钒钛矿高炉冶炼炉温快速判定装置的制作方法

1.本发明涉及一种钒钛矿高炉冶炼炉温快速判定装置，属于炼铁技术领域。


背景技术：

2.在高炉冶炼过程中，以炉温为主要代表的热制度是高炉四大操作制度之一，适宜的炉温和稳定的炉温是实现高炉炉缸工作活跃和稳定的基础，也是高炉稳定顺行和高效冶炼的基础。对于钒钛磁铁矿高炉冶炼，尤其是高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼，生成的炉渣tio2含量高于20％，炉缸内渣铁的流动性质和分离效果受炉温影响较大，一方面炉温过高会导致炉渣tio2过还原生成过多高熔点ti(c,n)，造成渣铁粘稠难分离；另一方面，高钛型高炉渣熔化性温度高达1380～1420℃，炉温偏低则会导致炉缸内渣铁温度接近炉渣的熔化性温度，炉渣粘度急剧增大，渣铁同样将变得粘稠难分。因此，钒钛磁铁矿高炉冶炼操作人员在操控高炉的过程中，力求做到“物理热、化学凉”，即要渣铁具有充沛的炉温，又要尽可能降低铁水中的si和ti含量。
3.为实现钒钛磁铁矿高炉冶炼适宜炉温控制，实现渣铁“物理热、化学凉”这一目的，炼铁生产人员尝试了许多努力。在铁水化学温度方面，如增加铁水取样及化学检测的频次，做到每一次出铁做一次铁水成分分析，以便高炉操作人员掌握炉温变化。但实际上这样的化检验频次仍然无法满足高炉操作人员对炉况判断的需求，首先，一次出铁过程时间长达40min～120min不等，在出铁的初期、中期、后期，炉温也会发生向热或向凉的变化，出一次铁做一次化学成分检测显然难以准确判断炉温的变化趋势。其次，用铁水si或si+ti化学检测判定炉温存在热滞后效应，从取样
→
送样
→
化学成分检验出结果用时较长，待化学检测结果出来，高炉炉况已出现较大的变化，根据检测结果调节炉况也为时已晚。在铁水物理温度检测方面，通过对每次出铁进行一次插入式热电偶温度检测，及时反馈铁水的物理温度，但热电偶属于一次性消耗品，频次高，检测成本高；频次低，同样存在无法有效准确反馈炉温变化的趋势；同时，测量温度的时间、热电偶插入铁水的深度、出铁铁流的大小，都会对物理测温造成影响，这样导致物理温度检测与实际炉况表现的炉缸热状态变化相关性较差。铁水红外在线连续测温装置近年在炼铁领域得到推广，通过对铁水表面温度连续测量，提高了炉温测量频次和降低铁水温度测量成本。但在钒钛磁铁矿高炉冶炼出铁过程中，存在出铁过程烟尘大、渣铁喷溅严重的问题，红外测温易受高温烟尘影响，无法准确测量得到出铁口处渣铁的温度；即便是将测温点调整到出铁主沟末端的小井或铁沟中，因出铁过程温降，tic等物质析出并导致铁水沟上层被析出渣铁混合物覆盖，或因渣量大，撇渣器撇渣不干净，浮渣漂浮在铁水表面等原因，均会影响红外连续测温的结果准确性。为此，高炉操作人员更多的时候采取的方法是在出铁过程中通过观察渣铁的明亮程度、取炉渣观察炉渣的颜色，依靠长期积累的经验，对炉温进行粗略的估计和判断，以此为依据对高炉进行适当的操作调剂。但这样的判定方法，严重依赖操作人员的判定经验，且受取样时气候、时间的影响，观察试样时光线的影响，对颜色的判断误差大。因此至今在高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼过程中，炉温的稳定性控制仍较差，炉温波动仍较大，因炉温判断不准确导致的错误调剂或
调剂不及时导致的生产事故时有发生，给高炉生产带来了巨大的经济损失。为此，采用一个适合于钒钛磁铁矿高炉冶炼特点，并能够快速、高频次、低成本、相对准确的炉温判定方法，对帮助高炉操作人员稳定钒钛磁铁矿高炉冶炼至关重要。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是现有化检不能及时检测炉温，而红外测温不准确，电偶测温易损坏，成本高。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钒钛矿高炉冶炼炉温快速判定装置，包括取样装置和摄像拍照装置，所述取样装置包括取样杆和旋转装置，摄像拍照装置包括箱体、摄像头和接样盘，取样杆包括杆体和取样头，取样头可拆卸设置在杆体的一端，杆体的另一端与旋转装置连接，箱体与旋转装置间隔设置，接样盘设置在箱体内，且摄像头正对接样盘设置，箱体侧壁上设置有开口，旋转装置驱动取样杆转动可使取样头转至接样盘的上方。
