专利名称：出钢口闸阀挡渣系统自控技术成套装置的制作方法
技术领域：
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本发明涉及一种在炼钢转炉钢水挡渣机构。
背景技术：
为了提高转炉挡渣效果，国内外在挡渣技术方面进行了深入研
究。自1970年日本发明挡渣球挡渣出钢技术以来，各国为完善转 炉出钢挡渣技术发明了几十种挡渣方法，目前还在进行不断地改进 和完善。已知的转炉出钢挡渣方法有挡渣球法、挡渣塞法、气动挡 渣法、挡渣棒法等。
气动挡渣是采用电子示渣器对钢流监测，并根据检测信号用气 动装置推动耐火材料塞子封堵出钢口进行挡渣。挡渣设备处于炉口 极为恶劣的高温状态下，易于损坏，不便维修，且价格昂贵。同时， 气源、管线在炉身、耳轴中布置不便，不能适应老炉改造。因此该 技术在国内未能得到推广应用。
其他挡渣法在出钢末期投入，投入的准确性及投入时机难以把 握。同时，还受炉渣粘度大小、出钢口侵蚀情况的影响，挡渣效果不 稳定。
我们考虑到使用平动闸渣挡渣，但是闸阀的结构必须适应高温环 境，同时闸阀启闭执行机构，为执行机构配套的支持机构也必须适应 转炉的高温、转动的作业条件，而为了提高挡渣率也就是提高钢水的 质量监测自动化控制也是必须考虑的综合配套技术。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种安装于出钢口末端的 出钢口闸阀挡渣装置，通过适应高温作业的水冷油缸推动，开启或关 闭阀门，达到出钢和挡渣目的，以及为油缸提供供给支持的五通阀门、 为及时控制闸阀启闭的监测支持机构，即提供由平动阀门、水冷油缸、 立通阀门、下渣检测控制组成的出钢口闸阀挡渣系统自控技术成套装 置。
本发明的方案是成套装置由通过管路依次与液压泵连接的五通 刚性旋接装置、水冷油缸、闸阀挡渣装置组成；闸阀挡渣装置包括阀
体、阀芯，水冷油缸包括缸体、活塞、活塞杆、密封件、液压进油管、
液压出油管，其特征在于闸阀挡渣装置的阔体由连接板部件、安装 板、门框组成，连接板部件中央固定着内水口砖，连接板上方通过螺 栓连接固定安装板；安装板中央固定有内滑板砖，安装板上方通过绞 链销连接着门框；门框中央固定有外水口砖，门框两侧向下凸起延伸 出两条矩形滑轨，滑轨上侧固定有滑条，在滑条下方与安装板上表面 空间安装有滑动框，滑动框中央安装有外滑板砖，滑动框末端与液压 油缸活塞杆伸出端用绞链连接，滑动框两侧对应于门框下方两条矩形 滑轨内侧及滑条下方安装有左右两排滚轮，这两排滚轮与滑轨内侧面 及滑条下表面呈动配合状态，门框上位于外水口砖两侧分别安装有弹 性压紧装置，该压紧装置由弹簧型腔、压缩弹簧、以及压縮弹簧上方 的螺栓调压机构组成，压紧装置上端固定在阀体上，压縮弹簧底部与 门框两侧滑轨向外侧延伸的平台压紧接触；内水口砖、内滑板砖、外 滑板砖、外水口砖中央皆有相同口径的圆孔，而且四者依次对应紧贴， 外滑板砖与中央圆孔等厚，其平动方向中央圆孔前后的砖体长度分别
略大于中央圆孔直径，四者皆以耐火材料制作，连接板部件、安装板、
滑动框、门框、液压油缸皆以耐热钢材制作；
水冷油缸在油缸体外廓固定一个冷却套，冷却套内腔呈空心状， 两边开口处与油缸体外廓两端分别由环形盖密合固定，内腔与油缸体 外廓相隔离一个空间，该空间充满流动的冷却水，冷却套上设置有进 水口与出水口；
五通刚性旋接装置由固定套壳、可在套壳内旋转的旋接套、与旋 接套、转炉被动轴固定连接的过渡套组成；旋接套为圆柱状结构，中 央孔作为进水道的通孔，通孔一端部固定有密封盖并通过轴承与套壳 端部套合，套合后有一外盖与套壳螺栓固定连接并给轴承定位，进水 道外壁依次设置有进水环道、出水环道、出水半圆周环道、出水半圆 周环道外壁的三个油气环道；进水环道为圆环槽形，槽底设置有两圆 孔与进水道连通，出水环道为圆环槽形并与出水半圆周环道连通，出 水半圆周环道为环弧形半圆周通孔，三个油气环道皆为圆环槽形，在 出水半圆周环道的另一侧圆周均布有与轴心线平行的三个油气通道 圆孔，每个油气通道圆孔的孔底分别通过一个圆孔与一个油气环道连 通，孔口位于旋接套的另一端；套壳为中空管状，在进水环道、出水 环道相对应位置开有圆孔分别与进水管、出水管固定连通，套壳内壁 对应于旋接套三个油气环道位置设置有三个环形凹槽，每个凹槽底都 有一管螺纹通孔，套壳外端部通过固定一个轴承与旋接套实现旋转套 接；过渡套结构为圆柱状与旋接套用螺栓固定，并对应于旋接套的进 水道、三个油气通道圆孔相应位置设置有相同几何形状的通孔，在对 应于旋接套出水半圆周环道相应位置设置有对应的半圆周环槽，槽底 设置有管螺纹接口孔，同时过渡套中央出水道外侧端也设置有管螺
