高炉焦炭取样机与高炉焦炭取样方法

摘要

一种高炉焦炭取样机与高炉焦炭取样方法。高炉焦炭取样机包含取样管、微波测距系统、取样控制系统与压缩率计算系统。取样管包含管体和活动式挡板。管体具有相对的两端部，而活动式挡板设置于管体中，以与管体端部形成容置空间来容置焦炭样本。在焦炭取样方法中，首先提供上述的取样管。接着，利用取样控制系统来控制取样管移动一段取样距离，以取得焦炭样本。然后，在取得焦炭样本时，利用微波测距系统来量测活动式挡板的挡板移动距离。然后，利用压缩率计算系统来根据取样距离和挡板移动距离计算焦炭样本的压缩率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高炉焦炭取样机和一种高炉焦炭取样方法，特别涉及一种可计算压缩率的高炉焦炭取样机和高炉焦炭取样方法。

背景技术

高炉为一种炼铁措施，原理为将含铁量50-60%的铁矿石，加入去除杂质用的熔剂，其中熔剂的主要成份为石灰石、硅石、萤石，再分层和焦炭一起装入高炉内。从高炉风口吹入高温热风，在高温下，焦炭中的碳燃烧生成一氧化碳并和铁矿石产生氧化还原反应，铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。

在此过程中，焦炭扮演着热源及还原剂的角色，而且还起着保持通风性的作用。当焦炭的粒度较大时，通风性较佳，有足够的氧使还原反应情况良好，而得到较佳的铁产量。当焦炭的粒度较小或呈粉末状时，通风性较差，缺少足够的氧而造成还原反应不良，得到较少的铁产量。因此，分析焦炭于高炉中的粒度分布与强度变化对高炉炉况的了解帮助很大。但现有的取样技术，例如：鼓风嘴取样机的光学式取样管料深量测技术，在取样时的钻推动作会对管内焦炭生压缩作用，且受到取样时的高浓度粉尘干扰而无法发挥量测功能，导致后续的焦炭压缩率计算严重错误，无法还原出取样料于高炉内的相对位置。

因此，需要一种高炉焦炭取样机和一种高炉焦炭取样方法，当从高炉中取出焦炭样本时，计算焦炭样本压缩率，以还原出焦炭样本于高炉内的相对位置。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种高炉焦炭取样机，当从高炉中取出焦炭样本时，计算焦炭样本压缩率，以还原出焦炭样本于高炉内的相对位置。

本发明的另一目的在于提供一种高炉焦炭取样方法，当从高炉中取出焦炭样本时，计算焦炭样本压缩率，以还原出焦炭样本于高炉内的相对位置。

根据本发明的一实施例，提供一种高炉焦炭取样机，包含取样管、微波测距系统、取样控制系统与压缩率计算系统。其中取样管用以从高炉中取出焦炭样本，此取样管包含具有相对第一端部和第二端部的管体与设置于管体中的活动式挡板，以与第一端部形成容置空间来容置焦炭样本，其中活动式挡板可沿着管体的延伸方向来移动。而微波测距系统邻设于取样管的第二端部，以利用微波来量测活动式挡板的挡板移动距离。取样控制系统，用以控制取样管移动取样距离来取得焦炭样本。压缩率计算系统，用以根据取样距离和挡板移动距离来计算焦炭样本的压缩率。

根据本发明的一实施例，提供一种高炉焦炭取样方法，用以从高炉中取出焦炭样本，此高炉焦炭取样方法包含提供取样管，其中取样管包含具有相对第一端部和第二端部的管体与设置于管体中的活动式挡板，以与第一端部形成容置空间来容置焦炭样本，其中活动式挡板可沿着管体的延伸方向来移动。控制取样管移动取样距离来从高炉中取得焦炭样本，并利用容置空间来容置焦炭样本。利用微波测距系统来发射微波至活动式挡板，以量测活动式挡板的挡板移动距离。根据取样距离和档板移动距离来计算焦炭样本的压缩率。

由本发明的实施例可知，本发明提供的高炉焦炭取样机和一种高炉焦炭取样方法克服了取样时的高浓度粉尘干扰来计算出焦炭样本的压缩率。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，上文例举数个较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

图1是示出根据本发明的实施例的高炉焦炭取样机的示意图。

图2是示出根据本发明的实施例的高炉焦炭取样机的示意图。

图3是示出根据本发明的实施例的高炉焦炭取样机的剖面图。

图4是示出根据本发明的实施例的高炉焦炭取样方法的步骤流程图。

图5是示出根据本发明的实施例的高炉焦炭取样方法的取样距离和挡板移动距离的曲线图。

具体实施方式

请参照图1，图1是示出根据本发明实施例的高炉焦炭取样机100的示意图，其包含取样管110、微波测距系统120、取样控制系统与压缩率计算系统(未示出)。请参照图2，取样人员控制取样机100进入高炉内部来取得焦炭样本，以分析高炉内的燃烧情形。高炉具有炉体210，其内布有焦炭220与铁矿石230。当焦炭与铁矿石进行反应时，空气会通过风口212送入至高炉内部，以提供焦炭与铁矿石反应所需的氧气。当高炉停炉时，取样人员便会控制取样机100透过风口212来取得焦炭样本。值得注意的是，当焦炭220与铁矿石230开始反应后，铁矿石230会变成铁水从高炉底部流出，因此当取样机100进入高炉内部取样时，高炉内应只剩下大部份的焦炭和部份未反应的铁矿石。

