专利名称：一种无料钟高炉开炉装料测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明所属高炉炼铁技术领域，特别适用于无料钟高炉开炉装料时料面形状的测量方法及测量装置。
背景技术：
装料是高炉生产过程中至关重要的环节之一，炉内炉料的初始分布状况直接影响高炉的顺行与长寿。由于高炉生产的连续性和密闭性，目前人们很难观测到生产过程中的料面形状，只能进行局部定点测量。因此，人们普遍利用开炉装料过程对料面形状进行全面测量，以此来掌握装料设备的布料规律，指导高炉生产操作。尤其是对于无料钟高炉，由于溜槽倾角对炉料落点的影响更大，必须在开炉装料过程中对不同工艺条件下的料面形状进行实地测量，用实测结果来调整溜槽的倾角角度，使其能够满足高炉生产的要求。
目前已知技术的料面形状测量方法大多为传统的人工方法或摄影摄像法。
鞍钢、武钢等企业一直使用的传统人工方法是预先在炉喉径向上安装1～3根横梁，横梁上带有一定间距的垂链，在布料过程中，通过观测垂链的摆动程度来判断炉料的落点，每批炉料布完后，再由测量人员进入炉内对料面形状进行实地测量。见文献“11号高炉串罐无料钟布料实践”，《鞍钢11号高炉开炉实践》，沈阳，辽宁科学技术出版社，1992年8月，P169～183；“武钢新3号高炉开炉装料实测”，《武钢炼铁四十年(1958～1998)》，武汉，华中理工大学出版社，1998年9月，P371～379。
《钢铁》第38卷第3期(2003年3月)8～12页“串罐无料钟料流轨迹与宽度测定及其分析”介绍的方法是在布料前把两根刚刷白漆的测量杆放置在位于炉喉部位、标高分别为零料线和1.5m料线两层径向且相互错开的支架上，布料结束后取出横梁，观测炉料在横梁上油漆的碰撞点的密集程度，判断炉料落点，得到料流分布规律。
申请号00109470的发明专利申请公开说明书介绍的方法是预先在炉内设置用圆钢焊接的十字空间网架，以此网架作为测量空间坐标参照系，然后采用摄影和摄像设备，在开炉装料的同时在线连续摄取料流轨迹和料面以十字网架为背景的图像，通过计算机对获取的图像进行处理，得出开炉装料过程中的各种参数和数据，进而得到高炉布料规律。
传统的人工测量等方法，需要在炉内安装辅助装置，而且还需要测量人员进入炉内，即耗费大量材料，又耗费大量的人力，而且由于炉内辅助装置的存在和测量人员的进入会对料面的原始形状带来扰动，影响测量的准确性。测量过程比较复杂、繁琐，作业环境恶劣，测量时间长。
新的摄影摄像法虽然不需要测量人员进入炉内，但仍然需要在炉内安装辅助装置，同样需要消耗大量材料，布料过程中对料流的扰动难以避免，而且由于摄影摄像设备的拍摄角度有限，容易造成视觉误差。测量过程也比较复杂、繁琐，测量时间较长。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述已有方法存在的炉内辅助测量装置对料流扰动的问题，提供一种无料钟高炉开炉装料测量方法及装置，以便节省了制作和安装辅助测量装置的物力和人力，提高测量精度，扩大测量区域，进而缩短测量时间，提高测量工作的效率，使高炉尽早送风点火。
本发明的目的是这样实现的一种无料钟高炉开炉装料测量方法，其特征在于利用激光测距技术经过人孔测量出料面到测量点的距离，同时测量出激光束的入射角度，并且根据需要依此方法对料面的其它各点进行测量，然后将被测各个点所对应的距离和角度输入计算机，根据三角函数关系计算出垂直料线，最终绘制出料面形状。
本发明用于实现上述测量方法的测量装置主要包括激光测距仪、刻度盘和安装支架组成。安装支架由底座、安装在底座上的立柱和连接在立柱上的悬臂组成。刻度盘垂直安装在悬臂上，激光测距仪通过轴安装在刻度盘上，并且激光测距仪的光束起点与刻度盘的中心点重合。另外，本发明的无料钟高炉开炉装料的测量装置，其支架上的立柱与悬臂之间可以采用轴套连接，而且还可以在立柱上位于轴套附近水平安装一个刻度盘。
本发明与已有方法相比具有显著的进步，主要表现在以下优点和效果a.利用三角法原理与激光测距技术相结合，来对料面形状进行全方位在线扫描测量。
b.避免了在炉内安装辅助装置，避免了测量人员进入炉内作业，即节省物力人力，又不对料面造成任何干扰，测量范围可以覆盖整个料面，测量数据准确、可靠。
c.测量过程与装料过程同步进行，安全、方便、高效、快捷。
d.测量时间大大缩短，能够使高炉尽早送风点火，并迅速达产。
