Зонд для замера профиля поверхности шихты Советский патент 1978 года по МПК C21B7/24 

I

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для контроля профиля поверхности шихты в шахтных плавильных печах, например в дом нных почдх.

Для контроля распределения загрузки на ее верхнем профиле по всему поперечному сечению печи, для поддержания необходимого уровня засыпи на постоянной высоте, а также для их точной коррекции необходимо устройство типа зонда для точного замера (фиксирования) профиля загруженной массы руды по всей площади сечения колош-, ника печи.

Известные зонды, используемые для Ъпределения профиля засыпи шихты, представляют собой механические вертикальные зонды, расположенные по площади поперечно, го сечения печи, или горизонтальные зонды ,с грузиками, подвешенными на тросиках.

Цель изобретения - обеспечение непрерывного замера профиля поверхности шихты. Это достигается тем, что на подвижной трубе зонда, установленной горизонтально в стенке доменной печи, укреплен качающийся рукав, который может поворачиваться в вертикальной плоскости и конец которого

перемещается по поверхности, соответствующей профилю загруженной шихты. При обратном движении горизонтальной трубы зонда качающийся рукав производит замер профиля.

Кроме того, зонд для обеспечения герметичности его ввода в корпус печи размещен внутри защитного кожуха, тоже горизонтального, в котором зонд- может совершать возвратно-поступательное движение. При работе этот защитный кожух находится под давлением доменной печи. Такая конструкция целесообразна, в частности, для доменных печей новейших конструкций, работающих с повышенным давлением газа на колощнике.

Зонд может быть.снабжен на своем конце рукавом, газоотборными отверстиями и тепловыми датчиками.