在取样过程中，取样控制系统控制取样管110往高炉内部方向移动取样距离D1(如图2所示，取样机100由尚未移动取样距离D1前的位置点A移动至位置点B)，来取得焦炭样本，但取样管110的钻推动作会对管内焦炭产生压缩作用，为了还原焦炭取样在高炉内的相对位置，本发明的一实施例利用压缩率计算系统来计算焦炭样本的压缩率。

请参照图3，图3是示出根据本发明实施例的高炉焦炭取样机100的局部剖面图，其中取样管110用以从高炉中取出焦炭样本，以供研究人员分析炉内的燃烧情形。此取样管110包含管体112和活动式档板116，此管体112具有第一端部112a与相对于第一端部的第二端部112b，其中第一端部112a邻近于高炉。在一实施例中，此管体112具有螺旋表面，此螺旋表面具有螺纹。取样控制系统驱动取样管110以螺旋的方式往高炉内部方向移动，以钻动高炉内部的焦炭并取得焦炭样本，其中此取样控制系统为油压驱动系统。活动式挡板116邻设于管体112的第一端部112a，并可沿着管体的延伸方向来移动。

当取样控制系统控制取样管110取得焦炭样本时，管体112的第一端部112a会在高炉内部的焦炭上钻孔，以装载所钻取的焦炭，并使管体112深入高炉内部的焦炭中。被钻取的焦炭会进由活动式挡板116与第一端部112a形成的容置空间，这些焦炭即为焦炭样本。

由于取样管110持续地钻取高炉内部的焦炭，且推动挡板需要一定程度的压力，因此当焦炭样本填满此容置空间但又有更多的焦炭样本进入取样管110时，这些焦炭样本会被压缩直到焦炭样本可提供足够的压力来推挤活动式挡板116，如此活动式挡板116便会往第二端部112b移动一段距离，此距离称为挡板移动距离D2。

此挡板移动距离D2可通过微波测距系统120测得。微波测距系统120邻设于管体112的第二端部114，微波测距系统120发射微波至活动式挡板116，以量测活动式档板116的挡板移动距离D2。为了还原焦炭取样在炉内的相对位置，压缩率计算系统根据取样距离D1与挡板移动距离D2来计算焦炭样本的压缩率(压缩率意指焦炭于管内受到推挤被压缩的比例)。在一实施例中，压缩率计算系统根据下列公式(1)来计算压缩率。

压缩率(%)=                                                ×100%    (1)

请参照图4，图4是示出根据本发明实施例的高炉焦炭取样方法的步骤流程图。在步骤410中，提供取样管。在步骤420中，控制此取样管100移动取样距离D1来从高炉中取得焦炭样本。由于活动式挡板116与第一端部112a形成容置空间，当取样控制系统控制取样管100取得焦炭样本时，进入此容置空间的焦炭样本推挤活动式挡板116，使活动式挡板116往第二端部112b移动。在此过程中，由于焦炭样本被压缩，而无法得知其原本位于高炉中的确切位置。在一实施例中，在步骤420中，取样控制系统控制取样管110取得焦炭样本，取样管110以螺旋方式前进取样距离D1进入高炉内取得焦炭样本，其中取样距离D1利用计算取样管110的旋转圈数，并根据旋转圈数与螺纹的螺距的乘积来计算取样距离D1。

在步骤430中，利用微波测距系统120发射微波至活动式挡板116，以量测活动式挡板116的挡板移动距离D2。此挡板移动距离D2为焦炭样本进入取样管110后，推挤活动式档板116所移动的距离。在步骤440中，根据取样距离D1与挡板移动距离D2来计算焦炭样本的压缩率，以供研究人员还原焦炭取样在高炉内的相对位置，其中取样距离D1与挡板移动距离D2的曲线图示出于图5中。

由本发明的实施例可知，本发明的优点为提供一种高炉焦炭取样机和一种高炉焦炭取样方法克服了取样时的高浓度粉尘干扰，以计算出焦炭的压缩率，如此研究人员即可利用计算焦炭压缩率而还原出焦炭取样于高炉内的相对位置。

虽然上文中已对本发明的数个实施例进行了揭露，但是这些实施例并非用以限定本发明，所属领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明作出各种的改变与变型，因此本发明的保护范围仅由后附的权利要求书进行限定。

附图标记列表

100： 取样机                                            110： 取样器

112： 管体                                                112a：第一端部

112b：第二端部                                        116： 活动式挡板

120： 微波测距系统                                210： 炉体

212： 风口                                                220： 焦炭

230： 铁矿石                                            400： 高炉焦炭取样方法

410： 提供取样管步骤                            420： 取得焦炭样本步骤

430： 挡板移动距计算离步骤                440： 压缩率计算步骤

A：   位置点                                             B：   位置点