纹，三个油气通道圆孔外端也设置有管螺纹，过渡套外壁上设置有与
转炉被动轴螺栓连接的四个螺栓孔；旋接套外壁与套壳外壁为动配合 套接，在套接的所有邻接环槽连接处都设置有密封圈结构，旋接套与 过渡套之间对接也设置有密封圈结构。
本发明的优点在于平动阀门结构合理、采用耐热钢材以阀门耐
火材料适应高温作业；水冷油缸降低油缸温度保证密封件工作条件； 五通刚性旋接装置旋接流通同时又对油路进行冷却；下渣检测采用信 号图像CPU处理运算出注流实时截面面积值、该截面的热辐射能量值 及实时单位面积能量值，与设定单位截面能量对比数据进行比较，实 时控制闸阀启闭挡渣，提高钢水质量；成套装置实现自动化控制。
图1是本发明的闸阀结构示意图。
图2是本发明的闸阀安装示意图。
图3是图1的A-A剖视图。
图4是水冷油缸结构示意图。
图5是五通刚性旋接装置结构示意图。
图6图5的A-A剖视图。
图7是下渣检测装置结构示意图。
图8是闸阀机械手装置结构示意图。
图9是图8的右视图。
图10是图8的A-A剖视图。
具体实施例方式
闸阀挡渣装置包括阀体、阀芯，其特征在于阀体由连接板(2) 部件、安装板(4)、门框(9)组成，连接板(2)部件中央固定着
内水口砖(6)，连接板(2)上方通过螺栓连接固定安装板(4); 安装板(4)中央固定有内滑板砖(5)，安装板(4)上方通过绞链 销连接着门框(9);门框(9)中央固定有外水口砖(10)，门框(9) 两侧向下凸起延伸出两条矩形滑轨，滑轨上侧固定有滑条(13)， 在滑条(13)下方与安装板(4)上表面空间安装有滑动框(8)， 滑动框(8)中央安装有外滑板砖(3)，滑动框(8)末端与液压油 缸(1)活塞杆(7)伸出端用绞链连接，滑动框(8)两侧对应于 门框(9)下方两条矩形滑轨内侧及滑条(13)下方安装有左右两 排滚轮(11)，这两排滚轮(11)与滑轨内侧面及滑条(13)下表 面呈动配合状态，门框(9)上位于外水口砖(10)两侧分别安装 有弹性压紧装置(12)，该压紧装置由弹簧型腔、压縮弹簧、以及 压縮弹簧上方的螺栓调压机构组成，压紧装置上端固定在阀体上， 压縮弹簧底部与门框(9)两侧滑轨向外侧延伸的平台压紧接触； 内水口砖(6)、内滑板砖(5)、外滑板砖(3)、外水口砖(10)中 央皆有相同口径的圆孔，而且四者依次对应紧贴，外滑板砖(3) 与中央圆孔等厚，其平动方向中央圆孔前后的砖体长度分别略大于 中央圆孔直径，四者皆以耐火材料制作，连接板(2)部件、安装 板(4)、滑动框(8)、门框(9)、液压油缸(1)皆以耐热钢材制 作。
如图l、图2所示，本发明闸阀挡渣装置包括内水口砖(6)、 内滑板砖(5)、外滑板砖(3)、外水口砖(10)、连接板(2)部件、 左右定位销、内水口压板、压板螺栓、活节螺栓、定位桩、安装板 (4)、门框(9)、弹簧、弹簧压板、滑动框(8)、顶紧套、顶紧器、 顶紧器螺栓、面压螺栓、固定隔热板、活动隔热板、油缸(1)隔
热板、油缸(1)隔热板固定销、油缸(1)支承座、水冷油缸(1)、 油缸(1)接柄、空冷管。
如图l、图2所示，本发明安装于出钢口末端，闸阀挡渣装置
机构本体包括连接板(2)部件、安装板(4)、门框(9)、滑动框 (8)、固定隔热板、活动隔热板、油缸(1)隔热板，选用耐热性
好的铸钢件20CrMo，解决了机构开裂的问题。
所述的连接板(2)由左右定位销、内水口板、压板螺栓、活
结螺栓、定位桩组成，固定机构本体。
所述的内水口板、压板螺栓用于安装定位出钢口、内水口。 所述的左右定位销、定位桩用于离线机构本体的初步定位。 所述的活结螺栓用于离线机构本体的最终定位。 所述的机构本体由安装板(4)、门框(9)、滑动框(8)、顶紧
机构、弹簧压板、隔热板组成。
所述的安装板(4)与门框(9)的连接采用较链销连接。 所述的滑动框(8)部件安装于安装板(4)与门框(9)之间，
门框(9)内部安装滑条，滑动框(8)部件采用滚轮滑动。
所述的隔热板由固定隔热板、活动隔热板、油缸(1)隔热板组成。
所述的耐材部分由内水口砖(6)、内滑板砖(5)、外滑板砖(3)、 外水口砖(10)组成。
