一种测量高炉铁口深度的方法和开铁口机与流程

本发明涉及钢铁生产领域，尤其涉及一种测量高炉铁口深度的方法。此外，本发明还涉及一种应用上述方法测量高炉铁口深度的开铁口机。

背景技术：

高炉铁口区域是高炉炉缸内最薄弱的环节之一，也是高炉重点维护和监测的部位之一，其中一个重要的参数即高炉铁口深度。虽然高炉炉缸的厚度固定不变，但每次出铁后泥炮机打出的泥包不同，造成高炉铁口深度随之不同。

目前生产中，炉前工根据开口机钎子打入的过程中，铁口突然喷出时钎子的深度作为高炉铁口深度。然而考虑到钎子的运动惯性和铁水喷出的滞后，钎子实际进入深度可能比人工判断的要浅，而下次打泥包堵铁口时又要以这次高炉铁口深度为依据，这也会误导堵铁口时的合理打泥量，从而不利于高炉铁口深度的稳定，也会造成炮泥的浪费。

综上所述，如何精确测量高炉铁口深度，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种测量高炉铁口深度的方法，可以精确测量铁口深度。本发明的另一目的是提供一种可测量高炉铁口深度的开铁口机。

为实现上述目的，本发明提供一种测量高炉铁口深度的方法，包括：

将用以检测钻铁口时钎子压力变化的压力传感器和用以检测钻铁口时所述钎子位移的位移传感器连接于开铁口机本体；

将所述钎子钻入所述高炉炉缸内；

根据所述压力传感器和所述位移传感器获取所述钎子打通高炉铁口时的位移；

根据所述位移计算高炉铁口深度。

优选地，所述根据压力传感器和位移传感器获取所述钎子打通所述高炉铁口时的位移的步骤具体包括：

实时监测所述压力传感器和所述位移传感器，并记录下当所述压力传感器的数值骤降时所述位移传感器的数值。

优选地，所述将钎子钻入所述高炉炉缸内的步骤与所述根据位移计算高炉铁口深度的步骤之间还包括：

测量所述钎子进入所述高炉炉缸的打入角度和所述钎子开始进入所述高炉炉缸侧壁的深度。

优选地，所述将钎子钻入所述高炉炉缸内的步骤与所述根据位移计算高炉铁口深度的步骤之间还包括：

测量所述钎子进入所述高炉炉缸的打入角度；

所述根据位移计算高炉铁口深度的步骤前还包括：

获取所述高炉炉缸侧壁的厚度和铁口初始设计深度。

优选地，所述高炉铁口深度h为：h＝h0+l×sinα-d×tanα，其中，h0为铁口初始设计深度，l为所述压力传感器的数值骤降时所述位移传感器的数值，α为所述钎子进入所述高炉炉缸的打入角度，d为所述高炉炉缸侧壁的厚度。

优选地，所述将钎子钻入所述高炉炉缸内的步骤具体包括：

将所述钎子沿所述高炉炉缸的侧壁以及角度α0倾斜向下钻入所述高炉炉缸内。

相对于上述背景技术，本发明所提供的测量高炉铁口深度的方法以钎子打铁口时压力瞬间急降点作为铁口打通的时间点，利用压力传感器监测钎子打入高炉炉缸的过程中钎子的压力变化，在压力瞬降时，结合位移传感器记录下此刻钎子的位移，从而根据该位移计算高炉铁口深度。对比现有技术，也即以打通的铁口处铁水喷出时钎子的位移来计算高炉铁口深度而言，本申请以钎子打铁口时压力瞬间急降点作为铁口打通的时间点，能够极大程度减小钎子的运动惯性和铁水喷出的滞后性对测量精度的影响，使得测量深度更接近铁口的实际深度。

本发明还提供一种可测量高炉铁口深度的开铁口机，包括：

用以在高炉炉缸上钻出铁口的开铁口机本体；

与所述开铁口机本体的钎子连接、用以实时监测所述钎子位移的位移传感器；

与所述开铁口机本体连接、用以实时监测所述钎子钻铁口时压力变化的压力传感器。

优选地，与所述位移传感器、所述压力传感器相连的处理器；所述处理器用以根据所述钎子压力瞬降时所述位移传感器的测量数据计算高炉铁口深度。

优选地，还包括用以调节所述钎子打入高炉炉缸的打入角度的调节机构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的第一种测量高炉铁口深度的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例所提供的第二种测量高炉铁口深度的方法的流程示意图；

