专利名称：一种烧结混合料水分的测量方法
技术领域：
本发明属于冶金工艺技术领域，特别是涉及烧结工艺技术。
背景技术：
烧结混合料水分是烧结生产工艺的重要控制参数之一，水分的稳定性影响烧结矿的生产率和烧结矿的质量。有效控制烧结混合料的水分是烧结生产部门一直追求的目标。目前应用到烧结厂的在线式测水方法主要分为中子测水法、红外测水法、微波测水法、电导测水法、介电常数法等。主要技术特点如下(1)中子测水法从原理上来说是测量物料中氢元素的含量，只有当氢元素跟水含量存在固定的对应关系时，换算过去的水分含量才是准确的。烧结混合料中要加入一定量的生石灰，生石灰吸水后消化变成Ca(OH)2，对于中子水分仪来说，氢元素的总体含量没变，探测到的热中子数目不变，中子水分仪显示的水分不变，但烧结混合料的实际水分却变了，由此会带来测量的误差。同样，含结晶水的褐铁矿和其他含有氢元素的物质，都会干扰中子测水仪对水分的准确测量。非接触式中子水分仪辐射源强度大，辐射源安装在物料外部，需要安装足够的防护设备，增加了成本；辐射源的存在也使现场工作人员存在安全上的担忧。(2)红外测水法红外水分仪测量的是烧结混合料表面的水分。另外，烧结混合料的料面蒸汽、粉尘等，都会对红外水分仪的测量产生影响。料面蒸汽会吸收红外线，混合料颜色、粒度、表面特性、环境温度等的变化会影响光信号的传播，粉尘会使探测镜头透明度降低。(3)微波测水法烧结混合料在线测水的微波水分仪多为透射型水分仪，测量微波穿过混合料产生的功率衰减和相位移变化，测量的是烧结混合料所含的全部游离水。具有测量精度高、响应时间短、可实现在线测量等优点，但混合料中铁含量的变化也会引起微波较大的衰减，引起误差，另外微波还易受到蒸汽的干扰，且对人体有伤害。(4)电导法烧结混合料水分与其电导具有一定的关系，电导式水分仪就是利用水分与物料电导率关系而制成的。是接触式测量体积水的一种方法。它具有在线连续测量的能力，可显示水分值，响应速度较快，对环境无污染，投资较小，但其测量精度受物料紧密程度影响较大，维修工作量大。(5)介电常数法介电常数法多采用平行板电容器、圆筒电容器。平行板电容器由两块平行的金属平板构成两个电极；而圆筒电容器由两个直径不同的金属圆筒套在一起，形成内外两个电极，被测物体介于两电极之间，视物体的导电性能来决定是否对电极采取绝缘措施。但用高频交流电压作激励源，则对传感器到仪器的引线电缆分布电容以及传感器周围空间杂散电场的影响均不可忽视，需采取严格的屏蔽措施，且被测物体的填充密度又直接影响电容量，因此介电常数法更适用于测量液体而非固体散料的水分
发明内容
本发明的目的是克服以上五种应用到烧结厂的在线水分测定方法的不足，提出一种采用球型电导-电容复合式烧结混合料水分测量方法。主要特点包括一是解决在滚筒输出料皮带上面进行水分测量的测量点大滞后现象；二是采用电容水分测量法来修正电导水分测量受物料紧密程度的影响，使得测量精度高，可实现自动控制；三是采用耐磨钢球加工传感器探头，放入混合料滚筒内料面150-250mm以下，进行烧结混合料水分的在线测量。使用寿命长，结构简单，价格较低，便于推广。本发明主要靠如下手段实现。本发明的烧结混合料水分的测量方法，由测量传感器探头和固定支架组成。测量传感器采用电导-电容复合式结构，测量传感器探头采用耐磨球型结构，通过固定支架将测量传感器探头安装在混合料滚筒内部，插入到混合料层内150-250mm处。所述电导-电容复合式结构是采用环形平面电极的电容-电导复合式结构，即共用一个环形平面电极，通过电子开关切换，将环形平面电极分别接入电导率测量电路和电容测量电路，分别进行测量，比对修订后确定测定数值。所述固定支架采用空心固定支架，连接导线便于在固定支架中穿过；连接传感器和测量电路的导线要选用屏蔽线。本发明的烧结混合料在烧结滚筒内完成物理混合和水分添加的，目前中子、红外、微波在线水分测量仪是通过安装在滚筒外的输出料皮带上面进行水分测量的，因此，在进行水分调节时，存在滞后现象，一般滞后时间为90秒。电导取样法机械结构复杂，故障率高；介电常数法适用于测量液体而非固体。本发明的优点(1)水分测量探头放置在烧结混合料滚筒内，能够实现实时在线测量水分，并且插入混合料层150-250mm，与其它水分测量装置放置在滚筒外相比，消除了水分测量滞后时间。(2)水分测量探头的结构为电导-电容复合式，水分测量干扰因素降低，生产成本降低，易于维护。