所述的内滑板砖(5)、外滑板砖(3)的面压力由面压弹簧调节。
所述的面压弹簧采用空冷技术。
机构除连接板(2)部件外，机构采用离线更换形式。连接板(2)
部件安装于转炉本体，内水口压板、压板螺栓用于安装定位内水口及
出钢口；左右定位销、活节螺栓、定位桩用于机构的定位安装；安装 板(4)、门框(9)、滑动框(8)、顶紧套构成中空型腔，用于安装内 滑板砖(5)、外滑板砖(3)、外水口砖(10);顶紧套、顶紧器、顶 紧器螺栓用于安装固定外水口砖(10);弹簧、弹簧压板、面压螺栓 用于保证内滑板砖(5)、外滑板砖(3)之间的面压；固定隔热板、 活动隔热板、油缸(1)隔热板用于机构的隔热保护；空冷管用于弹 簧的冷却；通过水冷油缸(1)、油缸(1)接柄推动轮式滑动框(8)， 开启或关闭外滑板砖(3)，或控制开启度，达到出钢和挡渣目的。
当钢渣与钢水接触面位于外滑板砖(3)中央孔上沿以上面置时， 闸阀全开放。当钢渣与钢水接触面位于闸阀开口内时，控制阀门开启 度，使外滑板砖(3)中央孔上沿挡住钢渣。
水冷油缸由缸体(203)、活塞(207)、活塞杆(206)、密封件(208)、 液压进油管(204)、液压出油管(205)组成，在油缸体外廓固定一 个冷却套(201)，冷却套(201)内腔呈空心状，两边开口处与油缸 体外廓两端分别由环形盖(202)密合固定，内腔与油缸体外廓相隔 离一个空间，该空间充满流动的冷却水，冷却套(201)上设置有进 水口与出水口。
此种设置结构简化易行。进水口不断流入冷却水，出水口不断流
出高温水。对油缸进行冷却。
油缸上油路可以是缸体上钻孔，油路生成在缸体内。 油缸上油路可以是缸体外接管路，冷却面积大，即油路由外接油
管(209)组成，该外接油管(209)处在冷却套(201)内腔中。
而转炉结构为两外壁对称固定有转动轴，以支持转炉作转动，其
中主动轴与动力源连接，主、被动轴都套合在轴承座上。转炉外壁始 终处于高温环境，对于非固定工作状态管接件一般采用橡胶软管，但 在高温状态下软管会起火，钢管刚性连接又不能满足转炉动态工作条 件。
五通刚性旋接装置由固定套壳(306)、可在套壳(306)内旋 转的旋接套(309)、与旋接套(309)、转炉被动轴固定连接的过渡 套(311)组成；旋接套(309)为圆柱状结构，中央孔作为进水道
(304)的通孔，通孔一端部固定有密封盖(302)并通过轴承与套 壳(306)端部套合，套合后有一外盖(301)与套壳(306)螺栓 固定连接并给轴承定位，进水道(304)外壁依次设置有进水环道
(303)、出水环道(305)、出水半圆周环道(307)、出水半圆周环 道(307)外壁的三个油气环道(308);进水环道(303)为圆环槽 形，槽底设置有两圆孔与进水道(304)连通，出水环道(305)为 圆环槽形并与出水半圆周环道(307)连通，出水半圆周环道(307) 为环弧形半圆周通孔，三个油气环道(308)皆为圆环槽形，在出 水半圆周环道(307)的另一侧圆周均布有与轴心线平行的三个油 气通道圆孔(312)，每个油气通道圆孔(312)的孔底分别通过一 个圆孔与一个油气环道(308)连通，孔口位于旋接套(309)的另 一端；套壳(306)为中空管状，在进水环道(303)、出水环道(305) 相对应位置开有圆孔分别与进水管(315)、出水管(314)固定连 通，套壳(306)内壁对应于旋接套(309)三个油气环道(308) 位置设置有三个环形凹槽，每个凹槽底都有一管螺纹通孔(313)， 套壳(306)外端部通过固定一个轴承与旋接套(309)实现旋转套 接；过渡套(311)结构为圆柱状与旋接套(309)用螺栓固定，并
对应于旋接套(309)的进水道(304)、三个油气通道圆孔(312) 相应位置设置有相同几何形状的通孔，在对应于旋接套(309)出 水半圆周环道(307)相应位置设置有对应的半圆周环槽，槽底设 置有管螺纹接口孔(310),同时过渡套(311)中央出水道外侧端 也设置有管螺纹，三个油气通道圆孔(312)外端也设置有管螺纹， 过渡套(311)外壁上设置有与转炉被动轴螺栓连接的四个螺栓孔； 旋接套(309)外壁与套壳(306)外壁为动配合套接，在套接的所 有邻接环槽连接处都设置有密封圈结构，旋接套(309)与过渡套 (311)之间对接也设置有密封圈结构。