图3为本发明实施例所提供的第三种测量高炉铁口深度的方法的流程示意图；

图4为本发明实施例所提供的可测量高炉铁口深度的开铁口机的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-图4，图1为本发明实施例所提供的第一种测量高炉铁口深度的方法的流程示意图；图2为本发明实施例所提供的第二种测量高炉铁口深度的方法的流程示意图；图3为本发明实施例所提供的第三种测量高炉铁口深度的方法的流程示意图；图4为本发明实施例所提供的可测量高炉铁口深度的开铁口机的结构示意图。

本发明所提供的测量高炉铁口深度的方法包括：

s1：将用以检测钻铁口时钎子11压力变化的压力传感器和用以检测钻铁口时钎子11位移的位移传感器连接于开铁口机本体1；

将位移传感器和压力传感器连接于开铁口机本体1上，其中，位移传感器与开铁口机本体1上的钎子11连接，用于监测钎子11的位移；压力传感器用于监测钎子11的压力变化状况，显然，压力传感器也设置在钎子11上。

s2：将钎子11钻入高炉炉缸3内；

控制开铁口机，使开铁口机的钎子11平稳的钻入高炉炉缸3的侧壁，由于铁口处封堵有泥包4，钎子11所要打通的厚度不仅包括位于高炉炉缸3内的泥包4的厚度，还包括堵塞于铁口通道31内的炮泥的厚度。显然，由于钎子11倾斜钻入高炉炉缸3的侧壁，因而前述厚度并非指泥包4或者高炉炉缸3的侧壁沿水平面的垂直距离，而是沿钎子11运动方向的直线距离。

s3：根据压力传感器和位移传感器获取钎子11打通高炉铁口时的位移；

在钎子11打通高炉铁口之前，钎子11钻铁口时压力一直处于相对稳定的状态，因而压力传感器上显示的测量数值也基本保持稳定，一旦钎子11的头部打通高炉铁口，也即打通铁口通道31内的炮泥和铁口通道31末端的泥包4进入高炉炉缸3内，压力传感器上显示的测量数值，也即钎子11的头部所承受的压力瞬间降低。

根据上述原理，利用压力传感器找到钎子11打通高炉铁口的瞬间时刻，读取此时刻下位移传感器的测量数值作为钎子11打通高炉铁口的实际位移。

s4：根据位移计算高炉铁口深度。

这里所说的高炉铁口深度具体指钎子11打通铁口通道31末端的泥包4的最大深度，本申请所提供的方法主要在于确定钎子11从高炉炉缸3外壁起至打通高炉铁口这一过程中的位移，进而利用该位移通过几何计算得到高炉铁口深度。显然，当建立的几何模型不同时，高炉铁口深度的具体计算方式也有所区别，当然只要钎子11的位移一定，不同的几何模型最终计算得到的数值也必然相同，也就是说，具体采用哪种几何模型进行计算并不影响高炉铁口深度的测量结果

进一步的，根据压力传感器和位移传感器获取钎子11打通高炉铁口时的位移的步骤具体包括：

实时监测压力传感器和位移传感器，并记录下当压力传感器的数值骤降时位移传感器的数值。

为了简化位移传感器的读数，在该实施例中压力传感器和位移传感器实时进行监测，也即压力传感器实时监测钎子11钻铁口时的压力状况，位移传感器实时监测钎子11的位移，且压力传感器的监测状态与位移传感器的监测状态保持“同步”。这里所说的“同步”具体指一个时刻的压力传感器的测量数值对应一个时刻的位移传感器的测量数值，以便当压力传感器的测量数值骤降时能够自动读取到位移传感器此刻的测量数值，以该时刻作为钎子11打通铁口的时刻。

进一步的，将钎子11钻入高炉炉缸3内的步骤与根据位移计算高炉铁口深度的步骤之间还包括：

s30：测量钎子11进入高炉炉缸3的打入角度和钎子11开始进入高炉炉缸3侧壁的深度。

在实际操作中，钎子11总是前端倾斜向下打进高炉炉缸3内，因而无论几何模型的具体建立方式如何，钎子11打入高炉炉缸3的打入角度α必然为计算参数之一。在该具体实施方式中，当钎子11打入高炉炉缸3后测量钎子11的打入角度和钎子11开始进入高炉炉缸3侧壁的深度，通过勾股定理计算得到高炉铁口深度。例如，通过公式h＝h1+l×sinα，其中，h为高炉铁口深度，h1为钎子11开始进入高炉炉缸3侧壁的深度，l为压力传感器的数值骤降时位移传感器的数值，α为钎子11进入高炉炉缸3的打入角度。

