专利名称：高温冶金炉固体试样取样装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生产用高温冶金炉固体试样离线取样装置。
背景技术：
高温冶金炉(如炼铁高炉、熔融还原炼铁气化炉等)取样设备是一种可将集样筒或集样管插入取样口前一定深度、取出取样口水平线上不同位置固体物料、用于分析研究的装置或机械。高温冶金炉取样法按取样时的高温冶金炉状态可分为离线取样和在线取样两种。离线取样是指取样在高温冶金炉停产休风后进行，用特制的芯管(带槽的管或筒)从取样口插入炉内，取出取样口水平方向的焦炭、未燃煤粉、渣铁等。在线取样即在高温冶金炉正常生产中取样，用取样探针插入本取样口或相邻取样口前进行取样，可取出煤气及固体颗粒等。取样方法和取样条件不同，对取样设备的功能和性能要求则不同，因而设备结构有很大差异。
现有的高炉风口离线取样设备主要取样方法是其取样套管插入风口前的动力采用空气锤或旋转锤撞击机构，而设备行走采用另外的传动机构如电动马达等驱动。如德国蒂森公司施委尔根高炉用风口取样设备在休风时用气动滑锤将探管打入风口前，当炉料阻力使探管不能前进时，用绞车将其拉出，管内试样经冷却后分割钢管，以研究不同部位焦炭的粒度分布和焦炭强度的变化。日本神户制钢采用风口取样方法在休风后用空气锤将取样管打入风口内，可插入到炉缸中心线位置。取样管有多个槽。以撞击法推入取样管会对炉内焦炭块造成很大冲击，导致破碎，影响试样粒度组成的真实性。采用取样筒取样，因炉缸内固体燃料粒度不均匀，插入时很易发生筒内堵塞，使套筒不能进入到预定深度，而且取出的套筒需要切割，切割时会产生焦炭粒度变化，影响最终试样的真实性。也有采用如图1所示带盖板取样管，其盖板31套在取样管32外，将使整个取样管直径扩大，相应地取样内管直径需要缩小，这将影响每一位置取到的试样的数量。取样时取样管带盖板被气锤33振打一起推入，到预定位置后移动盖板，使其孔与取样管的槽正对应，让上部焦炭34落入槽内，再将取样管拉出。这种套管插入炉内后，因其受高温作用将发生变形，内管和外盖板因壁厚不同变形也不同，加上盖板移动时粉末会被带入盖板与内管间的夹层中，多次动作会导致盖板卡住而无法正常使用。此外，现有的取样设备大都为各自厂家的高炉所专用，其设备构造、动力机构、操作调节缺乏通用性。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种高温冶金炉固体试样取样装置，该取样装置结构紧凑、构造简单，具有推力大、性能可靠、操作维护方便、通用性强等特点。
本实用新型是这样实现的一种高温冶金炉固体试样取样装置，包括取样管、取样管支撑架、驱动装置，其特征是驱动装置包括驱动电机、油泵、油箱、主液压马达、液压控制阀组、电气控制柜、链条和导向链轮，驱动电机、油泵、油箱、主液压马达安装在底盘上，由若干钢梁联结而成的机架固定在底盘上；驱动电机主轴通过联轴器与油泵联结，油泵、油箱、控制阀组、主液压马达构成液压系统，液压系统的运转由液压控制阀组控制；安装在机架上的电控柜控制驱动电机；机架前端与取样管相联接；底盘上装有若干滑轮，主液压马达驱动齿轮旋转，经悬挂于齿轮的链条带动取样装置在工作平台地面的轨道上行走，同时也带动取样管向前插入炉内和取样管拔出。
