专利名称：常驻型高炉料面量测系统的制作方法
技术领域：
本发明关于一种高炉料面量测系统，详言之，关于一种常驻型高炉料面量测系统。
背景技术：
料面外形是高炉生产中一项十分重要的操作条件，改变布料模式以取得合理的炉气分布，是最不需耗费成本而又能得到效益的方法。正确的布料模式可提升制程上的效益， 如增加气体利用率与减低炉壁热负荷等，因此是影响产率、炉代寿命和燃料率最重要的关键因素之一。然而，在习知技术中，高炉受限于炉顶的热辐射、压力、粉尘环境的影响，不易于生产中量测其料面外形。在高炉的操作中，如何透过适当的布料模式，形成所需的料面形状以控制炉气分布，是稳定高炉炉况提高生产效率主要的手段，因此有必要作在线料面连续量测。雷射测距常被应用于大型物体的表面量测如土木与建筑量测、古迹保存、石化厂的管线规划。运用于高炉内的量测设备在设计上更有诸多限制。由于高炉内的一氧化碳以及粉尘浓度很高，为避免有毒气体泄漏以及粉尘对设备造成污染，在设计上多以小开口为主，也因此造成设计与应用上的困难。市面上现有商品化的光学扫描设备设计上，一般普遍采用的机构皆利用反射镜辅以旋转机构的方式，使之产生扫描动作。而商品化扫描仪大多属于泛用型设备，其置于开放性空间进行量测，也无特别针对抵抗周遭环境的设计，如高温、高粉尘、高湿气等干扰的保护，并且，为避免高炉内高温、粉尘与腐蚀性气体对设备造成损害，扫描仪的开口尺寸须尽量缩小，而在开口缩小的情形下，将无法使用一般商用光学扫描仪进行高炉内的料面量测。因此，有必要提供一创新且具有进步性的常驻型高炉料面量测系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种常驻型高炉料面量测系统，其设置于该高炉顶部的侧面炉壁的通口，该量测系统包括腔体、动力单元、测距单元及冷却洁净单元。该腔体结合于该炉壁并覆盖该通口，该腔体具有枢设孔。该动力单元设置于该腔体中，其包括动力装置、传动元件及活动桥接组，该动力装置驱动该传动元件，该活动桥接组由该传动元件驱动并根据该传动元件进行第一方向的运动，该活动桥接组包括滑杆、滑座及连杆，该滑座根据该滑杆而转动，该连杆的一端连接该滑座。该测距单元具有枢部，该枢部设置于该枢设孔且位于该通口，该测距单元连接该连杆的另一端，其由该连杆带动且以该枢部为活动中心进行运动，以扫描量测料面的位置及形状。该冷却洁净单元连接该测距单元，用以供应高压气体，该高压气体经该测距单元通入该高炉内。本发明的量测系统尺寸较小，因此仅需在该高炉的炉壁开设较小尺寸的通口，即可容设该量测系统。并且，该冷却洁净单元可利用该高压气体冷却及清洁该测距单元，故本发明的常驻型高炉料面量测系统得以在不受该高炉炉内的高温、高粉尘、高腐蚀环境的影响下，对该高炉内的该料面进行扫描，更可将扫描的料面信息建立成二维料面模式，且可实时获得料面外形分布情形，其可供操作人员对每一批布料的料面结果进行最后的确认，藉以适时修正布料模式。另外，因该冷却洁净单元可清洁该测距单元的量测孔口，故可避免被该高炉内的粉尘污染遮蔽或粉尘结渣堵塞，以避免影响或阻断该测距装置的量测路径。再者，本发明的常驻型高炉料面量测系统可另以侦测阀侦测该腔体内的有毒气体，以确保维护人员的安全。
图1显示本发明常驻型高炉料面量测系统应用于高炉的示意图；图2显示本发明常驻型高炉料面量测系统结合于高炉通口的局部示意图；图3显示本发明常驻型高炉料面量测系统的动力单元与测距单元的配置示意图； 及图4显示本发明冷却洁净单元与测距单元的配置示意图。主要元件符号说明1本发明的常驻型高炉料面量测系统2 高炉3 料面4 铁矿5 焦炭11 腔体12动力单元13测距单元14冷却洁净单元15数据处理/控制单元21 通口110枢设孔111 槽体112 盖体121动力装置122传动元件123活动桥接组131 枢部132 量测孔口133测距装置134连接元件135通道元件136 通孔137输入端
138 间隙140 管路141 进气阀口142过滤器143减压阀144节流阀145方向阀146洁净阀147逆止阀148清洁阀149侦测阀151数据处理装置152数据传输装置153人机操控装置巧4数据库1231 滑杆1232 滑座1233 连杆1234 活动块