套壳(306)固定在地面的固定架上，过渡套(311)通过螺栓 固定在转炉被动轴上，过渡套(311)上的出水道上的管螺纹通过 刚性管道与水冷油缸入水口连通，过渡套(311)上的接口孔(310) 通过刚性管道与水冷油缸的回水口连通，过渡套(311)上两个油 气通道口通过刚性油管与水冷油缸的油路连通，另一个油气通道口 与平动闸阀的吹气口连通。
套壳(306)上的两个进、出水道口与外置进出水管(314)连 通，三个油气管螺纹通孔(313)分别通过刚性管道与液压泵的油 路切换电磁阀的两个进出口、空压机的出气口实现管道连接。
当转炉旋转时，过渡套(311)、旋转套随之转动，两者之间的刚 性管道也同步转动，而旋接套(309)相对于套壳(306)的转动，两 者间的环形道始终保证油、气、水的环道形流道，再由环道形流道进 入单通道流通，保证了旋接流通效果。
闸阀挡渣装置由执行机构水冷油缸执行启闭，供给支持机构五通 刚性旋接装置提供了油缸的旋接流通及水冷通道。
为根据钢水出钢时及时监测钢渣提高钢水质量，本发明人引入配 套的下渣检测装置，及时控制阀门启闭。
下渣检测装置的结构是在转炉平台或在炉下位置可将镜头对准 出钢注流的边侧方位固定安装远红外热探测仪，远红外热探测仪的输
出端连入中央处理器CPU的输入端，CPU的控制输出端与转炉上闸阀 开关控制装置连通； CPU包括
1、 用于存有钢注流各种截面区域大小面积的注流热辐射能量的 设定单位截面能量对比数据的存储装置，该存储装置与比较器连接；
2、 用于接收远红外热探测仪采集输入的钢注流图像、并对该图 像边界点位处理确定出图像区域边界值，并运算出注流实时截面面积 值、该截面的热辐射能量值及实时单位面积能量值的运算处理装置， 该装置与比较器连接；
3、 用于将实时单位面积能量值与设定单位截面能量对比数据进 行比较的比较器；该比较器输出端与控制指令装置连接；
4 、用于将比较器输入的实时单位面积能量值小于设定的对比数 据的单位截面能量值比较瞬时信号输入给液压泵开关控制装置的控 制指令装置。
转炉出钢口安装有平动闸阀，该闸阀由液压缸控制启闭，CPU控 制指令装置启闭信号通过开关控制装置启动液压马达，从而实施平动 闸阀的启闭。
钢水、包括钢水与钢渣的混合流比周边空气热辐射值高，因此通 过CPU将远红外热探测仪输入的截面热图像各点位热辐射值确定截 面的边界点值，并以边界点位图像微积分运算出截面面积值、热辐射
能量值、单位面积能量值。
由于钢水热辐射能量值高，钢渣热辐射能量值低，因此同样钢水 注流截面积中混入钢渣时，其单位面积的热辐射值比纯钢水时低，只 要设定钢渣混入量的控制比例量上限进行设定值比较判定，就可以实 现液压泵开关控制装置给油缸供油，实现出钢口平动闸阀启闭。
系统的核心环节为图像处理系统，实时采集钢水注流能量变化， 对其实时能量进行积分运算，计算注流中的含渣量，并且与同时刻的 注流热图像进行匹配，两者相结合实现对注流钢渣的识别，并结合滑 板挡渣机构实现控渣出钢。
系统的核心环节为图像处理系统，负责完成对注流钢渣的识别， 具体方法如下所述
(1)钢流的检出及处理区域的获取 进行预处理，获取钢流区域，为进一步的钢渣识别算法做准备。
a) 以阈值tl对图像进行阈值分割
b) 通过carmy算子对钢流进行边缘检测
st印l:用高斯滤波器平滑图象；
<formula>formula see original document page 18</formula>高斯平滑函数
St印2'.用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向；
<formula>formula see original document page 18</formula>
<formula>formula see original document page 19</formula>
一阶差分巻积模板
st印3:对梯度幅值进行非极大值抑制；
仅得到全局的梯度不足以确定边缘。为确定边缘，必须保 留局部梯度最大的点，而抑制非极大值。利用梯度的方向 来进行非极大值抑制(non—maxima suppression, NMS)。
st印4:用双阈值算法检测和连接边缘。
减少假边缘段数量的典型方法是对N[i， j]使用一个阈值， 将低于阈值的所有值赋零值。
