转炉自动测温取样装置及其测温取样方法与流程

本发明涉及炼钢转炉检测技术领域，尤其涉及一种转炉自动测温取样装置及其测温取样方法。

背景技术：

转炉炼钢(converter steelmaking)是以铁水、废钢和铁合金为原料，依靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程，转炉是炼钢炉中较为常见的一种，其应用较为广泛；由于现有的小吨位转炉没有设置副枪，小吨位转炉的钢水的测温取样只能通过人工完成。具体地，在进行钢水的测温取样时，现场操作人员通过手拿取样枪，将取样枪伸入炉内以完成测温取样；但由于需要连续进行多次测温取样，通过人工操作方式无法保证每次的取样深度和取样点一致，会对取样质量及测温结果造成影响，且由于转炉的高温辐射作用，现场操作人员的工作环境较差，现场操作人员的安全性难以得到保证。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种转炉自动测温取样装置及其测温取样方法。

为此，本发明公开了一种转炉自动测温取样装置，所述装置包括：横移机构、旋转机构、伸缩机构和控制模块；

所述横移机构包括横移导轨和横移车架，所述横移导轨固定安装在转炉炉门内侧，所述横移车架可滑动地安装在所述横移导轨上，所述横移车架上安装有所述旋转机构和所述伸缩机构，所述横移车架用于带动所述旋转机构及所述伸缩机构沿所述转炉炉门内侧端水平横移；

所述旋转机构分别连接所述横移车架和所述伸缩机构，用于带动所述伸缩机构进行相对所述横移车架的旋转运动；

所述伸缩机构可旋转转动地安装在所述横移车架上，所述伸缩机构上设置有可垂直升降的取样枪，所述取样枪用于转炉钢水的测温取样；

所述控制模块分别连接所述横移机构、所述旋转机构和所述伸缩机构，用于控制调节所述取样枪的位置及取样操作。

进一步地，在所述转炉自动测温取样装置中，所述横移机构还包括车架轮、横移电机、移动齿轮、齿条和横移编码器；

所述车架轮安装在所述横移车架下端，所述横移导轨上设置有滑道，所述车架轮与所述滑道适配安装，且所述车架轮可沿所述滑道滚动；

所述横移电机安装在所述横移车架上，所述横移电机的输出轴的一端穿出所述横移车架端面并安装有所述移动齿轮，所述齿条固定安装在所述横移导轨上，所述移动齿轮与所述齿条适配安装，所述横移电机用于带动所述移动齿轮沿所述齿条移动；

所述横移编码器安装在所述横移电机输出轴，用于检测所述横移电机的转速及转动位移。

进一步地，在所述转炉自动测温取样装置中，所述车架轮包括两个，两个所述车架轮分别安装在所述横移车架下端面的两侧，所述横移导轨上端面的两侧均设置有一个所述滑道，两个所述车架轮与两个所述滑道适配安装。

进一步地，在所述转炉自动测温取样装置中，所述旋转机构包括液压缸、液压站和拉线编码器；

所述液压缸一端可转动地安装在所述横移车架上，另一端可转动地安装在所述伸缩机构；

所述液压站固定在所述转炉炉门上，并通过液压管路连接所述液压缸；

所述拉线编码器的编码器固定安装在所述横移车架上，所述拉线编码器的拉线固定安装在所述伸缩机构上，所述拉线编码器用于检测所述伸缩机构的旋转角度及旋转位移。

进一步地，在所述转炉自动测温取样装置中，所述伸缩机构包括伸缩机架、主动轮、主动轮压轮、所述取样枪、伸缩电机和伸缩编码器；

所述伸缩机架可转动地安装在所述横移车架上，并与所述液压缸的另一端可转动地连接；

所述主动轮安装在所述伸缩机架上，所述取样枪可滑动地安装在所述主动轮上，所述主动轮压轮安装在所述伸缩机架上，所述主动轮压轮位于所述主动轮上方并将所述取样枪压紧于所述主动轮上；

