Устройство контроля распределения шихтовых материалов в оборудовании засыпного аппарата доменной печи Советский патент 1983 года по МПК C21B7/24 

Изобретение относится к черной металлургии, ч частности к исследованию работы доменной печи по распре делению шихтовых материалов, например, в оборудовании загрузочного уст ройства. Известно опрЬделение распределения материалов в межконусном пространстве, включающее отбор проб подаю щих с малого конуса материалов в раз личных местах по окружности над боль шим конусом. При этом устройство содержит опорное кольцо, размещенное на штанге большого конуса, и установленные на нем пробоотборники в ви де рамок с мешками. Для достижения достоверности определения необходимо, чтобы ширина от секаемого потока была не меньше определенной величины и чтобы весь отсекаемый материал .оказался в соответствующих мешках. Во избежание переполнения мешков материалами пробы они изготавливаются заведомо большего объема. При переполнении мешков резко снижается достоверность отобранных проб 1 3. Недостатками при этом являются большая трудоемкость установки рамок с мешками в межконусмом пространстве и извлечения отобранных проб. Другим недостатком является то, что этот спо соб может быть использован только при задувках вновь построенных печей, так как попадание в межконусное прост ранство окиси углерода при отборах недопустимо. Известно устройство контроля распределения материалов в воронке малого конуса доменнсм1 печи, содержащее опорное кольцо и прикрепленные к нему пробоотборники, выполненные в виде емкостей, снабженных крышками, установленными шдрнирно с возможностью поворота внутрь емкости. Определение распределения материалов этим устройством производят путем отбора проб с разной глубины массы, сформировавшихся материалов и в различных секторах по окружности малого конуса. Для отбора проб в местах, подлежащих заполнению материалами, предварительно помещают пробоотборники. Отобранные пробы классифицируются по фракциям для определения их гранулометрического состава f 2 . Недостатками этого устройства явля ются необходимость отбора значительно го количества проб и их последующего 9652 гранулометрического анализа Для получения полной информации о распределении материалов. Необходимость ручной классификации отобранных проб на месте или их транспортировка на специальное оборудованное место для гранулометрического анализа дополнительно усложняет определение распределения матералов этим устройством. Известно, определение положения слоев шихтовых материалов на колошнике доменной печи, включающее фиксацию границ раздела различных материалов по изменению индуктивности на границе раздела З. Недостатком этого известного решения является то, что оно не обеспечивает возможность определения местонахождения по окружности печи секторов с повышенной и с пониженной газопроницаемостью .материалов. Известны также устройства контроля поведения шихты в доменной печи, содержащие опущенные в печь ниже У( засыпи трубы с установленными в них магнитными датчиками и устройства для обработки поступающей от них информации . Недостатком этих устройств является влияние на показание датчиков большого количества разных искажающих факторов, например степени перемешивания и разрыхления опускающейся шихты, взаимодействие газового потока и шихты, действие температуры на датчик и на свойства шихты. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство контроля распределения шихтовых материалов в засыпном аппарате доменной печи, содержащее погруженный в материалы зонд с индуктивной катушкой, намотанной на каркасе из ферромагнитного материала, образующем незамкнутую магнитную цепь и размещенном на центральном стержне головки зонда, снабженной защитным конусом, и систему измерения с вторичным прибором, соединенную, с катушкой зонда CSJ. Яедостатками этого устройства являются недостаточная чувствительность и избирательность к фракционному составу насыпной массы сыпучих материалов, имеющих магнитные свойства, соответственно, невозможность его использования для определения распредеения материалов. 3 103 Целью устройства является повышение надежности контроля фракций сыпучих материалов с разными магнитными проницаемостями. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве контроля распределения шихтовых материалов в оборудовании засыпного аппарата доменной ; печи, содержащем зонд с индуктивной катушкой, намотанной на каркасе из .ферромагнитного материала, образую- i щем незамкнутую магнитную цепь на центральном стержне головки зонда, имеющей защитный конус, а также сис тему измерения с вторичным прибором, соединенную с катушкой зонда, головка зонда снабжена дополнительной , катушкой, соединенной с основной катушкой параллельно, при этом магнит ные цепи катушек выполнены с разрывом и выведены при помощи втулок к наружной поверхности головки зонда. Наружные поверхности втулок выполнены гофрированными.