选取双阈值算法作为解决方法。它对非极大值抑制图象作 用两个阈值t 1和t 2，且2 t 1" t 2，得到两个阈值边缘 图象N1 [i， j]和N2 [i, j]。由于N2 [i， j]使用高阈 值得到，因而含有很少的假边缘，但有间断(不闭合)。双 阈值法在N2 [i， j]中把边缘连接成轮廓，当到达轮廓的 端点时，该算法在N1 的8邻点位置寻找可以连接 到轮廓上的边缘，这样，算法不断地在N1 [i，j]中收集 边缘，直到将N2 [i， j]连接起来为止。
c) 对于检测出边缘的图像，以步长s为10，从上至下对图像进行 扫描，获取钢流在不同高度的宽度。
d) 选取钢流区域的一个矩形子区域，作为下渣检测下一步骤的输入。
e) 优化。
*考虑到摄像机安装角度，在出钢过程中钢流在图像中上下
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位移差距不大，故在步骤3)的扫描过程中，可以适当縮小扫 描区间，即增大初始值并减小结束值。
*考虑到出钢过程中，钢流在图像上的左右位移变化是一个 缓慢的过程，对图像进行左右扫描时，以增量形式对扫描区间 进行改变。
(2) 单帧图像的钢流静态特征提取
a) 灰度的直方图分布，图像灰度的平均值和方差。
<formula>formula see original document page 20</formula>
r :区间
上离散灰度级的离散随机变量
灰度级/V出现的概率估计值 灰度的直方图分布、灰度平均值和方差是对图像整体特征的描 述。
b) 灰度分布置信水平为959G，且范围最小的置信区间
此区间描述了灰度分布最集中的区域 C)图像水平方向灰度变化趋势
用于检测钢渣在注流中形成的纹理，判断是否巻渣 d)钢流平均灰度
(3) 多帧图像动态特征提取
出钢安全期内，对钢流图像信息的累积灰度直方最大区间的概率 分布。
(4) 热探测仪检测注流能量
本系统同时使用红外热探测仪检测注流的能量变化，由于注流 能量的变化直接反映注流钢水、钢渣含量的变化情况，因此对采 集的注流能量信号进行差分、统计分析可以得到注流渣量的变化 情况。
系统实时采集钢水注流能量变化，对其实时能量进行积分运 算，计算注流中的含渣量，并且与同时刻的注流热图像进行匹配， 两者相结合实现对钢渣的识别。
(5)巻渣现象的识别和处理
a) 巻渣的成因
由于钢水的密度大于钢渣的密度，因此，在转炉中钢渣一般位 于钢水的上方；且在出钢过程中，钢水出完之后才会有钢渣流 出。但由于钢水和钢渣之间并未有完全明显的界线，存在化渣 不彻底，且受到出钢口附近漩涡的影响，就可能出现巻渣现象。 巻渣现象主要是在注流中钢水和钢渣各占一部分，不完全是钢 水也不完全是钢渣。
b) 巻渣造成的影响
对于检测较为不利。图像的整体灰度相比正常情况要高，又达 不到真正完全出渣时候的灰度水平，既有可能造成延迟触发， 又有可能造成提前触发。
c) 削弱巻渣影响的方法
注意到巻渣情况下， 一般钢渣在注流中呈条状分布。因此，在 对注流图像的水平扫描分析中，发现其曲线存在尖峰。利用对 注流图像进行若干线的水平扫描，可以对巻渣现象进行识别。 若识别出巻渣，则对其进行丢弃。(6)不同钢种的下渣量控制
通过检测出下渣时刻至水口完全关上时刻，这一时间段内图像中 注流面积的积分来获得，计算出对每次下渣量，作为对下渣检测控制 系统的反馈值，同时建立不同钢种渣量控制的专家系统，设计控制方 案，从而调节检测系统的灵敏度，而实现不同钢种对不同下渣量的要 求。
由于出钢口平动闸阀受高温条件限制每12炉需更换一次(每班 需更换一次)，要求将炉上的闸阀机构快速拆卸，并将备用闸阀机构 快速准确定位在出钢口基准板上，但目前采用拆炉机配合钢丝绳作为 起吊工具、人工拆装和定位操作，拆装机构时间需20分钟，且受人 为因素影响很大，存在不确定性，有时更换机构时间达30分钟，而 且转炉旁的高温环境使得作业难度大，人工难以承受，必须短时间完 成作业，影响转炉生产节奏，不适应转炉满负荷生产的要求，因此必 须有更换闸阀的专用设备完成更换作业。成熟的机械手装置如汽车厂 的拧螺栓螺母的机械手，由液压马达控制连杆伸縮到位后，连杆端部 的旋转螺栓螺母装置自动旋转上紧螺栓螺母，反转则可为拆装。
另有公路路面打孔机械装置，由动力装置、液压装置、包括履带 行走机构与驾驶控制的行车、行车上由液压控制的连杆机构、连杆机 构前端固定的工作台组成，工作台上安装着执行机构，也就是冲击钻 机构执行打孔作业。