具体实施例方式图1显示本发明常驻型高炉料面量测系统应用于高炉的示意图。参考图1，该常驻型高炉料面量测系统1结合于高炉2，其中该高炉2的顶部的侧面炉壁具有通口 21，而该料面3为该高炉2内的铁矿4及焦炭5分层堆叠后的顶面。图2显示本发明常驻型高炉料面量测系统结合于高炉通口的局部示意图；图3显示本发明常驻型高炉料面量测系统的动力单元与测距单元的配置示意图；图4显示本发明冷却洁净单元与测距单元的配置示意图。配合参考图1至图4，在本实施例中，该量测系统 1包括腔体11、动力单元12、测距单元13、冷却洁净单元14及数据处理/控制单元15。该腔体11结合(例如螺设)于该炉壁并覆盖该通口 21，且部分该腔体11位于该通口 21中， 该腔体11具有枢设孔110。较佳地，该腔体11包括槽体111及盖体112，该盖体112与该槽体111可活动地结合或拆卸，以便于该腔体11内各元件的维护及更换。在本实施例中， 该盖体112盖合于该槽体111上方，以形成密闭的该腔体11。配合参考图2及图3，该动力单元12设置于该腔体11中，在本实施例中，该动力单元12包括动力装置121、传动元件122及活动桥接组123。该动力装置121驱动该传动元件 122，该活动桥接组123由该传动元件122驱动并根据该传动元件122进行第一方向(在图 3中为垂直纸面方向)的运动。该活动桥接组123包括滑杆1231、滑座1232及连杆1233。 该滑座1232根据该滑杆1231而转动，该连杆1233的一端连接该滑座1232。该连杆1233 活动地枢接该滑座1232及该测距单元13。较佳地，该动力装置121为伺服马达，该传动元件122为螺杆，该活动桥接组123可包括具有内螺牙的活动块1234，该内螺牙配合该螺杆的螺纹。在本实施例中，该测距单元13具有枢部131、量测孔口 132、测距装置133、连接元件134及通道元件135。该枢部131设置于该枢设孔110且位于该通口 21，其具有通孔136。 该测距单元13连接该连杆1233的另一端，其由该连杆1233带动且以该枢部131为活动中心进行运动，以扫描量测料面3的位置及形状。以图3为例说明，由于该连杆1233活动地枢接该滑座1232及该测距单元13，当该活动块1234向射出纸面的方向移动，该滑座1232 会向进入纸面的方向转动，该测距单元13位于该枢部131上方的部分会向射出纸面的方向摆动，同时该测距单元13位于该枢部131下方的部分会向进入纸面的方向摆动，使该测距单元13以该枢部131为活动中心进行运动，以进行料面的扫描量测。藉由该活动桥接组123与该测距单元13的连接及配合，可使得本发明常驻型高炉料面量测系统1可在较小的活动空间内即可达到较广的扫描角度。该连接元件1；34连接该测距装置133，且该连接元件1；34具有输入端137。该通道元件135通过该枢部131且连接该测距装置13的该连接元件134，该量测孔口 132在此为该通道元件135的开口，其位于该高炉2内。在本实施例中，该通道元件135与该枢部131之间具有间隙138。该测距装置133 通过该通道元件135进行该料面3的扫描量测。根据不同量测的需求，该测距装置133可为雷射测距装置、微波测距装置或超音波测距装置。再配合参考图1至图4，该冷却洁净单元14连接该测距单元13，用以供应高压气体，该高压气体经该枢部131或该通道元件135通入该高炉2内。在本实施例中，该冷却洁净单元14包括进气阀口 141、过滤器142、减压阀143、节流阀144、方向阀145、洁净阀146、 逆止阀147、清洁阀148及侦测阀149。其中，该进气阀口 141及该侦测阀149设置于该腔体11外，该过滤器142、该减压阀143、该节流阀144、该方向阀145、该洁净阀146、该逆止阀 147及该清洁阀148设置于该腔体11内。该高压气体通入该进气阀口 141进入该过滤器142，该过滤器142用以过滤该高压气体中的杂质。