一种高炉出铁沟侧壁厚度检测装置及其方法

摘要

本发明公开了一种高炉出铁沟侧壁厚度检测装置及其方法，该装置包括底座、测量杆、套筒、推动杆、轨迹板和带石笔的插销，所述套筒通过销轴与所述底座连接；所述测量杆插在所述套筒中，并可相对所述套筒滑动；所述推动杆和所述测量杆通过所述带石笔的插销连接，所述推动杆上设置有导向槽；所述轨迹板固定在所述底座上，所述轨迹板上设置有导向销，所述导向销置于所述导向槽内。通过本发明的高炉出铁沟侧壁厚度检测装置及其方法，可以方便、准确地检测高炉出铁沟侧壁厚度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种厚度检测装置及其方法，特别涉及一种高炉出铁沟侧壁厚度检测装置及其方法。

背景技术

高炉出铁沟的侧壁随着生产的进行，会渐渐熔损变薄，当其最薄处小于规定值时，则有被铁水烧穿的危险。一旦烧穿，铁水渗漏至炉台，直接影响到铁路、鱼雷罐、各类线路、除尘设备的运行，每次的损失都是巨大的。因此，准确检测出铁沟侧壁厚度，知晓其熔损速率，对安全受铁尤为重要。

由于高炉出铁沟只有单面有测量空间，另一面与炉台紧密结合，而且受高温铁水的影响，故一般的厚度检测装置无法用于高炉出铁沟侧壁厚度的测量。

在目前测量出铁沟侧壁厚度方面，主要靠人工用一根钢管对侧壁进行探测，其厚度值由于是根据操作人员进行人为估计，测量精度在60％左右，造成误差很大，影响对出铁沟工作状况的判断。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种高炉出铁沟侧壁厚度检测装置。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种高炉出铁沟侧壁厚度检测方法，采用上述高炉出铁沟侧壁厚度检测装置，对高炉出铁沟侧壁厚度进行准确测量。

为实现上述目的，本发明的高炉出铁沟侧壁厚度检测装置，包括底座、测量杆、套筒、推动杆、轨迹板和带石笔的插销，所述套筒通过销轴与所述底座连接；所述测量杆插在所述套筒中，并可相对所述套筒滑动；所述推动杆和所述测量杆通过所述带石笔的插销连接，所述推动杆上设置有导向槽；所述轨迹板固定在所述底座上，所述轨迹板上设置有导向销，所述导向销置于所述导向槽内。

所述套筒和底座之间设置有一拉紧弹簧。

所述测量杆由不锈钢管制成，外面包裹有耐高温层。

本发明的高炉出铁沟侧壁厚度检测方法，采用上述高炉出铁沟侧壁厚度检测装置，包括以下步骤：步骤一，将所述测量杆下端置于出铁沟侧壁的底部，推动所述推动杆，使测量杆下端沿着侧壁向上移动，直至侧壁顶端，同时，所述带石笔的插销上的石笔在所述轨迹板上记录所述带石笔的插销的轨迹线；步骤二，读取所述轨迹板上的所述带石笔的插销的轨迹线上各点的坐标，然后计算所述带石笔的插销的轨迹线对应的出铁沟侧壁上各点的坐标。步骤三，通过出铁沟侧壁上各点的坐标计算侧壁上各点的侧壁厚度。

优选的，还可以在所述步骤一之前，在轨迹板上预先刻画一根标准线和一根休止线，所述标准线为测量新的出铁钩侧壁厚度对应的轨迹，所述休止线为出铁钩侧壁厚度所允许的最小值对应的轨迹。

本发明的高炉出铁沟侧壁厚度检测装置，结构简单，使用方便。通过本发明的高炉出铁沟侧壁厚度检测装置及其方法，可以方便、准确地检测高炉出铁沟侧壁厚度，测量精度可以达到95％，可以准确掌握出铁沟的熔损状况，确保生产的正常进行。

