一种冶炼炉窑检测熔体高度的方法与流程

本发明涉及冶金自动化检测，具体涉及一种熔池熔炼炉窑熔体高度检测技术，尤其是一种能够自动、精准测量渣层、粘渣层、锍层及炉底冻结层厚度的自动检测方法。

背景技术：

1、在火法冶炼的生产过程中，熔池熔炼炉内的熔体（通常由下至上分为冻结层、锍层、粘渣层和渣层）高度及厚度分布，是判断炉况运行状态、控制冶炼反应效果以及调节物料和燃料配比的关键工艺参数。

2、目前，冶金行业内普遍采用人工测量的方式来获取熔体高度数据。具体操作方式是：操作人员利用卷扬或电葫芦等起吊设备，将检尺（一般为圆钢材质）从炉顶预留的检尺孔缓慢下放至熔体内部，直至接触炉底。静置一段规定时间后，将检尺从炉内提出，通过人工测量附着在检尺表面不同位置、不同厚度的粘结物，来粗略估算渣层、粘渣层及锍层的界面高度。

3、然而，这种传统的人工测量方式存在以下显著缺陷：

4、（1）测量误差大，主观性强。 在冶炼反应效果不佳、渣-锍分离不彻底时，炉内会形成一层渣锍混合的“粘渣层”。人工通过肉眼观察检尺上的粘结物来区分各层界面，对操作人员的经验依赖极强，界面界定模糊，导致测量结果存在较大偏差，难以满足现代冶炼对精准控制的工艺要求。

5、（2）安全隐患突出。 检尺孔通常在炉膛高温区，测量人员在进行操作时，需近距离接触高温熔体和炉顶逸散的灼热烟气，极易发生烫伤、烧伤等安全事故；同时，卷扬操作过程存在机械伤害的风险，本质安全性较低。

6、（3）设备故障频发。 人工操作卷扬时，难以精准控制下放和停止的时机。当检尺到达炉底后，若操作人员未及时停止下放，极易造成钢丝绳过度松弛，进而导致钢丝绳脱槽、卡死，甚至因长时间停留在高温熔体内而造成检尺烧损，不仅导致单次测量失败，还会严重影响正常生产的连续性和炉况的实时调控。

7、（4）工作环境恶劣。 炉顶检尺孔常年有烟气和粉尘逸散，操作人员长期在含有硫化物或金属粉尘的高温环境中作业，对身心健康造成较大损害。

8、综上所述，传统的熔体高度人工检测方法已无法满足现代冶金工业对于安全、高效、智能化的生产需求。因此，亟需研发一种能够替代人工操作、实现自动测量与精确反馈的熔体高度自动检测方法。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有熔池熔炼炉窑人工检测熔体高度方法存在的测量误差大、安全隐患突出、设备易损以及现场环境恶劣等缺陷，提供一种熔池熔炼炉窑自动检测熔体高度的方法。该方法能够实现从检尺下放、受力监测、界面定位、触底自停、自动清理到状态自检的全流程自动化，以提升冶炼过程的智能化控制水平和本质安全。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种熔池熔炼炉窑自动检测熔体高度的方法，包括如下步骤：

4、启动卷扬装置驱动检尺自炉顶检尺孔匀速下降；在检尺下降过程中，通过连接在检尺上的力矩传感器实时监测检尺受到的向上作用力；根据受力变化，结合测量钢丝绳下放长度的计数/计量装置，判定检尺进入不同密度和粘度熔体层时的界面高度；当检尺进入渣层时受力呈线性变化，当检尺进入粘渣层或锍层时受力呈非线性变化，根据受力非线性变化的临界位置确定对应的熔体界面高度；当检尺下降至炉底后，卷扬装置自动停止下放并反向提升检尺至初始位置；检尺提升至初始位置后静置预定时长，待检尺表面粘结的熔体冷却凝固后，将冷却后的粘结物振落入炉内；清理完成后，对系统力矩传感器进行受力自动归零校准。

5、作为本发明进一步的优选方案，冶炼熔体由下至上分为冻结层、锍层、粘渣层和渣层；在不同介质层中，因密度和粘度不同，检尺所受向上的作用力和整体合力存在差异，系统根据受力变化的突变点自动计算各熔体层的高度或厚度。