接着，该高压气体进入该减压阀143，该减压阀143用以降低及控制该高压气体的压力。接着，该高压气体进入该节流阀144，该节流阀144用以控制进入该方向阀145 的气体流量。接着，该高压气体进入该方向阀145 (在本实施例为三向阀)，该方向阀145用以控制该高压气体进入该腔体11或进入该枢部131后通入该高炉2内。当该腔体11为封闭时，该方向阀145控制该高压气体进入该腔体11后，再经该逆止阀147、该洁净阀146通入该输入端137，再通过该连接元件134、该通道元件135、该量测孔口 132而至该高炉2内，另外，通过该连接元件134的高压气体更可由该通道元件135与该枢部131间之间隙通入该高炉2内，藉此冷却该通道元件135 ；当该腔体11因维护需求而被开启时，该方向阀145即切换使该高压气体由管路140直接经该通孔136，再通过该枢部131、该量测孔口 132后进入该高炉2内，以阻绝该腔体11开启时该高炉2内具正压的有毒气体逆流出。该洁净阀146用以使自该腔体11中通过该逆止阀147的该高压气体喷拭该测距单元13，以避免被该高炉2内的粉尘污染遮蔽；该清洁阀148连通至该枢部131的该通孔 136，当该量测孔口 132经长时间使用下被该高炉2内的粉尘结渣封闭时，即可于该高炉2 停炉时进行清洁，例如以软杆经该清洁阀148通入该通孔136，将该量测孔口 132的粉尘结渣刮除。在本实施例中，该侦测阀149穿设于该腔体11的侧壁，用以侦测该腔体11内的气体种类(例如有毒气体)。该侦测阀149可提供维护人员于该高炉2停炉后欲开启该腔体 11进行维护前，得先行微量泄放该腔体11内的气体，藉以侦测该腔体11内是否具有毒气体，避免维护人员贸然开启而产生危害。该数据处理/控制单元15用以控制该测距单元13进行该料面3的量测，以及处理该测距单元13所测得的料面信息(例如，建立为二维料面模式)。在本实施例中，该数据处理/控制单元15包括数据处理装置151、数据传输装置152、人机操控装置153及数据库 154。该数据处理装置151用以将来自该测距装置13的料面信息(可以有线或无线方式传输)进行坐标转换为坐标信息，该数据传输装置152将该坐标信息传输(可以有线或无线方式传输)至该人机操控装置153 (例如计算机)，该人机操控装置153用以控制该测距单元13进行该料面3的量测及监控该料面3的量测结果，该数据库154(可以有线或无线传输方式接收数据)用以储存该料面3的量测结果。要强调的是，在本发明的高炉料面量测系统1中，其控制模式具有自动量测模式及人工触发量测模式。自动量测模式其根据该人机操控装置153所提供的下料(铁矿4 及焦炭幻信息，作为料面量测的触发讯号，以自动进行料面量测步骤；人工触发量测模式 可于自动量测模式下，当操作人员认为有必要触发该高炉料面量测系统1进行单次料面外形量测时，即可透过该人机操控装置153进行强制触发，以进行单次料面量测步骤。本发明的量测系统1尺寸较小，因此仅需在该高炉2的炉壁开设较小尺寸的通口 21 (实务上仅需直径约0. 4公尺的通口，习知技术中需直径1. 2公尺以上的通口)，即可容设该量测系统1。并且，该冷却洁净单元14可利用该高压气体冷却及清洁该测距单元13， 故本发明的常驻型高炉料面量测系统1得以在不受该高炉2炉内的高温、高粉尘、高腐蚀环境的影响下，对该高炉2内的该料面3进行扫描，更可将扫描的料面信息建立成二维料面模式，并透过该数据传输装置152将所量测得的料面外形传送至该人机操控装置153，以实时获得料面外形分布情形，其可供操作人员对每一批布料的料面结果进行最后的确认，藉以适时修正布料模式，并以该数据库IM纪录每次布料的料面结果。另外，因该冷却洁净单元14可清洁该测距单元13的该量测孔口 132，故可避免被该高炉2内的粉尘污染遮蔽或粉尘结渣堵塞，以避免影响或阻断该测距装置133的量测路径。再者，本发明的该侦测阀149可侦测该腔体11内的有毒气体，以确保维护人员的安全。上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，并非限制本发明。因此习于此技术的人士对上述实施例进行修改及变化仍不脱本发明的精神。本发明的权利范围应如后述的申请专利范围所列。