На фиг. 1 показан предлагаемый зонд; на фиг. 2 - схема процесса контроля профиля с помощью указанного зонда; на фиг. 3 - один из предпочтительных вариантов выполнения зонда, вертикальный продольный разрез; на фиг. 4 - то же, горизонтальный продольный разрез. Профиль 1 поверхности шихты на сечении доменной печи должен определяться с максимальной точностью за одну операцию. С этой целью в головке доменной печи установлен горизонтальный измерительный зонд 2, содержащий трубу 3 и рукав 4. При горизонтальном движении трубы 3 рукав 4 свободно скользит своим концом по профилю поверхности шихты и непрерывно фиксирует этот профиль. Таки.м образом, изменяющийся угол между рукавом 4 и горизонтальной трубой 3 непрерывно преобразуется в некоторую кодируемую величину, называемую кривой профиля. В Исходном положении зонда труба 3 4 и рукав 4 занимают горизонтальное положение. При вводе зонда в печь рукав 4 удерживается горизонтально с помощью соответствующего устройства и угол о. равен 180°. Как только внутренний конец трубы 3 достигает продольной оси печи, производится опускание рукава 4 на поверхность шихты. В этот момент труба 3 отходит назад, а рукав 4 во время обратного перемещения трубы непрерывно контактирует с поверхностью шихты и одновременно перемещается по профилю 1. Таким образом угол а, изменяясь, преобразуется в величины, соответствующие профилю 1. Доходя до стенки печи, рукав 4 переходит в исходное горизонтальное положение, и вся система зонда может быть извлечена из печи. При обратном движении трубы 3, т.е. при ее выходе из печи, положение зонда в каждый момент времени внутри печи, а также положение или угловые перемео1ения рукава 4 относительно трубы 3 преобразуются соответствующим преобразователем и подаются на регистратор, который является индикатором снятой кривой профиля. Затем питание печи осуществляется с учетом этой замеренной кривой профиля, т.е. компенсируются нежелательные неровности профиля. Ввод зонда показан только до середины вертикального сечения печи, но можно, конечно, в зависимости от диаметра печи доводить зонд за продольную ось печи. Аналогично в зависимости от кбнструкции рукав 4 может быть установлен так, что он образует острый угол с трубой 3. n,eviecoo6pa3Ho устанавливать по периферии печи несколько зондов с целью полного контроля профиля поверхности загруженной шихты, а также размещать зонды в нескольких плоскостях по высоте печи с целью контроля профиля в плоскостях на различной высоте. Труба 3 состоит из трех частей, прикрепленных к стенке печи 5., Для ввода и вывода трубы 3 служит привод 6 с системой шестерен 7, из которых шестерня 8 вхлдит в зацепление с зубчатой рейкой 9, установленной на трубе 3. Любое положение зонда 2 обнаруживается посредством сельсина 10. Движение трубы 3 происходит между направляющими роликами 11 и 12. Рукав 4 сонленен с трубой 3 посредством горизонтальных шарниров. Рукав:имеет на своей головке ролик 13, который при обратном движении зонда скользит по поверхности шихты. Положение рукава 4 в любой момент времени относительно горизонтального положения трубы 3, т.е. величина угла, воспринимается зубчатым венчиком 14 на шарнире 15 и передается через коническую шестеренку 16 и вал 17 на сельсин 18. В нерабочем положении или при вводе зонда в печь рукав 4 удерживается в горизонтальном положении посредством тяги 19 и защелки 20. Защелка 20 вводится в храповик 21 на щарнире 15 до достижения упором 22 тяги 19 ролика 13. Фиксация и высвобождение рычага 4 возможны и иными способами, например его деблокировка может быть ручной. После деблокировки рукав 4 опускается и ролик 13 входит в соприкосновение с профилем 1 загруженной шихты. Вал 17 и тяга 19 расположены либо на внешней стенке трубы 3, либо (предпочтительно) вместе с другими элементами внутри корпуса трубы 3. В это.м случае труба 3 выполнена полой. Элементы оказываются защищенными от высоких температур в печи. При выводе зонда из печи рукав 4 снова принимает горизонтальное положение при помощи направляющей системы 23, установленной на стенке печи. Это происходит только в конце движения после прохода по всему профилю поверхности загрузки. Вес рукава 4, характеристики его скольжения по поверхности щихты, а также скорость вывода зонда из печи должны быть такими, чтобы при выводе зонда из печи шихта не накапливалась позади рукава 4. Для изоляции зонда от внещней атмосферы служит защитный кожух 24, состоящий из трех частей, скрепленных друг с другом жестко, предпочтительно разъемным болтовым соединением. Защитный кожух 24 скрепляется с фланцем 25 стенки и при необходимости поддерживается посредством опор. На случай демонтажа зонда кожух 24 снабжен на фланце 25 печи заслонкой 26. Для максимальной защиты пространства внутри кожуха 24 от загрязнения пылью при работе через трубопровод 27 вдувается газ, например азот. Если, несмотря на это, в кожухе скапливается пыль, то она удаляется периодически через клапан 28. Помимо вдувания газа можно также одновременно нагнетать в кожух 24 жидкую с.мазку для смазывания подвижных элементов зонда. Угловое положение рукава 4 и положение трубы 3 зонда фиксируются сельсинами 10 и 18. Сельсин 10 через электрическую линию соединен с регистратором 29. Сельсин 18 также связан с регистратором 29. С помощью сельсинов 10 и 18 рукав 4 непрерывно фиксируется как при его горизонтально.м, так и при вертика.;1ьном положениях, что передается к регистратору 29, который

точно воспроизводит профиль поверхности шихты в колоишике за каждое измерение.

При выводе зонда из колошника печи кабель 30 сельсина 18 огибает барабан 31. установленный в кожухе 24. Барабан 31 посредством полой оси 32, через которую проходит кабель, соединен с наружны.м барабаном 33, на котором этот кабель изменяет свое направление на противоположное и поступает в соединительную коробку 34. Противовес 35, подвешенный либо непосредственно на кабеле 30, либо отделенный от него, обеспечивает размотку и натяжение кабеля на внешнем барабане 33 при выводе зонда из печи, а также одновременную намотку кабеля на внутренний барабан 31. При введении зонда в печь кабель наматывается на внешний барабан 33 при его сматывании с внутреннего барабана 31. Герметичность и монтаж в проходной втулке оси через стенку заш,итного кожуха обеспечиваются известным способом . Ввиду того, что кабель 30 проходит через соединительную ось 32, закрытую со стороны входа и выхода кабеля, обеспечивается герметичность при его выходе из кожуха, в котором действует рабочее давление печи. Кабель 30 может быть выполнен из нескольких секций, для чего необходимо иметь на барабане 31 или 33 соответствующие соединительные зажимы.