6、作为本发明进一步的优选方案，卷扬装置匀速下放过程中，固定于卷扬侧方的计数/计量装置自动记录钢丝绳的下降长度；启动检测程序后，钢丝绳拉力与检尺重力相等。

7、作为本发明进一步的优选方案，当检尺下放到炉底后，系统检测到向下的拉力自动消失，判定检尺已达炉底，随即触发卷扬自动停止和回收指令，避免钢丝绳下放过多造成乱绳及检尺烧损。

8、作为本发明进一步的优选方案，还设置有视觉定位装置和重量检查装置；在检尺使用后，通过视觉定位装置和重量检查装置检测检尺的烧损消耗程度，系统根据检尺烧损后的实际长度自动调整初始检测高度位置，并根据烧损程度判定是否需要更换检尺。

9、作为本发明进一步的优选方案，所述检尺孔入口处设有上大下小的锥台状喇叭口结构，用于在检尺晃动时引导检尺归位，并使敲落的粘结物自动落入炉内。

10、作为本发明进一步的优选方案，根据力矩传感器显示的不同介质层受力数值，结合检尺下降深度，可反算出不同熔体介质的密度值，并据此判断渣-锍分离效果的好坏。

11、与现有技术相比，本发明具有以下突出的有益效果：

12、1、本发明利用力矩传感器实时捕捉检尺受力非线性变化的临界位置，可精准定位渣层、粘渣层、锍层及冻结层界面，能有效克服人工肉眼观察粘结物厚度造成的测量误差，尤其是在渣-锍分离不清时，依旧能实现精确测量，降低了对操作人员经验的要求。

13、2、本发明全程无需人工接触炉体高温区域，通过远程或就地控制箱自动完成检测和清理，彻底避免了人工测量时存在的烫伤、烧伤、机械伤害等风险，同时杜绝了操作人员长时间暴露于高温烟气及粉尘环境。

14、3、本发明通过检测拉力消失自动判断检尺已触底，并自动停止下放并回收，有效避免了因人工操作延迟造成的钢丝绳脱槽、断绳以及检尺烧损等设备事故。

15、4、本发明具备自动振落清理、受力自动归零校准，以及视觉/重量双重检测检尺烧损程度的功能。系统可根据检尺的实际损耗自动修正测量基准，及时预警更换，有效延长了设备使用寿命并保证了长期测量的准确性。

1.一种熔池熔炼炉窑自动检测熔体高度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种熔池熔炼炉窑自动检测熔体高度的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，冶炼熔体由下至上分为冻结层、锍层、粘渣层和渣层；在不同介质层中，因密度和粘度不同，检尺所受向上的作用力和整体合力存在差异，系统根据受力变化的突变点自动计算各熔体层的高度或厚度。

3.根据权利要求1所述的一种熔池熔炼炉窑自动检测熔体高度的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，卷扬装置匀速下放过程中，固定于卷扬侧方的计数/计量装置自动记录钢丝绳的下降长度；启动检测程序后，钢丝绳拉力与检尺重力相等。

4.根据权利要求1所述的一种熔池熔炼炉窑自动检测熔体高度的方法，其特征在于：所述步骤（4）中，当检尺下放到炉底后，系统检测到向下的拉力自动消失，判定检尺已达炉底，随即触发卷扬自动停止和回收指令，避免钢丝绳下放过多造成乱绳及检尺烧损。

5.根据权利要求1所述的一种熔池熔炼炉窑自动检测熔体高度的方法，其特征在于：所述步骤（5）中，通过机械锤自动敲击检尺中下部，使冷却后的粘结物受振动脱落。

6.根据权利要求1所述的一种熔池熔炼炉窑自动检测熔体高度的方法，其特征在于：还设置有视觉定位装置和重量检查装置；在检尺使用后，通过视觉定位装置和重量检查装置检测检尺的烧损消耗程度，系统根据检尺烧损后的实际长度自动调整初始检测高度位置，并根据烧损程度判定是否需要更换检尺。

7.根据权利要求1所述的一种熔池熔炼炉窑自动检测熔体高度的方法，其特征在于：所述检尺孔入口处设有上大下小的锥台状喇叭口结构，用于在检尺晃动时引导检尺归位，并使敲落的粘结物自动落入炉内。

8.根据权利要求1所述的一种熔池熔炼炉窑自动检测熔体高度的方法，其特征在于：根据力矩传感器显示的不同介质层受力数值，结合检尺下降深度，反算出不同熔体介质的密度值，并据此判断渣-锍分离效果的好坏。