如果将汽车厂的旋转螺栓螺母装置作为工作台上的执行机构，便 可以实施机械化操作更换炼钢厂转炉上的闸阀，但是二者装置都是定 位作业，无法适应转炉处于偏转的自由浮动状态的作业条件。
闸阀更换配套专用设备为转炉出钢口闸阀机械手装置，结构由动
力装置、液压装置、包括履带行走机构与驾驶控制的行车、行车上由 液压控制的连杆机构、连杆机构前端的固定工作台组成，还包括执行 机构安装的自动旋转螺栓螺母装置，其特征在于固定工作台与前方的
浮动工作台(402)浮动连接，即浮动工作台(402)固定在管形内轴 (401)上，管形内轴(401)腔内固定有推进盘，推进盘与活塞杆连 接，液压活塞缸(408)固定在管形外轴(411)腔内的固定座上，液 压活塞缸(408)与液压泵管道连接，管形内轴(401)外圆动配合套 在管形外轴(411)的内圆柱面内，管形外轴(411)中部固定有短圆 柱销(412)，该圆销伸入管形内轴(401)管壁上设置的长槽中动配 合套入；管形外轴(411)外圆柱面与管形套筒(406)内圆柱面之间 紧密套有两个橡胶环形圈(403)，管形套筒(406)的底部固定在转 盘(407)上，管形套筒(406)的外圆动配合套在管形浮动套(405) 的内圆上，浮动套(405)底部固定在底座(409)上，底座(409) 外侧安装有液压马达,液压马达的输出轴穿过浮动套(405)底座(409) 中央孔与转盘(407)固定连接；浮动套(405)外圆纵向固定上下两 个转动轴，这两个转动轴伸入与浮动套(405)同轴心线的圆环状偏 转套(404)上固定的上下两个轴承座孔内，并呈动配合状态，上转 动套的上端与上轴承座上固定的液压马达传动机构的输出轴固定连 接；偏转套(404)外圆水平向两侧分别固定两个水平转动轴，这两
个转动轴分别动配合套入固定在固定工作台的轴承座孔内，其中一侧 转动轴与该端轴承座上固定的液压马达传动机构的输出轴固定连接； 浮动工作台(402)上安装着执行机构，该执行机构由自动旋转螺栓 螺母装置、夹持闸阀的夹持爪机构、闸阀贴合转炉相应位置后伸縮定 位销的定位装置组成。
浮动工作台(402)绕水平面X轴的转动，由液压马达输出轴依 次通过转盘(407)、管形套筒(406)、两个橡胶环形圈(403)内外 圆紧压的的摩擦力带动管形外轴(411)旋转，该外轴(411)上的短 圆柱销(412)卡在内轴的长槽上因而带动内轴及浮动工作台(402) 转动。
浮动工作台(402)在X轴上短距离的伸縮由液压控制活塞杆伸 縮控制，由于短圆柱销(412)卡槽的限制，所以内轴、浮动工作台 (402)此时只作平动不能转动。长槽长度可以设置为200mm，也就 是说浮动工作台(402)在X轴行进方向的微调不必动用连杆动作或 行车动作。
浮动工作台(402)绕水平面Y轴的转动，由固定工作台上的液 压马达输出轴带动偏转套(404)的水平转动轴转动，从而带动偏转 套(404)以及其上的浮动套(405)、浮动工作台(402)转动。
浮动工作台(402)绕重垂线Z方向的转动，由液压马达的输出 轴带动浮动套(405)上的外圆的纵向转动轴转动，则浮动套(405) 以偏转套(404)上固定的上下两轴承座孔的轴心线为中心转动，浮 动套(405)的转动带动浮动工作台(402)转动。
此外浮动套(405)与管形外轴(411)之间紧密套合着的回形截 面两个橡胶环形圈(403)，而且由于橡胶的弹性作用， 一旦浮动工作 台(402)受转炉小角度偏转的压迫力，管形外轴(411)可以作绕其 轴心线360度范围内的小角度倾斜适应，使内轴及浮动工作台(402) 相对转炉贴合产生连动。
更换闸阀时由行车行进到转炉前，控制三轴向转动，将浮动工作 台(402)上的自动旋转螺栓螺帽装置对准闸阀上四个螺栓位置，夹
持爪机构动作夹持在闸阀上，四个旋螺栓装置同时旋转拧下螺母，接 着行车退后连杆机构动作放下闸阀。而后夹持机构由液压控制夹持新 闸阀并套好定位销，再行走到转炉前，由行车、连杆机构控制将新闸
阀调整基本到位后，由三轴向转动及浮动工作台(402) X轴方向行 进微调，互相配合调整到位后，定位装置的定位销插入转炉上对应的 阀座定位孔内，夹持爪机构将新闸阀相应四孔套入阀座上的四个螺栓 上，再由自动旋转螺栓螺母装置将四个螺母同时拧紧。
权利要求