权利要求
1.一种常驻型高炉料面量测系统，设置于该高炉顶部的侧面炉壁的通口，该量测系统包括腔体，结合于该炉壁并覆盖该通口，该腔体具有枢设孔；动力单元，设置于该腔体中，其包括动力装置、传动元件及活动桥接组，该动力装置驱动该传动元件，该活动桥接组由该传动元件驱动并根据该传动元件进行第一方向的运动， 该活动桥接组包括滑杆、滑座及连杆，该滑座根据该滑杆而转动，该连杆的一端连接该滑座；测距单元，具有枢部，该枢部设置于该枢设孔且位于该通口，该测距单元连接该连杆的另一端，其由该连杆带动且以该枢部为活动中心进行运动，以扫描量测料面的位置及形状； 及冷却洁净单元，连接该测距单元，用以供应高压气体，该高压气体经该测距单元通入该高炉内。
2.如权利要求1所述的量测系统，其中该腔体具有槽体及盖体，该盖体与该槽体可活动地结合或拆卸。
3.如权利要求1所述的量测系统，其中该动力装置为伺服马达。
4.如权利要求1所述的量测系统，其中该传动元件为螺杆，该活动桥接组更包括具有内螺牙的活动块，该内螺牙配合该螺杆的螺纹。
5.如权利要求1所述的量测系统，其中该连杆活动地枢接该滑座及该测距单元。
6.如权利要求1所述的量测系统，其中该测距单元另包括测距装置及通道元件，该通道元件通过该枢部且连接该测距装置。
7.如权利要求6所述的量测系统，其中该测距装置为雷射测距装置、微波测距装置或超音波测距装置。
8.如权利要求6所述的量测系统，其中该测距单元另包括连接元件，该连接元件连接该测距装置及该通道元件且具有输入端，该枢部具有通孔；该冷却洁净单元另包括进气阀口、过滤器、减压阀、方向阀、洁净阀及逆止阀，该进气阀口设置于该腔体外，该过滤器、该减压阀、该方向阀、该洁净阀及该逆止阀设置于该腔体内，该高压气体由该进气阀口进入，依序通过该过滤器、该减压阀及该方向阀，接着该高压气体进入该腔体再经该逆止阀、该洁净阀后通入该输入端而经该通道元件至该高炉内，或该高压气体直接由该通孔经该枢部再进入该高炉内。
9.如权利要求8所述的量测系统，其中该冷却洁净单元另包括节流阀，设置于该减压阀与该方向阀之间。
10.如权利要求8所述的量测系统，其中该冷却洁净单元另包括清洁阀，连通至该通孔。
11.如权利要求8所述的量测系统，其中该冷却洁净单元另包括侦测阀，穿设于该腔体的侧壁，用以侦测该腔体内的气体种类。
12.如权利要求1所述的量测系统，另包括数据处理/控制单元，用以控制该测距单元进行料面的量测，及处理该测距单元所测得的料面信息。
13.如权利要求12所述的量测系统，其中该数据处理/控制单元另包括数据处理装置、 数据传输装置及人机操控装置，该数据处理装置用以将来自该测距装置的料面信息进行坐标转换为坐标信息，该数据传输装置将该坐标信息传输至该人机操控装置，该人机操控装置用以控制该测距单元进行料面的量测及监控料面量测结果。
14.如权利要求13所述的量测系统，其中该数据处理/控制单元另包括数据库，用以储存该料面量测结果。
全文摘要
本发明常驻型高炉料面量测系统包括腔体、动力单元、测距单元及冷却洁净单元。该腔体结合于高炉的侧面炉壁并覆盖该炉壁的通口且具有枢设孔。该测距单元的枢部设置于该枢设孔，其由该动力单元驱动并以该枢部为活动中心进行运动，以进行料面量测。该冷却洁净单元用以供应高压气体，该高压气体流经该测距单元以进行冷却及清洁作业。藉此，本发明的量测系统尺寸较小，且可在该高炉炉内的高温、高粉尘、高腐蚀环境下进行料面扫描，更可将料面信息建立成二维料面模式并实时获得料面外形分布情形，藉以适时修正布料模式。
文档编号C21B7/24GK102465191SQ201010554129
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月11日 优先权日2010年11月11日
发明者李文杰, 杜宪文, 江连桂, 郭士纲, 陆振原 申请人:中国钢铁股份有限公司