图1为本发明一种无料钟高炉开炉装料测量方法及装置示意图；图2为本发明一种无料钟高炉开炉装料测量装置的另一种结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，测量前先根据标高在炉顶大人孔下沿确定好基准点，然后将测量支架3固定，再参照炉喉钢砖旋转支架横梁，对准炉喉直径方向后将其锁定，打开刻度盘4上的激光测距仪5的开关，旋转其角度，从炉墙2的一端开始扫描到另一端。同时记录激光测距仪5测量出的距离和刻度盘上对应的角度。一个直径方向测量完毕以后可以将测量装置转换到下一个基准点用同样的方法测量出不同直径方向的数据。也可以在一个已确定好的基准点通过旋转支架横梁3，调整到下一个位置进行测量，分别测量出测量点的距离及与水平面的夹角，再借助不同的参照物或利用测量装置所测量出的激光束与测距仪所对应直径方向所在垂直面的夹角确定出测量点的位置。最后将数据输入计算机，根据三角函数关系计算出垂直料线，绘制出炉料1的表面形状。
如图1、2，一种无料钟高炉开炉装料测量装置主要包括激光测距仪5、刻度盘4和安装支架3组成。安装支架3由底座31、安装在底座上的立柱32和连接在立柱上的悬臂33组成；刻度盘4垂直安装在悬臂33上，激光测距仪5通过轴安装在刻度盘4上，并且使激光测距仪5的光束起点与刻度盘4的中心点重合，这样可以使激光测距仪5在垂直的刻度盘面上绕着轴转动，以便对料面上某直径方向上的点进行测量。一个直径方向测量完毕以后可以通过将测量装置转换到不同的基准点测量出更多不同的直径方向的数据。另外，为了不移动测量装置，一方面，支架上的立柱32与悬臂33之间通过轴套34连接，悬臂通过围绕立柱的转动进行水平方向的调整，以便对不同径向上的点进行测量，但仍需借助炉内的物体作参照物；另一方面，还可以在立柱上位于轴套附近水平安装一个刻度盘35，便于在特殊情况下对料面上的任意点进行测量，此时水平刻度盘35用于确定测量点的方向。本发明的激光测距仪的量程是0.2m～200m。
权利要求
1.一种无料钟高炉开炉装料测量方法，其特征在于利用激光测距技术经过人孔测量出料面到测量点的距离，同时测量出激光束的入射角度，并且根据需要依此方法对料面的其它各点进行测量，然后将被测各个点所对应的距离和角度输入计算机，根据三角函数关系计算出垂直料线，最终绘制出料面形状。
2.根据权利要求1所述的一种无料钟高炉开炉装料测量方法，其特征在于在炉顶人孔周围选定一个基准面，将激光测距仪固定在基准面上，测量出激光测距仪正投影所在的料面直径上的若干点到测量点的距离，同时测量出每个点所对应的激光束与水平面的夹角，然后根据需要将激光测距仪固定在基准面上的其它位置，并依此方法对料面其它直径上的各点进行测量。
3.根据权利要求1所述的一种无料钟高炉开炉装料测量方法，其特征在于在炉顶人孔周围选定一点，将激光测距仪固定在上面，测量出料面上的若干点到测距仪的距离，同时测量出每个点所对应的激光束与测距仪所对应的直径方向的水平夹角及激光束与水平面的夹角。
4.一种用于实现权利要求1所述的一种无料钟高炉开炉装料测量方法的测量装置，其特征在于主要包括激光测距仪(5)、刻度盘(4)和安装支架(3)组成；安装支架(3)由底座(31)、安装在底座(31)上的立柱(32)和连接在立柱(32)上的悬臂(33)组成；刻度盘(4)垂直安装在悬臂(33)上，激光测距仪(5)通过轴安装在刻度盘(4)上，并且激光测距仪的光束测量起始点与刻度盘的中心点重合。
5.根据权利要求4所述的一种无料钟高炉开炉装料的测量装置，其特征在于支架上的立柱(32)与悬臂(33)之间通过轴套(34)连接。
6.根据权利要求5所述的一种无料钟高炉开炉装料的测量装置，其特征在于在立柱上位于轴套附近水平安装一个刻度盘(35)。
全文摘要
本发明提供了一种无料钟高炉开炉装料测量方法，利用激光测距技术经过人孔测量出料面到测量点的距离，同时测量出激光束的入射角度，并且根据需要依此方法对料面的其它各点进行测量，然后将被测各个点所对应的距离和角度输入计算机，根据三角函数关系计算出垂直料线，最终绘制出料面形状，同时还提供了用于实现该测量方法的主要包括激光测距仪、刻度盘和安装支架组成测量装置。避免了因测量人员进入炉内作业或在炉内安装辅助装置而对料面造成的干扰，测量范围可以覆盖整个料面，测量数据准确、可靠。具有安全、方便、高效、快捷等优点。
文档编号C21B7/24GK1966729SQ200510047759
公开日2007年5月23日 申请日期2005年11月16日 优先权日2005年11月16日
发明者王再义, 邢本策, 王相力, 郭天永, 朱建伟, 尚策 申请人:鞍钢股份有限公司, 鞍钢集团新钢铁有限责任公司