所述伸缩电机安装在所述伸缩机架外侧端，且所述伸缩电机的输出轴连接所述主动轮；

所述伸缩编码器安装在所述主动轮压轮上，用于检测所述取样枪的升降位移。

进一步地，在所述转炉自动测温取样装置中，所述伸缩机构还包括从动轮和从动轮压轮；

所述主动轮和所述从动轮分别安装在所述伸缩机架上端面的两侧，所述取样枪可滑动地安装在所述主动轮和所述从动轮上，所述从动轮压轮安装在所述伸缩机架上，所述从动轮压轮位于所述从动轮上方并将所述取样枪压紧于所述从动轮上。

进一步地，在所述转炉自动测温取样装置中，所述控制模块包括可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器分别连接所述横移电机、所述横移编码器、所述液压站、所述拉线编码器、所述伸缩电机和所述伸缩编码器。

此外，本发明还公开了一种利用上述转炉自动测温取样装置实施的测温取样方法，所述测温取样方法包括：

所述控制模块控制所述横移车架移动以带动所述横移车架上安装的所述旋转机构和所述伸缩机构从初始位置移动至第一工作位置；

所述控制模块控制所述旋转机构旋转以带动所述伸缩机构从所述第一工作位置旋转至第二工作位置；

所述控制模块控制所述伸缩机构上的所述取样枪下降以使所述取样枪伸入所述转炉炉内完成测温取样动作；

所述控制模块控制所述伸缩机构上的所述取样枪上升以使所述取样枪伸出所述转炉；

所述控制模块控制所述旋转机构旋转以带动所述伸缩机构从所述第二工作位置旋转至所述第一工作位置；

所述控制模块控制所述横移车架移动以带动所述横移车架上安装的所述旋转机构和所述伸缩机构从所述第一工作位置移动至所述初始位置。

本发明技术方案的主要优点如下：

本发明的转炉自动测温取样装置及其测温取样方法能够实现钢水测温取样作业的全自动控制，无需人工操作；且能根据转炉装入量和炉渣等转炉实际情况对钢水的测温取样位置及深度进行调整，能够提高钢水的取样质量和测温准确率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一个实施例的转炉自动测温取样装置的结构示意图；

图2为图1所示的转炉自动测温取样装置的右视图；

图3为本发明一个实施例的测温取样方法的流程图。

附图标记说明：

11-横移导轨、12-横移车架、13-车架轮、14-横移电机、15-移动齿轮、16-齿条、17-横移编码器、18-滑道、21-液压缸、22-液压站、23-拉线编码器、31-取样枪、32-伸缩机架、33-主动轮、34-主动轮压轮、35-伸缩电机、36-伸缩编码器、37-从动轮、38-从动轮压轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。

第一方面，如附图1和附图2所示，本发明实施例提供了一种转炉自动测温取样装置，该装置包括：横移机构、旋转机构、伸缩机构和控制模块；横移机构包括横移导轨11和横移车架12，横移导轨11固定安装在转炉炉门内侧，横移车架12可滑动地安装在横移导轨11上，横移车架12上安装有旋转机构和伸缩机构，横移车架12用于带动旋转机构及伸缩机构沿转炉炉门内侧端水平横移；旋转机构分别连接横移车架12和伸缩机构，用于带动伸缩机构进行相对横移车架12的旋转运动；伸缩机构可旋转转动地安装在横移车架12上，伸缩机构上设置有可垂直升降的取样枪31，取样枪31用于转炉钢水的测温取样；控制模块分别连接横移机构、旋转机构和伸缩机构，用于控制调节取样枪31的位置及取样操作。

以下对本发明实施例提供的转炉自动测温取样装置的工作原理及结构进行具体说明。

本发明实施例提供的转炉自动测温取样装置在使用时，先将横移导轨11固定安装在转炉炉门内侧，再利用控制模块控制横移车架12移动，以带动横移车架12上安装的旋转机构和伸缩机构从初始位置移动至第一工作位置；待旋转机构和伸缩机构移动至第一工作位置后，控制模块控制旋转机构旋转，从而使伸缩机构绕平行于横移车架12端面的旋转轴旋转，以使伸缩机构从第一工作位置旋转至第二工作位置；待伸缩机构旋转至第二工作位置后，控制模块控制伸缩机构上的取样枪31下降以使取样枪31伸入转炉炉内，取样枪31伸入转炉炉内的钢水中进行测温取样；待取样枪31完成测温取样动作后，控制模块先控制伸缩机构上的取样枪31上升以使取样枪31伸出转炉，再控制旋转机构旋转以带动伸缩机构从第二工作位置旋转至第一工作位置，最后控制横移车架12移动以带动横移车架12上安装的旋转机构和伸缩机构从第一工作位置移动至初始位置，完成并结束该次钢水的测温取样。