图1是水分测量探头安装结构示意图。图2是电导-电容复合式结构示意图。在图中(1)烧结混合料滚筒、(2)固定壁、(3)固定支架、(4)水分测量探头、(5)烧结混合料、(6)环形平面电极、(7)球形探头外壳。
具体实施例方式如图1所示，本发明由测量传感器探头(4)和固定支架C3)组成。测量传感器采用电导-电容复合式结构，即共用一个环形平面电极，通过电子开关切换，将环形平面电极分别接入电导率测量电路和电容测量电路，分别进行测量，比对修订后确定测定数值。如图2所示，测量传感器探头采用耐磨球型结构，球形结构可以减少混合料对探头的冲击力。传感器探头内部是环形平面电极(6)，采用耐磨，防锈，导电的材料组成。外壳是球形(7)，采用耐磨，物理性质稳定的材料。通过固定支架C3)将测量传感器探头安装在混合料滚筒(1)内部，插入到混合料层内150-250mm处。固定支架(；3)采用空心固定支架，连接导线便于在固定支架中穿过；连接传感器和测量电路的导线要选用屏蔽线。将测量传感器探头放置在烧结混合滚筒内(1)进行测量，消除了滞后时间，能够实现实时在线测量水分。由于传感器放置在混合滚筒内部，安装时要特别注意固定支架要求空心，要求连接导线能在固定支架中穿过；支架不宜过长，尽量避免和减少机械振动，但不能太短，要保证球形探测器插入烧结混料中的深度；固定点应选在易于安装和维护的地方，要牢固稳定；连接传感器和测量电路的导线要选用屏蔽线，减少外部环境对测量造成的干扰。烧结水分测量探头的结构采用电导-电容复合式结构，充分利用电导和电容这两种物料水分测量方法的各自特点，相互补偿，减少物料密实度、传感器与物料接触状态等外部因素对测量造成的影响。在球形探头内部安装一个温度传感器，可对物料的温度进行实时采集，用软件方法对水分测量进行温度补偿，最终实现对烧结混合料水分进行快速，稳定，精确的测量。采用环形平面电极的电容-电导复合式结构，共用一个环形平面电极，通过电子开关切换，将环形平面电极分别接入电导率测量电路和电容测量电路。随着水分的增加，物料电导率增加，电极两端的电阻减小，也就是说，随着水分的增加，电阻减小，得到的信号电压减小。对于测容电路，随着水分的增加，测容电路的震荡频率增加，信号增大。随着物料密实程度的增大，即料堆比的增大，对测量信号的影响是电导率测量电路得到的信号减小；电容测量电路得到的信号增大；通过实验可以找出料堆比对两个电路的影响，从而补偿物料密实度对测量的影响。
权利要求
1.烧结混合料水分的测量方法，由测量传感器探头和固定支架组成，其特征在于测量传感器采用电导-电容复合式结构；测量传感器探头采用耐磨球型结构，通过固定支架将测量传感器探头安装在混合料滚筒内部，插入到混合料层内150-250mm处。
2.如权利要求1所述的烧结混合料水分的测量方法，其特征在于所述电导-电容复合式结构是采用环形平面电极的电容-电导复合式结构，即共用一个环形平面电极，通过电子开关切换，将环形平面电极分别接入电导率测量电路和电容测量电路，分别进行测量，比对修订后确定测定数值。
3.如权利要求1所述的烧结混合料水分的测量方法，其特征在于所述固定支架采用空心固定支架，连接导线便于在固定支架中穿过；连接传感器和测量电路的导线要选用屏蔽线。
全文摘要
本发明属于冶金工艺技术领域，特别是涉及烧结工艺技术。本发明的目的是克服中子测水法、红外测水法等五种在线水分测定方法的不足，提出一种采用球型电导-电容复合式烧结混合料水分测量方法。主要由测量传感器探头和固定支架组成。测量传感器采用电导-电容复合式结构，测量传感器探头采用耐磨球型结构，通过固定支架将测量传感器探头安装在混合料滚筒内部，插入到混合料层内150-250mm处。较好实现实时在线水分测量，消除了水分测量滞后现象，降低外界干扰，生产成本降低，易于维护。
文档编号G01N27/04GK102565141SQ201110431810
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者刘大为, 张平, 李新光, 段宇炬, 金恩泽, 陈伟 申请人:天津钢铁集团有限公司