6.其中，上述装置中还包括冲击锤，所述冲击锤竖直设置在箱体内，且锤头正对接样盘设置。
7.其中，上述装置中所述取样头的截面为多边形结构，且每个面上均设置有取样凹槽。
8.进一步，上述装置中所述取样头的截面为正六边形或正方形。
9.进一步，上述装置中还包括转动机构，所述取样头通过转动机构与杆体连接，且转动机构与冲击锤电连接。
10.其中，上述装置中所述箱体内设置有照明灯。
11.其中，上述装置中所述接样盘下端出口处连接有电磁阀和送样管，所述送样管设置有两个出口，且通过电磁阀控制通断。
12.进一步，上述装置中所述送样管为y形三通管结构，进口端与接样盘下端出口连接，送样管进口下方设置有转轴和翻板，转轴架设在送样管内；所述翻板包括支撑板和密封板，支撑板的截面为l形结构，支撑板的开口两端与密封板一侧端面连接，支撑板的折弯处套设在转轴上并与转轴连接固定，使得驱动转轴旋转，翻板可封闭任一送样管下端出口。
13.进一步，上述装置中送样管下端出口为方管结构，且密封板与送样管下端出口管口形状适配。
14.进一步，上述装置中还包括驱动装置，所述驱动装置可驱动转轴旋转。
15.本发明的有益效果是：本装置基于图像和化学温度对比，通过样本学习判断铁水化学温度，能够方便快速的判定钒钛矿高炉冶炼出铁过程中铁水化学温度，为高炉操作人员及时反馈出铁过程铁水温度变化，掌握炉缸热状态变化，为高炉操作人员及时进行高炉操作调剂提高参考依据，有效促进高炉稳定顺行，减少因炉温波动造成的炉况波动，提高钒钛磁铁矿综合利用效率，减少高炉炉况波动或炉况失常带来经济损失或资源浪费。通过该方法能够结合攀西地区钒钛磁铁矿高炉冶炼特点，为冶炼高钛型钒钛磁铁矿的高炉生产人员提供一个更为及时、准确的炉温判定方法和系统，为高炉生产人员更及时、更准确的掌握炉缸热状态，及时进行准确的操作调剂，促进高炉稳定顺行。同时能够让从事钒钛磁铁矿高炉冶炼的从业者快速掌握炉温判定依据，不再依赖长期以来的经验积累，在钒钛磁铁矿高
炉冶炼领域具有十分广泛的推广应用前景。
附图说明
16.图1为本发明的结构示意图；
17.图2为本发明取样杆的结构示意图；
18.图3为本发明的取样头断面结构示意图；
19.图4为本发明的送样管内翻板处的剖面结构示意图；
20.图5为本发明的翻板结构示意图。
21.图中标记为：1是渣沟，2是取样杆，21是杆体，22是取样头，221是取样凹槽，3是悬臂，4是旋转装置，5是箱体，6是照明灯，7是冲击锤，8是翻板，81是支撑板，82是密封板，821是齿爪，83是筋板，9是接样盘，10是电磁阀，11是送样管，111是挡料板，12是图像识别处理器，13是摄像头，14是转轴。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
23.如图1至图5所示，本发明的钒钛矿高炉冶炼炉温快速判定装置，包括取样装置和摄像拍照装置，所述取样装置包括取样杆2和旋转装置4，摄像拍照装置包括箱体5、摄像头13和接样盘9，取样杆2包括杆体21和取样头22，取样头22可拆卸设置在杆体21的一端，杆体21的另一端与旋转装置4连接，箱体5与旋转装置4间隔设置，接样盘9设置在箱体5内，且摄像头13正对接样盘9设置，箱体5侧壁上设置有开口，旋转装置4驱动取样杆2转动可使取样头22转至接样盘9的上方。