其中，第一工作位置和第二工作位置可以根据转炉装入量和炉渣等转炉的实际情况进行设定，以提高钢水取样质量，从而提高测温的准确性。

本发明实施例中，横移导轨11可以采用螺栓连接方式可拆卸地固定安装在转炉炉门内侧。

对于横移机构如何带动其上安装的旋转机构和伸缩机构沿转炉炉门水平横移，以实现该转炉自动测温取样装置的测温取样位置的可调性，本发明实施例提供了一种具体结构。

如附图1和附图2所示，横移机构还包括车架轮13、横移电机14、移动齿轮15、齿条16和横移编码器17；车架轮13安装在横移车架12下端，横移导轨11上设置有滑道18，车架轮13与滑道18适配安装，且车架轮13可沿滑道18滚动；横移电机14安装在横移车架12上，横移电机14的输出轴的一端穿出横移车架12端面并安装有移动齿轮15，齿条16固定安装在横移导轨11上，移动齿轮15与齿条16适配安装，横移电机14用于带动移动齿轮15沿齿条16移动；横移编码器17安装在横移电机14输出轴，用于检测横移电机14的转速及转动位移。

如此设置，当需要控制旋转机构和伸缩机构移动时，启动横移电机14，带动移动齿轮15旋转，由于移动齿轮15和齿条16构成齿轮齿条副，移动齿轮15会沿齿条16移动，从而带动横移车架12及其上安装的旋转机构和伸缩机构移动；同时，利用车架轮13和滑道18的配合，能够确保横移车架12稳固在横移导轨11上且保证横移车架12与横移导轨11间的相互运动的平稳性。

其中，本发明实施例中，为了提高横移机构的结构稳定性和可靠性，如附图2所示，车架轮13包括两个，两个车架轮13分别安装在横移车架12下端面的两侧，横移导轨11上端面的两侧均设置有一个滑道18，两个车架轮13与两个滑道18适配安装。

进一步地，对于旋转机构如何带动伸缩机构绕平行于横移车架12端面的旋转轴旋转，以实现该转炉自动测温取样装置的测温取样位置的可调性，本发明实施例提供了一种具体结构。

如附图1和附图2所示，旋转机构包括液压缸21、液压站22和拉线编码器23；液压缸21一端可转动地安装在横移车架12上，另一端可转动地安装在伸缩机构；液压站22固定在转炉炉门上，并通过液压管路连接液压缸21；拉线编码器23的编码器固定安装在横移车架12上，拉线编码器23的拉线固定安装在伸缩机构上，拉线编码器23用于检测伸缩机构的旋转角度及旋转位移。

如此设置，通过液压站22驱动液压缸21运动，液压缸21带动伸缩机构绕平行于横移车架12端面的旋转轴旋转，以实现伸缩机构的位置调整，进而调整取样枪31的测温取样位置。

其中，为了便于液压缸21的操作调整，并保证伸缩机构的旋转稳定性和可靠性，本发明实施例中，液压缸21的缸体底座通过销轴连接方式安装在横移车架12上，液压缸21的活塞杆通过销轴连接方式安装在伸缩机构。

进一步地，对于伸缩机构如何带动取样枪31进行升降运动，以控制取样枪31伸入或伸出转炉，完成钢水的测温取样，本发明实施例提供了一种具体结构。

如附图1和附图2所示，伸缩机构包括伸缩机架32、主动轮33、主动轮压轮34、取样枪31、伸缩电机35和伸缩编码器36；伸缩机架32可转动地安装在横移车架12上，并与液压缸21的另一端可转动地连接；主动轮33安装在伸缩机架32上，取样枪31可滑动地安装在主动轮33上，主动轮压轮34安装在伸缩机架32上，主动轮压轮34位于主动轮33上方并将取样枪31压紧于主动轮33上；伸缩电机35安装在伸缩机架32外侧端，且伸缩电机35的输出轴连接主动轮33；伸缩编码器36安装在主动轮压轮34上，用于检测取样枪31的升降位移。