Л На фиг. 1 изображено устройство контроля распределения шихтовых ма-/ териалов в оборудовании засыпного аппарата доменной печи, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 график зависимости conpiiijтивления переменному току катушки зонда (с одной катушкой без гофрировки наружной поверхности магнитной цепи), введенного в слой агломерата; на фиг. k - график зависимости насыпного веса и порозности агломерата от размера его фракций. Проведенными исследованиями установлено, что свойства насыпной массы агломерата в значительной мере зависят от его фракционного состава. Со противление переменному току катушки зонда, вводимого в слой агломерата, непрерывно возрастает по мере умеиыие ния размеров,фракций агломерата (фиг. 1). Аналогично изменяется-и эквивалентная индуктивность (1.) каТ I тушки зонда. Это объясняется увеличением плотности укладки в единичном объеме фракций агломерата по мере уменьшения их размеров. Насыпной вес агломерата по мере уменьшения его фракций непрерывно возрастает (фиг.4) Аналогичную зависимость от фракцион-ного состава имеют порозность и газопрюницаемость насыпной массы аломерата. Порозность и газопроницаемость крупного агломерата значительно больше чем у мелкого. Процесс сегрегации фракций агломерата при высыпании его из скипа в воронку малого конуса происходит так, что основная масса мелких фракций агломерата располагается недалеко от опоражниваемого скипа, более крупные фракции - дальше от него,и самые крупные куски агломерата располагаются на противоположной стороне воронки. Такой характер распределения, где отсутствует перемешивание крупных фракций с мелкими и где в каждом секторе располагаются фракции близкого размера, а изменение размера фракций при переходе от одного сектора к другому плавное, создает весьма благоприятные условия для определения распределения с помощью зонда с индуктивной катушкой. Из характеристик катушки ее сопротивление переменному току является наиболее чувствительным и простым параметром, пригодным для определения распределения материалов. Индуктивность (эквивалентная) катушки, как параметр, не пригодна для этой цели, так как для ее измерения требуется сложная балансировка моста измерительного прибора. Для измерения сопротивления катушки зонда переменному току может быть использован стандартный универсальный мост, имеющий встроенный генератор переменного тока. Возможно Также использование простейшего моста, содержащего микроамперметр, включенный в его диагональ,, и генератора переменного тока. В этом случае катушку зонда включают в одно из плеч моста, а изменение ее сопротивления оценивают косвенно по показанию микроамперметра. Определение распределения шихтовых материалов, например, в воронке малого конуса доменной печи производят следующим образом. Перед загрузкой исследуемого агло мерата, например, из скипа в воронку отключают вращающийся распределитель пихты. После высыпания агломерата 13 скипа в воронку малого конуса отключают систему загрузки с разборкой схемы подачи напряжения питания в систему. .Зонд вводят вертикально в слой агпомерата в одном из исследуемыхсектоэов и производят балансировку универсального измерительного моста, соединенного с катушкой зонда для измереНИЯ ее сопротивления или в случае использования другой fiMM сразу записывают показание микроамперметра. Для замера в следующих точках зонд дополнительно погружают в слой агломерата и соответственно записывают показания прибора. После окончания замеров в данном секторе, зонд вытаскивают из слоя агломерата и переводят в следующий сектор. Измерения в остальных секторах производят аналогично. Устройство контроля распределения материалов в оборудовании засыпного аппарата доменной печи содержит (фиг. 2) зонд с параллельно соединенными индуктивными катушками 1, намотанными на каркасах 2 из ферромагнитного материала, образующих незамкнутые магнитные цепи, размещенные на центральном стержне 3 головки зонда, снабженной защитным конусом k и схему измерения, соединенную с катушками 1 зонда. Разрывы 5 магнитных цепей катушек 1 выполнены в пределах 5-10м и выведены с помощью втулок 6 из стали с высокой магнитной проницаемостью непосредственно к наружной поверхности головки зонда. Наружные поверхности втулок 6 могут быть выполнены гофрированными (фиг. 3). Каркасы 2 катушек 1 кроме втулок 6 содержат цилиндры 7 из стали с высокой магнитной проницаемостью и ферритовые кольца 8. В разрывах магнитных цепей катушек 1 установлены защитные втулки 9 из эбонита или из другого не проводящего электрический ток материала. Катушки 1 между собой соединены параЬлельно, а концы соединений при помощи проводов 10 выведень на штепсельный раз-ъем 11, установленный на хвостовой части зонда. Корпус 12 зонда выполнен из стальной тру бы и на нем предусмотрены ручки 13 для ручного ввода зонда в слой исследуемого сыпучего материала. Величина зазора в местах разрывов 5 магнитных цепей катушек 1 и размеры гофрировки наружных элементов (втулок 6) магнитной цепи зависят от фракционного состава применяемого для доменной плавки агломе1зата. Если в применяемом агломерате содержание мелких фракций (3 и 5 мм) высокое, то величину зазора в местах разрывов 5 магнитных цепей катушек 1 выбирают минимальной и равной 5 мм. 65 При этом размеры гофрировки наружных элементов магнитных цепей катушек 1 выбирают также минимальными и близкими к размерам мелких фракций агломерата из расчета, чтобы мелкие куски (3 и 5 мм) агломерата могли свободно разместиться между ребрами гофрировки, В случае использования для доменной плавки отсеянного от мелких фракций ( . 