所述取样管包括连接管、取样管本体、盖板，连接管与取样管本体相连接；取样管本体分为过渡段与工作段，过渡段为圆管，工作段为半圆筒沟槽，半圆筒内按距离设有若干个分隔隔板形成沟槽，半圆筒上盖有盖板；盖板为平板状，其底部设有齿条，盖板插入和移出均在取样管内进行。取样管本体的工作段为半圆形双层套管，内管为盛样沟槽，外管和内管之间设有二根与取样管本体相同长度、相同材质的隔水挡板，隔水挡板沿圆管的中心轴线两侧对称设置，并焊接在内管的外壁上，内管和外管的开口端部被密封。盖板内也开有沟槽腔，冷却水从分隔出的一个腔体内进入，从另一个腔体内排出。
所述取样装置还包括副液压马达、盖板驱动齿轮箱，取样管盖板盖上取样管时，盖板插入盖板驱动齿轮箱，盖板底部齿条与齿轮箱内的驱动齿轮相配合，盖板上部被位于驱动齿轮上方的传动轮压紧，副液压马达驱动齿轮箱内的驱动齿轮旋转，带动盖板插入和移出取样管。在前端机架上装有滑块，滑块经法兰与取样管连接，滑块与盖板驱动齿轮箱固装成一体，滑块上部通过丝杆在垂直方向上与取样管高度调节杆的下端相连接，取样管高度调节杆的上端穿过机架的横梁并通过螺纹套筒悬挂在机架的横梁上。
本实用新型是以动力强大的液压系统作为取样设备自身行走和取样管插入的驱动动力，两者的动力源为一体。取样设备动力足够大，使取样管能够插入取样口前更深位置。取样设备行走和取样管移动速度可调，取样管插入过程平稳而缓慢，基本不构成对炉内试样的冲击破坏。取样装置结构紧凑、构造简单、重量轻、体积小，便于运输和移动，操作使用简便；取样管采用带分隔槽的套管式，其盖板插入取样管内，取样管和盖板均采用耐高温、强度高的材料制作并在使用时通水冷却。取样管盖板的插入和拔出采用液压马达驱动、齿轮园运转，使盖板拆装方便、快捷。取样管高度能在取样口中心线标高位置的垂直方向调节，设备对不同容积(1000～4500M3)、不同取样口标高的高温冶金炉具有通用性。
本实用新型是为高温冶金炉生产(特别是喷煤)及焦炭、煤、矿等固体原燃料在炉内的使用研究和评价提供的一套离线取样装置，用于取出取样口中心线水平方向上取样口前端一定深度位置的焦炭、未燃煤粉、残留渣铁等固体试样。该取样装置在高温冶金炉检修停产时(休风)并拆离取样口相关设备(直吹管或风口)后使用。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。
图1为现有的带盖板取样管结构示意图。
图2为本实用新型高温冶金炉固体试样取样装置结构示意图；图3为本实用新型高温冶金炉固体试样取样装置俯视图；图4为本实用新型的取样管结构示意图。
图中1盖板驱动马达(副液压马达)，2油泵，3驱动电机，4底盘，5油箱，6液压控制阀组，7主液压马达，8机架，9盖板驱动齿轮箱，10电气控制柜，11链条，12导向链轮，13盖板，14取样管高度调节杆，15取样管过渡管，16取样管本体，17取样管支撑架，18滑块，19轨道；21外管，22内管，23隔水沟槽，24平盖板，25板材，26分隔板，31盖板，32取样器，33空气锤，34焦炭流。
具体实施方式
参见图2、图3，一种高温冶金炉固体试样取样装置，包括底盘4、机架8、驱动电机3、油泵2、油箱5、主液压马达7、盖板驱动马达1、盖板驱动齿轮箱9、液压控制阀组6、电气控制柜10、链条11、导向链轮12、取样管15、16及其盖板13、取样管高度调节杆14、取样管支撑架17等部分组成。链条11、取样管15、16及其盖板13、以及取样管支撑架17，取样管16及其盖板13的冷却水管，作为取样设备的附属部件使用，其余部件构成取样设备本体。整台取样设备工作时行走在取样口操作平台的专用轨道19上。