如此设置，通过伸缩电机35带动主动轮33转动，由于取样枪31被压紧在主动轮33和主动轮压轮34所围成的空间内，因此主动轮33转动会带动取样枪31移动，从而实现取样枪31的升降运动的控制。

其中，伸缩机架32通过销轴连接方式安装在横移车架12的上端面上，液压缸21的另一端通过销轴连接方式安装在伸缩机架32的下端面。

本发明实施例中，为了保证取样枪31的运动平稳性和可靠性，伸缩机构还包括从动轮37和从动轮压轮38；主动轮33和从动轮37分别安装在伸缩机架32上端面的两侧，取样枪31可滑动地安装在主动轮33和从动轮37上，从动轮压轮38安装在伸缩机架32上，从动轮压轮38位于从动轮37上方并将取样枪31压紧于从动轮37上。如此设置，通过主动轮33、主动轮压轮34、从动轮37和从动轮压轮38，可以实现取样枪31在两个位置上的压紧限位。

其中，取样枪31可以采用方形钢管制造。

进一步地，本发明实施例中，为了实现该转炉自动测温取样装置的自动控制，控制模块可以包括可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，可编程逻辑控制器分别连接横移电机14、横移编码器17、液压站22、拉线编码器23、伸缩电机35和伸缩编码器36。如此设置，通过在PLC中预设工作程序，能够实现横移机构、旋转机构和伸缩机构的运动的自动控制，从而实现测温取样工作的全自动控制；且通过横移编码器17、拉线编码器23及伸缩编码器36的检测反馈作用，能够对横移机构、旋转机构和伸缩机构的运动情况进行实时监测，以便于PLC根据实时监测结果对横移电机14、液压站22和伸缩电机35进行适应性控制调整，保证测温取样工作的顺利进行。

第二方面，如附图3所示，本发明实施例还提供了一种利用上述的转炉自动测温取样装置实施的测温取样方法，该测温取样方法包括：

控制模块控制横移车架12移动以带动横移车架12上安装的旋转机构和伸缩机构从初始位置移动至第一工作位置；

控制模块控制旋转机构旋转以带动伸缩机构从第一工作位置旋转至第二工作位置；

控制模块控制伸缩机构上的取样枪31下降以使取样枪31伸入转炉炉内完成测温取样动作；

控制模块控制伸缩机构上的取样枪31上升以使取样枪31伸出转炉；

控制模块控制旋转机构旋转以带动伸缩机构从第二工作位置旋转至第一工作位置；

控制模块控制横移车架12移动以带动横移车架12上安装的旋转机构和伸缩机构从第一工作位置移动至初始位置。

具体地，本发明实施例提供的转炉自动测温取样装置在使用时，先将横移导轨11固定安装在转炉炉门内侧，再利用控制模块控制横移车架12移动，以带动横移车架12上安装的旋转机构和伸缩机构从初始位置移动至第一工作位置；待旋转机构和伸缩机构移动至第一工作位置后，控制模块控制旋转机构旋转，从而使伸缩机构绕平行于横移车架12端面的旋转轴旋转，以使伸缩机构从第一工作位置旋转至第二工作位置；待伸缩机构旋转至第二工作位置后，控制模块控制伸缩机构上的取样枪31下降以使取样枪31伸入转炉炉内，取样枪31伸入转炉炉内的钢水中进行测温取样；待取样枪31完成测温取样动作后，控制模块先控制伸缩机构上的取样枪31上升以使取样枪31伸出转炉，再控制旋转机构旋转以带动伸缩机构从第二工作位置旋转至第一工作位置，最后控制横移车架12移动以带动横移车架12上安装的旋转机构和伸缩机构从第一工作位置移动至初始位置，完成并结束该次钢水的测温取样。

可见，本发明实施例提供的转炉自动测温取样装置及其测温取样方法能够实现钢水测温取样作业的全自动控制，无需人工操作；且能根据转炉装入量和炉渣等转炉实际情况对钢水的测温取样位置及深度进行调整，能够提高钢水的取样质量和测温准确率。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。