本领域技术人员能够理解的是，本装置实际使用时需架设在渣沟1旁，优选其包括取样装置和摄像拍照装置，而取样装置包括取样杆2和旋转装置4，取样装置主要用于取样步骤，实际优选取样杆2包括杆体21和取样头22，取样头22可拆卸设置在杆体21的一端，优选取样头22和杆体21转动连接，杆体21的另一端与旋转装置4连接，故取样杆2端部的取样头22通过旋转装置4可转动至渣沟1内。而摄像拍照装置主要用于图像识别处理，故优选摄像头13直接与图像识别处理器12电连接。实际将获得的电子照片信息经信号线传入高炉中控室电脑，由图像识别处理器12按既定程序对渣样图片进行图片识别分类，根据不同的炉温状态对应的冷却后炉渣颜色色泽度不同，对炉渣进行模糊聚类分析，从而判定出当前炉渣对应的炉温，输出炉温(铁水ti+si)的参考值，输出参考值时会对试样做时间标签，便于与同时间所取的铁水试样做铁水ti+si含量检测校正对比。在该装置投入使用初期，需要对图像进行一定量的数据样本训练，一方面，根据现场操作人员丰富的经验，对不同铁次渣样图片给出对应的铁水ti+si含量判定值，有助于增加学习样本数量；一方面，对同时取铁水样进行ti+si含量检测的渣样做标记，用于图像识别结果校正，从而增加判定结果的准确性。经过大量数据样本的学习分类，逐步提高依据渣样色泽度对以铁水ti+si为主要代表的炉温判断准确性。摄像拍照装置包括箱体5、摄像头13和接样盘9，箱体5与旋转装置4间隔设置，接样盘9设置在箱体5内，且摄像头13正对接样盘9设置，箱体5侧壁上设置有开口，开口主要用于取样杆2的转动至箱体5内，可优选开口可自动开闭，实际可在开口处的上沿侧焊接钢板，钢板与箱体5铰接即可。
24.优选的，上述装置中还包括冲击锤7，所述冲击锤7竖直设置在箱体5内，且锤头正
对接样盘9设置。本领域技术人员能够理解的是，为了是渣样从取样头22上完全分离，本装置优选设置冲击锤7。实际可在箱体5的上方设置了一个由气压控制的冲击锤7，且冲击行程距离可调节固定，锤头为圆锥形且正对接样盘9，冲击锤7由联动装置控制，在取样杆2被送入箱体5内并且旋动装置到达极限位置5秒后，冲击锤7联动装置启动，冲击取样头22，使取样头22上的渣样脱落掉入下方的圆碗状接样盘9内。
25.优选的，上述装置中所述取样头22的截面为多边形结构，且每个面上均设置有取样凹槽221。本领域技术人员能够理解的是，为了方便取样时渣样粘附在取样头22上，本装置优选取样头22的截面为多边形结构，且每个面上均设置有取样凹槽221，这种结构设置可保证在取样头22每个面上都设置有取样凹槽221，目的在于取样头22进入渣沟1后旋转保持一个正面向上，始终有一个取样凹槽221内会有少量炉渣。由于取样头22是低温的，取样头22伸入渣沟1内，在短时间内拿出，炉渣自身也会在取样头22上凝固和粘附，取样头22带凹槽只是确保正面向上的凹槽中始终有炉渣。
26.优选的，上述装置中所述取样头22的截面为正六边形或正方形。本领域技术人员能够理解的是，本装置只是优选取样头22的截面为正六边形或正方形，便于后续与冲击锤7联锁控制，也即是冲击锤7每提升一次，取样头22可旋转一个面，实现对取样头22渣样的清理。同时便于渣样挂于取样头22上。
27.优选的，上述装置中还包括转动机构，所述取样头22通过转动机构与杆体21连接，且转动机构与冲击锤7电连接。本领域技术人员能够理解的是，为了便于将渣样从取样头22上清理干净，本装置优选还包括转动机构，将取样头22通过转动机构与杆体21连接，且转动机构与冲击锤7电连接，也即是冲击锤7每提升一下，取样杆2旋转一个面，实现此功能的具体结构，转动机构与冲击锤7电连接，优选冲击锤7的冲击和取样杆2的旋转由计算机信号同步控制，冲击结束后取样杆2可留在封闭箱体5内，也可移动至箱体5外。
28.优选的，上述装置中所述箱体5内设置有照明灯6。本领域技术人员能够理解的是，由于箱体5为封闭式结构，为了摄像头13的拍照效果，本装置优选箱体5内设置有照明灯6来补充光源。