附图说明

图1为本发明的高炉出铁沟侧壁厚度检测装置的示意图；

图2为侧壁厚度计算示意图。

具体实施方式

图1为本发明的高炉出铁沟侧壁厚度检测装置的示意图，如图1所示，本发明的高炉出铁沟侧壁厚度检测装置包括：底座1、测量杆2、套筒21、推动杆3、轨迹板4和带石笔的插销5。底座1固定在高炉出铁沟的炉台101上。

所述套筒21通过销轴22与所述底座1连接，所述套筒21可绕所述销轴22转动；所述测量杆2插在所述套筒21中，并可相对所述套筒21滑动；所述推动杆3和所述测量杆2通过所述带石笔的插销5连接，所述推动杆3上设置有导向槽31；所述轨迹板4固定在所述底座1上，所述轨迹板4上设置有导向销41，所述导向销41置于所述导向槽31内。

如图1所示，所述推动杆3和所述测量杆2构成一个二连杆机构，所述测量杆2的下端与高炉出铁沟侧壁100的内壁接触。为保证测量杆2与侧壁100的充分接触，所述套筒21和底座1之间设置有一拉紧弹簧6，所述套筒21的上端通过所述销轴22与底座1连接，销轴22作为套筒21转动的支点，套筒21的下端通过拉紧弹簧6与底座1连接。在推动推动杆3向左移动时，拉紧弹簧6还有助于测量杆2的向上移动。

本发明的高炉出铁沟侧壁厚度检测装置进行检测时，测量杆2的下端位于侧壁100的最下端，向左推动推动杆3，推动杆3带动测量杆2移动，测量杆2的下端沿侧壁100的表面向上移动，同时，位于所述测量杆2上端的所述带石笔的插销5上的石笔将测量杆2的移动轨迹画在轨迹板4上。所述轨迹板4上刻画网格线，用以记录测量杆2的移动轨迹。网格线的间距可根据需要设置，一般设置网格线的间距为50mm。

测量杆2由不锈钢管制成，最好采用耐高温的不锈钢材质。测量杆2外面包裹有耐高温层，所述耐高温层可以选用本行业常用的耐高温材料制成，例如由耐高温氧化铝材质制成。耐高温层的厚度为钢管半径，起到隔热作用，保证测量杆2不被高温铁水熔化。

图2为侧壁厚度计算示意图，下面结合图1和图2对本发明的高炉出铁沟侧壁厚度检测方法进行说明。以下说明是以一个常规的高炉出铁沟为例进行说明。

根据轨迹板4上的轨迹线L来进行侧壁100厚度的推算过程：

见图2，以套筒21的销轴22平面坐标的原点，测量杆2上端点A1的坐标为(x1，y1)，下端点A2坐标为(x2，y2)，上端点A1对应的就是所述带石笔的插销5的位置，下端点A2对应的就是侧壁100上的点的坐标，运用三角几何原理，进行轨迹方程推算，找到轨迹线L上的点对应的侧壁100上的点的位置：

由于：x1/d1＝x2/d2；

x1/d1＝y2/d2；

d＝d1+d2；

d1＝(x1²+y1²)^1/2

可以计算得出

x2＝(d-(x1²+y1²)^1/2)*x1/(x1²+y1²)^1/2

y2＝(d-(x1²+y1²)^1/2)*y1/(x1²+y1²)^1/2

其中，d——为测量杆2的长度；

d1——测量杆2上端点A1至原点的长度；

d2——测量杆上端点A2至原点的长度；

为了对侧壁100的熔损状况进行初步的判断，可以在轨迹板4上预先刻画一根标准线L1和休止线L2，标准线L1为测量新的出铁钩侧壁厚度对应的轨迹，常规的新的出铁钩侧壁厚度为280mm；休止线L2为出铁钩侧壁厚度所允许的最小值对应的轨迹。超过休止线L2时，即超过出铁钩侧壁厚度所允许的最小值时，侧壁100有被高温铁水烧穿的危险，此时必须把这条出铁沟停下来，不再放铁水。一般侧壁100的厚度小于100mm，出铁沟必须休止。图中休止线L2对应的侧壁100厚度为100mm。可以从初步判断中找出最接近休止线L2的点，越接近休止线L2，熔损越严重，如果超出休止线L2，出铁沟必须休止。