1、出钢口闸阀挡渣系统自控技术成套装置，成套装置由通过管路依次与液压泵连接的五通刚性旋接装置、水冷油缸、闸阀挡渣装置组成；闸阀挡渣装置包括阀体、阀芯，水冷油缸由缸体(203)、活塞(207)、活塞杆(206)、密封件(208)、液压进油管(204)、液压出油管(205)组成，其特征在于闸阀挡渣装置的阀体由连接板(2)部件、安装板(4)、门框(9)组成，连接板(2)部件中央固定着内水口砖(6)，连接板(2)上方通过螺栓连接固定安装板(4)；安装板(4)中央固定有内滑板砖(5)，安装板(4)上方通过绞链销连接着门框(9)；门框(9)中央固定有外水口砖(10)，门框(9)两侧向下凸起延伸出两条矩形滑轨，滑轨上侧固定有滑条(13)，在滑条(13)下方与安装板(4)上表面空间安装有滑动框(8)，滑动框(8)中央安装有外滑板砖(3)，滑动框(8)末端与液压油缸(1)活塞杆(7)伸出端用绞链连接，滑动框(8)两侧对应于门框(9)下方两条矩形滑轨内侧及滑条(13)下方安装有左右两排滚轮(11)，这两排滚轮(11)与滑轨内侧面及滑条(13)下表面呈动配合状态，门框(9)上位于外水口砖(10)两侧分别安装有弹性压紧装置(12)，该压紧装置由弹簧型腔、压缩弹簧、以及压缩弹簧上方的螺栓调压机构组成，压紧装置上端固定在阀体上，压缩弹簧底部与门框(9)两侧滑轨向外侧延伸的平台压紧接触；内水口砖(6)、内滑板砖(5)、外滑板砖(3)、外水口砖(10)中央皆有相同口径的圆孔，而且四者依次对应紧贴，外滑板砖(3)与中央圆孔等厚，其平动方向中央圆孔前后的砖体长度分别略大于中央圆孔直径，四者皆以耐火材料制作，连接板(2)部件、安装板(4)、滑动框(8)、门框(9)、液压油缸(1)皆以耐热钢材制作；水冷油缸在油缸体外廓固定一个冷却套(201)，冷却套(201)内腔呈空心状，两边开口处与油缸体外廓两端分别由环形盖(202)密合固定，内腔与油缸体外廓相隔离一个空间，该空间充满流动的冷却水，冷却套(201)上设置有进水口与出水口；五通刚性旋接装置由固定套壳(306)、可在套壳(306)内旋转的旋接套(309)、与旋接套(309)、转炉被动轴固定连接的过渡套(311)组成；旋接套(309)为圆柱状结构，中央孔作为进水道(304)的通孔，通孔一端部固定有密封盖(302)并通过轴承与套壳(306)端部套合，套合后有一外盖(301)与套壳(306)螺栓固定连接并给轴承定位，进水道(304)外壁依次设置有进水环道(303)、出水环道(305)、出水半圆周环道(307)、出水半圆周环道(307)外壁的三个油气环道(308)；进水环道(303)为圆环槽形，槽底设置有两圆孔与进水道(304)连通，出水环道(305)为圆环槽形并与出水半圆周环道(307)连通，出水半圆周环道(307)为环弧形半圆周通孔，三个油气环道(308)皆为圆环槽形，在出水半圆周环道(307)的另一侧圆周均布有与轴心线平行的三个油气通道圆孔(312)，每个油气通道圆孔(312)的孔底分别通过一个圆孔与一个油气环道(308)连通，孔口位于旋接套(309)的另一端；套壳(306)为中空管状，在进水环道(303)、出水环道(305)相对应位置开有圆孔分别与进水管(315)、出水管(314)固定连通，套壳(306)内壁对应于旋接套(309)三个油气环道(308)位置设置有三个环形凹槽，每个凹槽底都有一管螺纹通孔(313)，套壳(306)外端部通过固定一个轴承与旋接套(309)实现旋转套接；过渡套(311)结构为圆柱状与旋接套(309)用螺栓固定，并对应于旋接套(309)的进水道(304)、三个油气通道圆孔(312)相应位置设置有相同几何形状的通孔，在对应于旋接套(309)出水半圆周环道(307)相应位置设置有对应的半圆周环槽，槽底设置有管螺纹接口孔(310)，同时过渡套(311)中央出水道外侧端也设置有管螺纹，三个油气通道圆孔(312)外端也设置有管螺纹，过渡套(311)外壁上设置有与转炉被动轴螺栓连接的四个螺栓孔；旋接套(309)外壁与套壳(306)外壁为动配合套接，在套接的所有邻接环槽连接处都设置有密封圈结构，旋接套(309)与过渡套(311)之间对接也设置有密封圈结构。
2、 根据权利要求1所述的出钢口闸阀挡渣系统自控技术成套装 置，其特征在于出钢口闸阀挡渣装置的压紧装置由弹簧型腔、压縮弹 簧，以及压縮弹簧上方的螺栓调压机构组成。
3、 根据权利要求1所述的出钢口闸阀挡渣系统自控技术成套装 置，其特征在于出钢口闸阀挡渣装置的耐火材料采用镁碳质及铝碳锆 质。