29.优选的，上述装置中所述接样盘9下端出口处连接有电磁阀10和送样管11，所述送样管11设置有两个出口，且通过电磁阀10控制通断。本领域技术人员能够理解的是，为了便于及时将冷却后的渣样排出，本装置优选在接样盘9下端出口处连接有电磁阀10和送样管11，优选送样管11设置有两个出口，渣样落入接样筒内，接样筒盖上后由氮气送至化验室进行化学成分分析；不需要送样时，拍照后的试样落入废弃渣样堆中。且通过电磁阀10控制送样管11的通断。
30.优选的，上述装置中所述送样管11为y形三通管结构，进口端与接样盘9下端出口连接，送样管11进口下方设置有转轴14和翻板8，转轴14架设在送样管11内；所述翻板8包括支撑板81和密封板82，支撑板81的截面为l形结构，支撑板81的开口两端与密封板82一侧端面连接，支撑板81的折弯处套设在转轴14上并与转轴14连接固定，使得驱动转轴14旋转，翻板8可封闭任一送样管11下端出口。本领域技术人员能够理解的是，本装置为了方便控制渣样的取出，本装置优选送样管11为y形三通管结构，进口端与接样盘9下端出口连接，送样管11进口下方设置有转轴14和翻板8，转轴14架设在送样管11内。具体可优选在送样管11进口下方200mm处设置，且转轴14应与送样管11转动连接，且采用密封材料来防止物料进入转轴
14和送样管11下的间隙内。所述翻板8包括支撑板81和密封板82，支撑板81的截面为l形结构，支撑板81的开口两端与密封板82一侧端面连接，支撑板81的折弯处套设在转轴14上并与转轴14连接固定，使得驱动转轴14旋转，翻板8可封闭任一送样管11下端出口。优选翻板8包括支撑板81和密封板82，支撑板81的截面为l形结构，为避免物料进入故支撑板81的两侧应设置封堵板，使得支撑板81为中空的三棱柱结构或与密封板82连接处的端部开口即可。支撑板81的开口两端与密封板82一侧端面连接，支撑板81的折弯处套设在转轴14上并与转轴14连接固定，驱动转轴14旋转，从而带动翻板8旋转，使得翻板8可封闭任一送样管11的出口。本装置实际可转动转轴14实现密封板82置于送样管11出口来封堵管口，翻板8的支撑板81截面为l形结构，使得整个支撑板81的结构受力更加均匀，同时支撑板81封闭管口时，支撑板81的侧壁倾斜设置，可缓解物料对翻板8的冲击，保证结构的稳定性。翻板8由一侧转动至另一侧时，翻板8会直接与物料接触，为减小摩擦本装置优选密封板82两端间隔设置有若干齿爪821，可进一步优选密封板82端面和齿爪821端面均为为倾斜面。为了增加密封板82的结构强度，本装置优选在密封板82的背侧端面上设置有若干筋板83，且所述筋板83沿密封板82的长度方向间隔布置，在翻板8翻转时，筋板83可直接与管口齿的物料接触，减小翻板8的摩擦阻力。本装置只是进一步优选筋板83为倒梯形结构，通过倾斜设置的腰边直接与物料接触，进一步减小摩擦。为避免物料进入时，作用在密封板82的端部造成翻板8受力不均，故本装置优选在送样管11进口内侧壁上倾斜设置有挡料板111，且翻板8转动封堵管口时，密封板82的上端部可置于挡料板111的内侧也即是位于挡料板111和进料管11内壁之间的间隙内，使得物料直接作用在翻板8的中部也即是支撑板81上。
31.优选的，上述装置中送样管11下端出口为方管结构，且密封板82与送样管11下端出口管口形状适配。本领域技术人员能够理解的是，为了方便控制送样管11的出口管口密封性，本装置优选送样管11下端出口为方管结构，且密封板82与送样管11下端出口管口形状适配。
32.优选的，上述装置中还包括驱动装置，所述驱动装置可驱动转轴14旋转。本领域技术人员能够理解的是，为了方便控制转轴14旋转，本装置优选还包括驱动装置，使得驱动装置可驱动转轴14旋转，进而控制送样管11出口的开闭。实际可将转轴14延伸出三通管1的外端部直接与驱动装置连接，优选驱动装置为气缸结构伸出端通过连杆与转轴14端部连接即可。