标准线L1和休止线L2的轨迹方程采用下列方法推算：

由于tanθ＝x1/y1＝x2/y2

d2＝(x2²+y2²)^1/2

由以上各式，可得：

x1＝x2×(d-(x2²+(x2×tanθ)²)^1/2)/(x2²+(x2×tanθ)²)^1/2

y1＝x2×tanθ×(d-(x2²+(x2×tanθ)²)^1/2)/(x2²+(x2×tanθ)²)^1/2

其中，d——为测量杆2的长度；

d2——测量杆上端点A2至原点的长度；

θ——为测量杆2与坐标X轴的夹角，是变量，0°＜θ＜90°，θ值的范围与底座1的高度及出铁沟的深度有关；

图2中：

m——为出铁沟侧壁100内壁边缘到坐标原点的水平距离；

n——为出铁沟侧壁100外壁边缘到坐标原点的水平距离，是固定值。

对于通常的出铁沟，可以取d＝1500mm，n＝500mm，常规的新的出铁钩侧壁厚度为280mm，常规的出铁钩侧壁厚度所允许的最小值为100mm。

当x2＝n-280＝220mm时，可推算出标准线L1的轨迹方程为

x＝220×(1500-(220²+(220×tanθ)²)^1/2)/(220²+(220×tanθ)²)^1/2

y＝220×tgθ×(1500-(220²+(220×tanθ)²)^1/2)/(220²+(220×tanθ)²)^1/2

当x2＝n-100＝400mm时，可推算出休止线L2的轨迹方程为

x＝400×(1500-(400²+(400×tanθ)²)^1/2)/(400²+(400×tanθ)²)^1/2

y＝400×tgθ×(1500-(400²+(400×tanθ)²)^1/2)/(400²+(400×tanθ)²)^1/2

根据θ值的变化，将其代入上述轨迹方程，计算出A1的坐标，就可以画出标准线L1和休止线L2的轨迹线。

采用本发明的高炉出铁沟侧壁厚度检测装置的检测方法如下：

(1)测量时，测量杆2下端置于出铁沟侧壁100的底部，手握推动杆3向前用力，测量杆2将沿着侧壁100向上移动，直至侧壁100顶端，同时，所述带石笔的插销5上的石笔会记录测量杆2上端A1点即所述带石笔的插销5的运动轨迹线L。

从轨迹板4上读取A1的轨迹线L的坐标，记录在表一中：

表一(单位：mm)

(2)熔损位置的判断

将表一中A1点坐标(x1，y1)坐标代入前面推算的公式x2＝(d-(x1²+y1²)^1/2)*x1/(x1²+y1²)^1/2、y2＝(d-(x1²+y1²)^1/2)*y1/(x1²+y1²)^1/2中，求出A2(x2，y2)的坐标，记录在表二中。

表二(单位：mm)

由于当测量杆2的上端点A1到达休止线L2上时，该点对应的测量杆A2的坐标X2的值为400mm，因此，观察上述表二中的X2值，在不超过400mm的情况下，最接近400mm的点为熔损最严重部位，通过Y2就可以找到该点在侧壁100上的位置。以第25天为例，熔损最严重部位的坐标为(398，692)。

为了快速找到熔损最严重部位，可以先通过轨迹板4上的测量杆2上端点A1的轨迹线L找出与休止线L2最接近的点，读取该点的坐标；然后计算出对应的测量杆2下端点A2的坐标，也就是对应的侧壁100上的点的位置。

(3)侧壁熔损速率的计算

出铁沟在受铁过程中，其熔损速率受耐材质量、渣铁流动性等因素的影响而发生变化，在使用初期熔损速率很小，随着通铁量的增加，熔损速率会逐渐加快。

根据表二中的数据，可计算出铁沟侧壁每天的熔损量Δx2＝(当天的x2值)-(前一天的x2)。此外，通过轨迹板4上的每天记录的轨迹线L，可以观察侧壁熔损变化规律。

通过每天的熔损量，可以知道熔损速率。对熔损速率进行密切跟踪，并采取相应的处理措施，可以有效地确保安全受铁。