4、 根据权利要求1所述的出钢口闸阀挡渣系统自控技术成套装 置，其特征在于水冷油缸的油路由外接油管(209)组成，该外接油管(209)处在冷却套(201)内腔中。
5、 根据权利要求1所述的出钢口闸阀挡渣系统自控技术成套装 置，其特征在于转炉下渣检测装置的闸阀开关控制装置依次与液压 泵、五通刚性旋接装置、水冷油缸、出钢口闸阀挡渣装置连接，转炉 下渣检测装置结构为在转炉平台或在炉下位置可将镜头对准出钢注 流的边侧方位固定安装远红外热探测仪，远红外热探测仪的输出端连 接中央处理器CPU的输入端，CPU的控制输出端与转炉上闸阀开关控 制装置连通；CPU包括Q用于存有钢注流各种截面区域大小面积的注流热辐射能量的 设定单位截面能量对比数据的存储装置，该存储装置与比较器连接；②用于接收远红外热探测仪采集输入的钢注流图像、并对该图 像边界点位处理确定出图像区域边界值，并运算出注流实时截面面积 值、该截面的热辐射能量值及实时单位面积能量值的运算处理装置， 该装置与比较器连接；(D用于将实时单位面积能量值与设定单位截面能量对比数据进 行比较的比较器；该比较器输出端与控制指令装置连接；④用于将比较器输入的实时单位面积能量值小于设定的对比数 据的单位截面能量值比较瞬时信号输入给液压泵开关控制装置的控 制指令装置。
6、 根据权利要求1或5所述的出钢口闸阀挡渣系统自控技术成 套装置，其特征在于闸阀挡渣装置更换配套专用设备为转炉出钢口闸 阀机械手装置，结构由动力装置、液压装置、包括履带行走机构与驾 驶控制的行车、行车上由液压控制的连杆机构、连杆机构前端的固定 工作台组成，还包括执行机构安装的自动旋转螺栓螺母装置固定工 作台与前方的浮动工作台(402)浮动连接，即浮动工作台(402)固 定在管形内轴(401)上，管形内轴(401)腔内固定有推进盘，推进 盘与活塞杆连接，液压活塞缸(408)固定在管形外轴(411)腔内的 固定座上，液压活塞缸(408)与液压泵管道连接，管形内轴(401) 外圆动配合套在管形外轴(411)的内圆柱面内，管形外轴(411)中 部固定有短圆柱销(412)，该圆销伸入管形内轴(401)管壁上设置 的长槽中动配合套入；管形外轴(411)外圆柱面与管形套筒(406) 内圆柱面之间紧密套有两个橡胶环形圈(403)，管形套筒(406)的 底部固定在转盘(407)上，管形套筒(406)的外圆动配合套在管形 浮动套(405)的内圆上，浮动套(405)底部固定在底座(409)上， 底座(409)外侧安装有液压马达，液压马达的输出轴穿过浮动套(405) 底座(409)中央孔与转盘(407)固定连接；浮动套(405)外圆纵 向固定上下两个转动轴，这两个转动轴伸入与浮动套(405)同轴心 线的圆环状偏转套(404)上固定的上下两个轴承座孔内，并呈动配 合状态，上转动套的上端与上轴承座上固定的液压马达传动机构的输 出轴固定连接；偏转套(404)外圆水平向两侧分别固定两个水平转 动轴，这两个转动轴分别动配合套入固定在固定工作台的轴承座孔 内，其中一侧转动轴与该端轴承座上固定的液压马达传动机构的输出 轴固定连接；浮动工作台(402)上安装着执行机构，该执行机构由 自动旋转螺栓螺母装置、夹持闸阀的夹持爪机构、闸阀贴合转炉相应 位置后伸縮定位销的定位装置组成。
全文摘要
出钢口闸阀挡渣系统自控技术成套装置，涉及炼钢转炉钢水挡渣机构，成套装置由闸阀挡渣装置、水冷油缸、五通刚性旋接装置组成；闸阀装置为平动阀门，滑门拉动耐火材料阀芯启闭；水冷油缸为液压缸置于冷水箱体中，五通刚性旋接装置，同时装置油路置于水冷中，下渣检测装置为CPU将远红外热检仪输入的信号进行图像处理运算出实时面积能量比，并与设定值比较，比较结果控制闸阀启用。优点在于平动阀门结构合理、阀门采用耐热钢材与阀门耐火材料适应高温作业；水冷油缸降低油缸温度保证密封件工作条件；五通刚性旋接装置刚性连通，同时又对油路进行冷却；下渣检测采用信号图像CPU处理实时控制闸阀启闭挡渣，提高钢水质量；成套装置实现自动化控制。
文档编号C21C5/46GK101392305SQ20081007204
公开日2009年3月25日 申请日期2008年11月4日 优先权日2008年11月4日
发明者任世美, 张桂林, 李金土, 柯建祥, 罗源奎, 赖兆奕, 赖浪泉, 陈伯瑜, 黄标彩 申请人:福建三钢闽光股份有限公司;福建省三钢(集团)有限责任公司