5 мм) агломерата величину зазора в местах разрывов 5 магнитных цепей катушек 1 выбирают максимальной и равной 10 мм. Размеры гофрировки наружных элементов магнитных цепей катушек 1 в этом случае выбирают максимальными из расчета, чтобы куски агломерата размерами меньше 10 мм MOI- ли свободно разместиться между ребрами гофрировки. Катушки 1 наматывают с примерно одинаковыми числами витков так, чтобы они имели одинаковое сопротивление переменному току. Устройство работает следующим образом. При вводе зонда в слой исследуемого агломерата в соответствующих секторах оборудования засыпного аппарата доменной печи, куски агломерата, замыкая разрывы 5 магнитных цепей катушек 1, вызывают увеличение их сопротивления переменному току. Изменение общего сопротивления параллельно соединенных катушек 1 зонда переменному току определяется универсальным мостом или при помощи другого измерительного устройства, соединенного с катушками 1 зонда. Степень замыкания разрывов 5 магнитных цепей катушек 1 зонда агломератом зависит от его фракционного состава. Мелкий агломерат (3 и 5 мм), полностью заполняя пространство между ребрами гофрировки и разрывов 5 магнитных цепей катушек 1, максимально замыкает магнитные цепи и вызывает максимальное увеличение сопротивления катушек 1 переменному току. Крупный агломерат из-за того, что его куски не могут попасть в пространство между ребрами гофрировки и разрывов 5 магнитных цепей катушек 1, а также .из-за неплотной упаковки крупных своих кусков, очень слабо замыкает магнитные цепи и соответственно вызывает минимальное увеличение сопротивления катушек 1 переменному току. По данным измерений сопротивления зонда переменному току строят диа71граммы распределения агломерата, например, в объеме воронки малого конуса, где участки с максимальными со противлениями соответствуют максимальному сосредоточению мелких фракций агломерата, а участки с минималь ными сопротивлениями cooTBeTCTsyrot местам расположения самых крупных фракций агломерата. На основе этих диаграмм разрабаты вают, например, рабочую программу управления работой вращающегося распределителя шихты. Достоинствами контроля являются хорошая точность и простота определё НИИ. При определении распределенная материалов в воронке малого конуса предлагаемым способом нет, например, необходимости отбора проб и последующей классификации по фракц 1ям. Достоинством является также высокая чувствительность и избирательность зонда к различным фракциям агломерата. 5 Высокая чувствительность устройства достигается за счет параллельного соединения катушек зонда и размещения разрывов их магнитных цепей на наружной поверхности головки зонда с возможность непосредственного контакта с исследуемыми материалами. Высокая избирательность устройства обеспечивается за счет гофрировки наружных, контактирующих с исследуемым материалом, поверхностей магнитных цепей катушек и выбора величины зазора в местах разрыва магнитных цепей в соответствии с размерами мелких фракций материала. Изобретение, благодаря хорошей точности контропя, обеспечивает более точное регулирование программы работы вращающегося распределителя потока по окружности доменной печи и Соответственно обеспечивает увеличение производительности печи и уменьшения удельного расхода кокса.

1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В ОБОРУДОВАНИИ ЗАСЫПНОГО АППАРАТА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, содержащее зонд с индуктивной катушкой, намотанной на каркасе из ферромагнитного материала, образующего незамкнутую магнитную цепь на центр.альном стержне головки зонда, имеющей защитный конус и систему измерения с вторичным прибором, соединенную с катушкой зонда, отли чающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля фракций сыпучих материалов с разными магнитными проницаемостями, головка донда снабжена дополнительной катушкой, соединенной с основной катушкой параллельG S но, при этом магнитные цепи катушек выполнены с разрывом и выведены при (Л помощи втулок к наружной поверхности головки зонда. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что наружные поверхности втулок выполнены гофрированными. СА СР СО а ел

у ffM/i t //fp (fyJvu/JOff afz/jf fff /j

ffffffl / 2j y f i /J f/oc/ aj

1 1

1

.-Ч

N

55