一种入炉原料水分检测系统的制作方法

1.本发明涉及高炉冶炼技术领域，尤其涉及一种入炉原料水分检测系统。


背景技术：

2.高炉入炉的原料一般包括烧矿、球矿、生矿和焦炭等，生矿通常又包括多个不同的品种，由于各类原料的生产运输环节不同，原料的水分波动比较大。一般情况下，直送的烧矿温度最高可达50℃左右，但大部分是常温，球矿温度大部分也是常温，且烧矿球矿水分均较低，一般水分占0.5％以内甚至是水分为零(雨季时期被雨水淋湿除外)。对于焦炭而言，常用的干熄焦水分一般在3％以内，而水熄焦水分一般在3-15％，少量水熄焦水分超过15％甚至达20％以上。生矿由于无法避免含泥的情况，同时还会受到海运、船运以及环境的影响，水分一般在1％-15％的区间内波动(包括潮湿泥土及粘结杂物)。
3.高炉槽下使用的原料，在入厂前会对其化学成分和水分值进行检测，以用于指导配矿及高炉调节炉料结构。而由于湿度或下雨等环境因素的影响，入炉原料入厂检测的结果与高炉槽下入炉原料的实际水分值可能存在较大偏差。因为入炉原料水分的波动，高炉的操作经常会因水分的变化而不能及时精确地掌握，这会致使炉况出现波动，而导致高炉的炉温出现过高或者过低的情况。当原料水分过高而补偿不足时，会导致炉温偏低；当原料水分低而补偿偏多时，易导致炉温过高，增加能量消耗，两者均易使炉况产生波动。
4.如若对原料入炉水分没有精确的数据支撑，很难实现高炉标准化作业，这对全流程冶炼数字化进程产生限制性影响。
5.目前，炼铁系统在高炉槽下检测物料水分的主要包括中子测水技术，但中子检测技术危险性大，维护不当易发生人身安全事故，因而使用效果不理想，再加上中子测量装置维修技术难度大，故直至目前为止，中子测水分的方法在高炉系统之中的应用很少。
6.现有技术条件下，高炉入炉原料水分检测主要是在原料堆场取样检测(或者是原料生产线检测)，与高炉槽下实际水分偏差存在较大的差异，因为原料运送至高炉槽下需要一段时间，原料在高炉槽下料仓也会停留一段时间，才能到高炉使用。现有技术条件下，部分高炉槽下采取临时取样检测原料水分，这样的检查结果不是连续性的，也不具代表性。
7.现有技术条件下，通过抽样检测的原料进入高炉时，操作人员会根据经验(或者亲临现场观察该批次焦炭何时入炉)来判断补偿入炉原料水分值，人工现场观察劳动强度大，靠经验补偿的精确度不足。这会导致水分的补偿不精确，极易导致高炉炉温和炉况波动。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种入炉原料水分检测系统，以检测入炉原料的水分，便于后续入炉原料水分补偿偏差较大问题的解决。
9.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
10.一种入炉原料水分检测系统，包括输送模块和检测模块；所述输送模块包括输送支架和输送皮带，所述输送皮带安装于所述输送支架，所述输送皮带能够承载入炉原料，并
带动所述入炉原料沿料流方向移动；所述检测模块包括微波信号发射器、微波信号接收器和信号处理组件，所述微波信号发射器与所述微波信号接收器正对，且一个位于所述输送皮带的上方，另一个位于所述输送皮带的下方，所述微波信号发射器用于发射微波信号，所述微波信号接收器用于接收穿过所述输送皮带和位于所述输送皮带上的所述入炉原料的所述微波信号，所述信号处理组件用于处理所述微波信号接收器所接收的所述微波信号。
11.作为入炉原料水分检测系统的优选技术方案，所述料流方向平行于地面。
12.作为入炉原料水分检测系统的优选技术方案，所述入炉原料水分检测系统还包括挡板模块，所述挡板模块在料流方向上位于所述检测模块的上游侧，所述挡板模块包括炉料挡板，所述炉料挡板设于所述输送皮带的上方，所述输送皮带能够遮挡所述输送皮带上高于拦截高度的所述入炉原料。
13.作为入炉原料水分检测系统的优选技术方案，所述挡板模块还包括定位套管和挡板连接柱，所述定位套管的长度方向垂直于所述料流方向，所述挡板连接柱穿设于所述定位套管，且所述挡板连接柱靠近所述输送皮带的一端固接于所述炉料挡板，所述定位套管上贯通有定位锁紧孔，锁紧件能够穿过所述定位锁紧孔并抵靠于所述挡板连接柱的外侧壁。
14.作为入炉原料水分检测系统的优选技术方案，所述挡板模块还包括两个第一支撑杆以及两端分别连接于两个所述第一支撑杆的下定位横梁和上定位横梁，两个所述第一支撑杆均沿竖直方向延伸且分居于所述输送皮带的两侧，所述下定位横梁低于所述上定位横梁，所述定位套管与所述下定位横梁和所述上定位横梁分别固接。
15.作为入炉原料水分检测系统的优选技术方案，所述炉料挡板的横截面为v形，且开口朝向所述检测模块。