当然，也可在高炉炉缸3的侧壁的厚度的基础上计算高炉铁口的深度，也即，在将钎子11钻入高炉炉缸3内的步骤与根据位移计算高炉铁口深度的步骤之间还包括：

s30：测量钎子11进入高炉炉缸3的打入角度α；

根据位移计算高炉铁口深度的步骤前还包括:

s31：获取高炉炉缸3侧壁的厚度和铁口初始设计深度。

需要说明的是，为了便于在附图3中展示该实施例的具体流程，将这一步骤标注为s31，显然，步骤s31不一定在步骤s30之后，也可能位于步骤s1之前，只要保证获取高炉炉缸3侧壁的厚度d和铁口初始设计深度h0这一步骤位于步骤s4之前即可。

在前述实施例的基础上，可利用以下公式计算高炉铁口深度：

h＝h0+l×sinα-d×tanα；

其中，h为高炉铁口深度，h0为铁口初始设计深度，l为压力传感器的数值骤变时位置传感器的数值，α为钎子11进入高炉炉缸3的打入角度，d为高炉炉缸3侧壁的厚度。

h0具体指铁口通道31的末端的深度。由于高炉在建造之时就包括设于高炉炉缸3的侧壁上的铁口通道31，因而铁口通道31的末端的最大深度，也即铁口初始设计深度为固定值，可通过高炉的设计图纸或者项目参数表直接获取。

进一步的，将钎子11钻入高炉炉缸3内的步骤具体包括：

将钎子11沿高炉炉缸3的侧壁以角度α0倾斜向下钻入高炉炉缸3内。

考虑到钎子11的打入角度测量难度较大，且存在误差，为了简化操作，将钎子11以角度α0打入高炉炉缸3内。

本申请以钎子11打铁口时压力瞬间急降点作为铁口打通的时间点，能够极大程度减小钎子11的运动惯性和铁水喷出的滞后性对测量精度的影响，准确测得钎子11打通铁口，也即高炉炉缸3侧壁及泥包4时的位移，并利用该位移计算得到高炉铁口深度，该测量结果相比于现有技术而言更接近铁口的实际深度，也即精确度更高。

精确测量高炉铁口深度对于高炉炼铁过程具有重要的意义，例如，在高炉的多次作业循环中，铁口处可能会发生“涨铁口”或“断铁口”的现象，严重影响炼铁质量。通过本申请的开铁口机精确测量出铁口处因原始泥包4而导致的高炉铁口深度的变化有利于重新确定下次高炉堵铁口时泥炮机的打泥量，以便于稳定高炉铁口深度。

请参考图4，本发明还提供一种可测量高炉铁口深度的开铁口机，包括开铁口机本体1、与开铁口机本体1的钎子11连接的位移传感器和压力传感器；其中，位移传感器用以实时监测钎子11的位移，压力传感器用以实时监测钎子11打铁口时压力的变化，当压力传感器监测到压力瞬降时记录位移传感器此刻的位移，从而依据该位移计算高炉铁口深度。

相比于操作人员根据铁口突然喷出铁水和铁渣视为打通铁口为依据进行判断而言，本发明所提供的开铁口机在测量高炉铁口深度的过程中，极大程度上减小了钎子11的运动惯性和铁水喷出的滞后性对测量精度的影响，具有更高的精度。

进一步还包括与位移传感器、压力传感器相连的处理器2，当压力传感器监测到钎子11打铁口时压力瞬降时记录位移传感器此刻的位移，并将该位移的数据传输至处理器2，处理器2根据现场输入的钎子11的打入角度α和钎子11打通高炉炉缸3侧壁的深度h0计算高炉铁口深度，并将数据存储和显示出来，以便下次操作泥炮机时以此数据作为参照来控制打泥量。

在上述实施例的基础上，考虑到不同生产企业的高炉型号不同，钎子11进入高炉炉缸3时的打入角度也存在差异，为了适应不同型号的高炉的铁口通道31的铁口角度，该开铁口机进一步包括用以调节钎子11打入高炉炉缸3的打入角度的调节机构。

当某一高炉炉缸3的铁口通道31相对于水平面的倾角较大时，调节开铁口机以增大钎子11的打入角度，使钎子11与铁口通道31基本保持平行；当某一高炉炉缸3的铁口通道31相对于水平面的倾角较小时，调节开铁口机以减小钎子11的打入角度，以便钎子11与铁口通道31仍保持平行。

本申请所提供的可测量高炉铁口深度的开铁口机在现有的开铁口机的基础上，增加一个位移传感器和一个压力传感器，依据两个传感器得到高炉铁口深度的精确数值，进一步还可以通过调节钎子11的打入角度使该开铁口机的适用性更广。通过该开铁口机得到的高炉铁口深度更加精确，有利于后续继续保持合理、稳定的高炉铁口深度，而合理、稳定的高炉铁口深度有利于促进高炉出净渣铁，抑制渣铁对高炉炉缸3侧壁的环流侵蚀，起到保护高炉炉缸3的效果。

以上对本发明所提供的测量高炉铁口深度的方法和开铁口机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。