Для замера температуры и производства анализа газа при помощи предлагаемого зонда оконечная головка рукава 4 снабжена температурным датчиком 36 и имеет отверстие 37 для забора газа. По распределению температуры и по содержанию С0 в газе колошника можно делать заключение о работе печи и о циркуляции газов, которые даже при одинаковых загрузках шихты- мотут быть равными по площади сечения печи.

Температурный датчик 36 связан с регистратором через линию 38, выполненную в виде теплостойкого провода, установленного на поверхности рукава 4 или внутри него, а также через внутренний барабан 39, внешний барабан 40, противовес 41 и соединительную коробку 42. Газоотборное отверстие 37 аналогичным образом через линию 43 в видетеплостойких трубок, барабаны 44 и 45, противовес 46 и клапан 47 соединено с газоанализатором и блоком аккумуляторов 48.

Передача величины угла между рукавом 4 и трубой 3, вместо механического передаточного устройства (см. фиг. 3 и 4), может осуществляться с помощью аналогичного передаточного устройства на шарнире между рукавом 4 и трубой 3. Указанное устройство может содержать вращающийся переменный потенциометр в теплозащитном кожухе, предохраняющем от высоких рабочих температур печи. При этом угловое положение потенциометра следует за переменным движением рукава 4 и регистрируется в зависимости от его размещения.

Вместо непрерывного контроля профиля поверхности шихты он может осуществляться периодически, точечно, если ввод или вывод зонда из печи производится неплав5 но и когда палец опускается и поднимается при каждом положении. Следствием этого является серия отдельных замеров, совокупность которых дает картину профиля шихты.

Песмотря на то, что предлагаемый зонд 0 может устанавливаться на доменных печах и имеет ручной привод, например дистанционный, возможна полная автоматизация, т.е. автоматический периодический контроль профиля поверхности шихты по заданной программе между двумя загрузками печи при

5 одновременном отборе рроб газа и замере температуры; результаты таких отборов проб и измерений повторно используются для управления последующей очередной загрузкой колошника. Таким образом, описываемый зонд является средством для полностью автоматизированного замера профиля щихты в доменных печах, а также для замера температуры и анализа газа в колошнике. Этот зонд применим для автоматической загрузки или для целиком автоматизированного

5.

доменного процесса.

Формула изобретения

1.Зонддля замера профиля поверхности шихты в щахтной- плавильной печи, содержащий трубу с приводом горизонтального перемещения над поверхностью шихты, трубопровод для отбора газа и герметичную заслонку, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непрерывного замера профиля поверхности шихты, на имеющей возможкость перемещения горизонтальной трубе зонда закреплен рукав, имеющий возможность колебания и снабженный скользящей по поверхности шихты ощупывающей головкой с измерительным устройством для фиксации положения горизонтальной трубы по радиусу колощника и угла наклона рукава, имеющего возможность колебаний относительно трубы зонда.

2.Зонд по п. 1, отличающийся тем, что горизонтальная труба с рукавом, имеющим

возможность колебания, установлена в защитной гильзе, расположенной с возможностью извлечения из шахтной печи и снабженной заслонкой для отсечки.

3.Зонд по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что измерительное устройство состоит из

двух сельсин-датчиков, связанных с регистратором, а трубопровод для отбора газа и трубопровод одного термодатчика, закрепленного на рукаве, имеющем возможность колебания, проходят через горизонтальный рукав зонда и жестко закрепленную гильзу.

4.Зонд по п. 1, отличающийся тем, что на ощупывающей головке имеющего возможность колебания рукава закреплен направляющий ролик.

« 37

JHNL

-л

Po

,

1МГ

20

«7

«S

V

Jf

№

-d

3i

a

30 /

-

да /.V