主液压驱动马达7和副液压马达1，与连接其上的油路以及油泵2、油箱5、控制阀组6、驱动电机3，构成设备的液压控制系统。安装在机架8上的电控柜10用于控制电机3工作。
对于取样设备本体，其底盘4上装有四个车轮，支撑取样设备，并用于取样设备在轨道19上行走。由钢结构构成的机架8焊接固定于底盘4上。驱动电机3、油泵2、主液压驱动马达7、导向齿轮12和油箱5，布置安装在底盘4上。驱动电机3通过联轴器与油泵2连接。导向齿轮12固定在距主液压马达7驱动齿轮合适的位置上。链条11在设备使用前其两端分别固定在高温冶金炉炉壳和取样平台的钢座上。
在取样设备前端机架8上装有驱动取样管盖板13的盖板液压马达1、盖板驱动齿轮箱9及滑块18，滑块18通过法兰与取样管15、16连接，滑块18与盖板驱动齿轮箱9固装成一体，盖板液压马达1安装在盖板齿轮箱9的外侧。滑块18上部通过丝杆在垂直方向上与取样管高度调节杆14的下端相连接，取样管高度调节杆14的上端穿过机架8的横梁并通过螺纹套筒悬挂在机架8的横梁上。当调整好取样管15、16高度后，用螺栓将滑块18固定在机架8上。取样管盖板驱动齿轮箱9内设有一个驱动齿轮和一个位于其上方的传动轮，传动轮与驱动齿轮间有一定的间隙，取样管盖板13插入盖板驱动齿轮箱9，盖板13底部齿条与齿轮箱9内的驱动齿轮相配合，盖板13上部被位于驱动齿轮上方的传动轮压紧，副液压马达1驱动齿轮箱9内的驱动齿轮旋转，带动盖板13插入和移出取样管15、16。
取样管包括连接管15、取样管本体16、盖板13，连接管15用普通钢管制作，其内径、壁厚与取样管本体16完全相同，与取样管本体16以法兰连接，目的为延长取样管总长度和节省材料成本。取样管本体16分为过渡段与工作段，过渡段为圆管，工作段为半圆筒沟槽，半圆筒内按距离设有若干个分隔隔板26形成沟槽，半圆筒上盖有盖板13，盖板13为平板状，盖板13底部设有齿条，盖板13的插入和移出均在取样管15、16内进行。取样管本体16和取样管盖板13均为水冷结构、以耐热材料加工制作，二者的结构如图4所示。
参见图4，取样管本体16的工作段为半圆形双层套管，内管22作为盛样沟槽，其中按一定间隔设有分隔板26，该分隔板26焊接在内管22的内壁上。取样管本体16的外管21和内管22之间设有二根与取样管本体16相同长度、相同材质的隔水挡板23，隔水挡板23沿圆管的中心轴线两侧对称设置，并焊接在内管22的外壁上。内管22和外管21的开口端部通过衬以相同材质的材料进行焊接密封。冷却水从分隔出的一个腔体内进入，从另一个腔体内排出。取样管盖板13，也是将一定厚度和一定宽度的耐热板材料25铣出3～4个沟槽、再用相同长度和相同材质的2～3块平盖板24焊接密封而成。其1至2个空腔进水，而其他空腔排水。
本实用新型高温冶金炉固体试样取样装置的特点是
(1)取样设备行走和取样管15、16插拔动作合为一体，采用高性能液压马达7驱动，扭矩大，可插入取样口前3～5米深度。取样设备行走和取样管15、16插拔牵引采用链传动，插入缓慢，不破坏炉内试样。链条11在设备使用前其两端分别固定在高温冶金炉炉壳和取样平台的钢座上。
(2)取样管15、16通过法兰固定在机架8的支撑滑块18和盖板齿轮箱9的组合机构上，通过滑块18上的丝杠调节杆14可在较大范围调节取样管15、16的高度，使之易与取样口中心线重合。
(3)取样管工作段16采用半圆槽形式，内部按需要分设档板，不必对取样管移出后再次分割；取样管盖板13的插入和拔出采用液压马达齿轮箱9传动，前后移动位置可任意调节，操作简便，灵活。盖板13的插入和移出均在取样管内进行，使试样槽的体积得以扩大，增加试样量。
