 池液位高度以及渣层厚度。在该实施方式中， 熔池液位高度为 H2， 渣层厚度为 H1-H2。 0034 在本发明的其他实施方式中， 所述的转炉副枪液位测量系统还包括与所述的信号 处理器 3 相连接的显示装置 6， 用于实时显示并存储所述的反馈电压。
20、、 运行高度、 熔池液位 的高度以及渣层厚度。在具体的实际应用中， 所述的显示装置 6 可通过具有存储及显示功 能的其他设备来实现， 诸如计算机。 如此， 可通过显示装置实时查看不同时期的熔池液位的 高度以及渣层厚度。 0035 下面结合具体的实施例， 详细介绍本发明提供的一种转炉副枪液位测量系统。在 具体的实施例中， 要测量副枪液位， 还需要配备的设备有副枪升降系统、 副枪水平移位及探 头拆装系统等成套副枪设备设施， 副枪升降系统负责副枪及探头升降动作使探头插入、 离 开熔池， 水平移位系统负责将副枪及探头移至装卸位， 利用探头拆装装置在装卸位完成副 枪探头的更换作业。该液位测量探头相当于对。
21、原有副枪系统功能的完善， 所以此处仅简单 描述了原副枪系统与副枪探头的工作关系。 说 明 书 CN 103045795 A 5 4/5 页 6 0036 本发明提供的转炉副枪液位测量系统， 在该实施例中的工作过程如下 ： 0037 1、 副枪开始测量工作时， 复合式探头随副枪向转炉炉膛内插入 ； 0038 2、 当复合式探头在空气中下降时， 复合式探头的反馈电压值是一个恒定值。 0039 3、 复合式探头离开空气层进入渣层区域时， 反馈电压将出现跃变， 此时提升马达 采集副枪的运行高度为 8.710 米， 反馈电压的数值跃变减小， 之后复合式探头在渣层区域 内下降时， 该数值基本保持不变。 0。
22、040 4、 当复合式探头由渣层进入到钢液时， 反馈电压值将出现第二次跃变， 此时提升 马达采集副枪的运行高度为 8.290 米， 反馈电压的数值再次跃变减小， 之后复合式探头在 钢液内运行， 反馈电压基本保持不变， 直至副枪开始提升。 0041 5、 副枪通过补偿导线将反馈电压发送至信号处理装置， 信号处理装置在连续记录 反馈电压变化的同时， 也通过 PLC 记录副枪的运行高度， 从而根据反馈电压以及运行高度 绘制出电压 - 高度的关系曲线图， 如图 4 所示。 0042 6、 信号处理装置自动对图 4 中的曲线图进行分析， 确定出两次跃变点出现的位 置， 分别为图 4 中所示的跃变点一和跃。
23、变点二， 根据该跃变点得出熔池液位高度为 8.290 米， 渣层厚度为 0.420 米。 0043 7、 信号处理装置将熔池液位高度以及渣层厚度发送至显示装置即计算机， 由计算 机进行存储并显示。 0044 由上述的测量结果可知， 本次进行的测量过程， 验证了本发明提供的一种转炉副 枪液位测量系统， 适应性强， 能够精准地测量出转炉熔池渣层厚度、 钢水液面高度， 并且测 量成功率可达 90% 以上， 有利于提高炼钢效率， 降低成本， 节能降耗。此外， 本发明转炉副枪 液位测量系统中的复合式探头还可分别集成到测温取样定碳 TSC、 测温取样定氧 TSO、 测温 取样 TS 等复合探头中， 以满足。
24、钢厂工艺需要。 0045 因此， 本发明提供的一种转炉副枪液位测量系统， 通过将铁心线圈集成在副枪复 合型探头中， 与现有技术中的电极型 / 定氧型测液位探头相比， 不但解决了现有技术中的 电极型 / 定氧型测液位探头测量成功率低的技术问题， 而且有利于提高炼钢效率， 降低成 本， 节能降耗， 效果稳定， 测成率高， 不仅能准确地测量出钢水液面高度， 也能准确的测量出 渣层厚度。 0046 此外， 本发明提供的一种转炉副枪液位测量系统， 可集成在各种类型的副枪复合 型探头中， 适应性强， 能够精准地测量出转炉熔池渣层厚度、 钢水液面高度， 并且测量成功 率可达 90% 以上， 有利于提高炼钢效。
25、率， 降低成本， 节能降耗。 0047 综上所述， 本发明提供的一种转炉副枪液位测量系统， 具有如下技术效果 ： 0048 （1） 本发明的转炉副枪液位测量系统效果稳定， 测成率高， 不仅能准确地测量出钢 水液面高度， 也能准确的测量出渣层厚度 ； 0049 （2） 本发明的转炉副枪液位测量系统对钢液面及渣层厚度测量值准确稳定， 有利 于操作人员掌握转炉内衬情况， 及时维护炉衬， 提高转炉生产效率 ； 0050 （3） 本发明的转炉副枪液位测量系统适应性广， 可以与各种副枪复合探头集合， 以 满足冶炼需求。 0051 本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想 ； 同时， 对于本领域的一般技术人员， 说 明 书 CN 103045795 A 6 5/5 页 7 依据本发明的思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处， 综上所述， 本说明书内 容不应理解为对本发明的限制。 说 明 书 CN 103045795 A 7 1/3 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103045795 A 8 2/3 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103045795 A 9 3/3 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 103045795 A 10 。