16.作为入炉原料水分检测系统的优选技术方案，所述输送模块还包括高度位置补偿仪，所述高度位置补偿仪设于所述输送皮带的上方，用于测量所述位于所述输送皮带上的所述入炉原料与所述微波信号接收器的间距。
17.作为入炉原料水分检测系统的优选技术方案，所述微波信号接收器设于所述输送皮带的上方，所述微波信号发射器设于所述输送皮带的下方；所述输送模块还包括两个第二支撑杆以及两端分别连接于两个所述第二支撑杆的接收器支撑梁和发射器支撑梁，所述接收器支撑梁高于所述发射器支撑梁，所述微波信号接收器安装于所述接收器支撑梁上，所述微波信号发射器安装于所述发射器支撑梁上。
18.作为入炉原料水分检测系统的优选技术方案，所述高度位置补偿仪安装于所述微波信号接收器上。
19.作为入炉原料水分检测系统的优选技术方案，所述入炉原料水分检测系统还包括信号处理装置和供电电源，所述供电电源用于向所述检测模块供电，所述入炉原料水分检测系统还包括信号处理装置，所述信号处理装置布置于所述检测模块的一侧，所述信号处理组件和所述供电电源均安装于所述信号处理装置中。
20.本发明的有益效果：
21.本入炉原料水分检测系统利用微波信号发射器与微波信号接收器分居于输送皮带两侧的设计，能够在不影响入炉原料输送效率的前提下，对入炉原料进行测量，使得信号处理组件能够根据微波穿透入炉原料时产生的微波能量衰减量，计算出入炉原料的水分百
分比含量。通过设置检测模块的方式，实现了对入炉原料的精确称量，保证了后续水分补偿的精准性，进而起到了稳定高炉炉况的效果，提高了高炉炉温的稳定性。以上结构改进使得操作人员在工作过程中得以规避现有的靠经验进行水分补偿操作的弊端，降低了高炉槽下入炉原料水分波动所引发的高炉炉况波动的频率。
附图说明
22.图1是本发明实施例提供的入炉原料水分检测系统的结构示意图。
23.图中：
24.110、第一底座；120、第一支撑杆；131、下定位横梁；132、上定位横梁；140、定位套管；150、定位螺钉；160、挡板连接柱；170、炉料挡板；
25.210、第二底座；220、第二支撑杆；230、发射器支撑梁；240、接收器支撑梁；250、微波信号发射器；260、微波信号接收器；261、高度位置补偿仪；270、第一锁紧螺栓；280、第二锁紧螺栓；
26.310、输送支架；320、输送皮带；800、信号处理装置；900、料流方向。
具体实施方式
27.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，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。
28.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
31.如图1所示，本实施例提供了一种入炉原料水分检测系统，包括输送模块和检测模块；输送模块包括输送支架310和输送皮带320，输送皮带320安装于输送支架310，输送皮带320能够承载入炉原料，并带动入炉原料沿料流方向900移动；检测模块包括微波信号发射器250、微波信号接收器260和信号处理组件，微波信号发射器250与微波信号接收器260正对，且一个位于输送皮带320的上方，另一个位于输送皮带320的下方，微波信号发射器250用于发射微波信号，微波信号接收器260用于接收穿过输送皮带320和位于输送皮带320上的入炉原料的微波信号，信号处理组件用于处理微波信号接收器260所接收的微波信号。
32.本入炉原料水分检测系统利用微波信号发射器250与微波信号接收器260分居于输送皮带320两侧的设计，能够在不影响入炉原料输送效率的前提下，对入炉原料进行测量，使得信号处理组件能够根据微波穿透入炉原料时产生的微波能量衰减量，计算出入炉原料的水分百分比含量。通过设置检测模块的方式，实现了对入炉原料的精确称量，保证了后续水分补偿的精准性，进而起到了稳定高炉炉况的效果，提高了高炉炉温的稳定性。以上结构改进使得操作人员在工作过程中得以规避现有的靠经验进行水分补偿操作的弊端，降低了高炉槽下入炉原料水分波动所引发的高炉炉况波动的频率。
33.具体地，微波信号发射器250所发射的微波信号的频率为2.4ghz。水是一种极性分子，当特定2.4千兆赫频率的微波穿透物料时，物料里面水分子o-h键会吸收特定频率的微波能量。
34.在本实施例中，料流方向900平行于地面。料流方向900平行于地面的设计，确定了料流方向900的输送状态，降低了入炉原料在输送过程中以自重而发生位置偏移的风险，也确保了本入炉原料水分检测系统在进行检测时入炉原料的厚度可控，降低了检测结果发生偏差的风险。