(4)取样设备整体和取样管盖板13的移动通过液压控制阀组6控制，移动方向及动作速度可调。
(5)取样管15、16及其盖板13均采用水冷结构、耐热材料精密焊接加工制作，工作时具有高的抗压、耐磨强度，变形小，不扭曲，安全可靠。
(6)取样设备部件布置紧凑，体积小，重量轻，吊装、搬运容易，成本低廉。
权利要求1.一种高温冶金炉固体试样取样装置，包括取样管、取样管支撑架、驱动装置，其特征是驱动装置包括驱动电机、油泵、油箱、主液压马达、液压控制阀组、电气控制柜、链条和导向链轮，驱动电机、油泵、油箱、主液压马达安装在底盘上，由若干钢梁联结而成的机架固定在底盘上；驱动电机主轴通过联轴器与油泵联结，油泵、油箱、控制阀组、主液压马达构成液压系统，液压系统的运转由液压控制阀组控制；安装在机架上的电控柜控制驱动电机；机架前端与取样管相联接；底盘上装有若干滑轮，主液压马达驱动齿轮旋转，经悬挂于齿轮的链条带动取样装置在工作平台地面的轨道上行走，同时也带动取样管向前插入炉子内和取样管拔出。
2.根据权利要求1所述的高温冶金炉固体试样取样装置，其特征是取样管包括连接管、取样管本体、盖板，连接管与取样管本体相连接，取样管本体分为过渡段与工作段，过渡段为圆管，工作段为半圆筒沟槽，半圆筒内按距离设有若干个分隔隔板形成沟槽，半圆筒上盖有盖板，盖板为平板状，盖板底部设有齿条，盖板插入和移出均在取样管内进行。
3.根据权利要求2所述的高温冶金炉固体试样取样装置，其特征是取样管本体的工作段为半圆形双层套管，内管为盛样沟槽，外管和内管之间设有二根与取样管本体相同长度、相同材质的隔水挡板，隔水挡板沿圆管的中心轴线两侧对称设置，并焊接在内管的外壁上，内管和外管的开口端部被密封，盖板内也开有沟槽腔，冷却水从分隔出的一个腔体内进入，从另一个腔体内排出。
4.根据权利要求2或3所述的高温冶金炉固体试样取样装置，其特征是所述取样装置还包括副液压马达、盖板驱动齿轮箱，取样管盖板插入盖板驱动齿轮箱，盖板底部齿条与齿轮箱内的驱动齿轮相配合，盖板上部被位于驱动齿轮上方的传动轮压紧，副液压马达驱动齿轮箱内的驱动齿轮旋转，带动盖板插入和移出取样管。
5.根据权利要求4所述的高温冶金炉固体试样取样装置，其特征是在前端机架上装有滑块，滑块经法兰与取样管连接，滑块与盖板驱动齿轮箱固装成一体，滑块上部通过丝杆在垂直方向上与取样管高度调节杆的下端相连接，取样管高度调节杆的上端穿过机架的横梁并通过螺纹套筒悬挂在机架的横梁上。
专利摘要本实用新型涉及一种生产用高温冶金炉固体试样离线取样装置。一种高温冶金炉固体试样取样装置，包括取样管、取样管支撑架、驱动装置，其特征是驱动装置包括驱动电机、油泵、油箱、主液压马达、液压控制阀组、电气控制柜、链条、导向链轮，驱动电机、油泵、油箱、主液压马达安装在底盘上，由若干钢梁联结而成的机架固定在底盘上；机架前端与取样管相联接；底盘上装有若干滑轮，主液压马达驱动齿轮旋转，经悬挂于齿轮的链条带动取样装置在工作平台地面的轨道上行走，同时也带动取样管向前插入炉子内和取样管拔出。本实用新型结构紧凑、构造简单，具有推力大、性能可靠、操作维护方便、通用性强等特点。
文档编号G01N1/04GK2876758SQ20062004061
公开日2007年3月7日 申请日期2006年3月29日 优先权日2006年3月29日
发明者徐万仁, 宗品禾, 张永忠 申请人:宝山钢铁股份有限公司, 江苏华冶钢铁实业有限公司