35.进一步地，入炉原料水分检测系统还包括挡板模块，挡板模块在料流方向900上位于检测模块的上游侧，挡板模块包括炉料挡板170，炉料挡板170设于输送皮带320的上方，输送皮带320能够遮挡输送皮带320上高于拦截高度的入炉原料。炉料挡板170能够将位于输送皮带320上的入炉原料拦截并铺平，从而得以解决输送皮带320上的入炉原料各处厚度不同、凹凸不平的问题。同时，在检测模块的上游安装炉料挡板170的设计，可以防止入炉原料在输送皮带320上的位置过高，致使入炉原料触碰微波信号发射器250或微波信号接收器260的情况发生，由此得以减少检测模块发生意外的风险，降低入炉原料水分检测系统维护的效率。具体地，挡板模块与检测模块的间距为1000-2000毫米。
36.现有技术中，高炉的入炉原料从料仓筛分后至运输皮带上，运输皮带上的料层厚度控制没有一个相对合理的控制标准，而这会导致检测难度增加。即使是现在应用在矿山领域的皮带运输系统，也还没有建立起物料输送流量及料层厚度标准。当入炉原料从料仓下落至皮带时，由于炉料粒度不均匀，在皮带运输过程中，经常出现入炉原料料层凹凸不平的问题，这对检测结果影响较大。
37.在本实施例中，挡板模块还包括定位套管140和挡板连接柱160，定位套管140的长度方向垂直于料流方向900，挡板连接柱160穿设于定位套管140，且挡板连接柱160靠近输送皮带320的一端固接于炉料挡板170，定位套管140上贯通有定位锁紧孔，锁紧件能够穿过定位锁紧孔并抵靠于挡板连接柱160的外侧壁。挡板连接柱160穿设于定位套管140的设计方便了炉料挡板170与输送皮带320相对位置的调整，从而使得拦截高度可调。以上设计大幅提升了挡板模块工作的灵活性，使得本入炉原料水分检测系统能够应用于多种不同的工作场景之中，进而扩大了本入炉原料水分检测系统能够检测的入炉原料品种和类型。具体地，锁紧件为定位螺钉150。
38.作为优选，挡板模块还包括两个第一支撑杆120以及两端分别连接于两个第一支撑杆120的下定位横梁131和上定位横梁132，两个第一支撑杆120均沿竖直方向延伸且分居于输送皮带320的两侧，下定位横梁131低于上定位横梁132，定位套管140与下定位横梁131和上定位横梁132分别固接。具体地，第一支撑杆120的底端固接有第一底座110，第一底座
110固接于地面。以上结构简单可靠，能够实现定位套管140与地面的相对位置的确定。利用高度不同的下定位横梁131和上定位横梁132对定位套管140进行固定，能够大幅降低定位套管140发生位置偏移的风险。
39.本实施例中，两个第一支撑杆120之间的间距为50-100毫米。
40.在本实施例中，炉料挡板170的横截面为v形，且开口朝向检测模块。具体地，v形的夹角为60-120
°
，厚度为5毫米，材质为钢；炉料挡板170在竖直方向上的高度为150-200毫米。以上结构简单有效，确保了炉料挡板170能够顺利地完成对入炉原料的拦截和铺平操作，从而提升了位于输送皮带320上的入炉原料的均匀程度，使得后续检测操作能够顺利进行。
41.作为优选，输送模块还包括高度位置补偿仪261，高度位置补偿仪261设于输送皮带320的上方，用于测量位于输送皮带320上的入炉原料与微波信号接收器260的间距。通过测量入炉原料与微波信号接收器260间距的方式，能够间接得到位于输送皮带320上的入炉原料的厚度。高度位置补偿仪261的设置能够记录入炉原料的厚度，有助于输送模块对入炉原料水分百分比的准确测量，因而有效地提升了检测模块的准确度，提升了本入炉原料水分检测系统的工作能力。
42.进一步地，微波信号接收器260设于输送皮带320的上方，微波信号发射器250设于输送皮带320的下方；输送模块还包括两个第二支撑杆220以及两端分别连接于两个第二支撑杆220的接收器支撑梁240和发射器支撑梁230，接收器支撑梁240高于发射器支撑梁230，微波信号接收器260安装于接收器支撑梁240上，微波信号发射器250安装于发射器支撑梁230上。以上结构简单可靠，能够实现微波信号发射器250和微波信号接收器260与地面的相对位置的确定。
43.作为优选，第二支撑杆220的底端固接有第二底座210，第二底座210固接于地面。具体地，第二底座210通过地脚螺丝固接于地面，接收器支撑梁240和发射器支撑梁230通过活动螺栓紧固，以上设计降低了输送模块拆装的难度，提高了输送模块维护的效率。
44.本实施例中，输送皮带320为套设于转动辊上的输送带，包括位于上方用于输送入炉原料的输送部分以及位于下方的回程部分。具体地，微波信号发射器250位于两个转动辊之间。以上结构设计实现了对本入炉原料水分检测系统所占用空间的优化，在保证能够对微波信号发射器250顺利维护和更换的前提下，缩减了微波信号发射器250与输送皮带320的输送部分的间距，同时也不会对输送模块的正常工作产生影响。
45.本实施例中，两个第二支撑杆220之间的间距为50-100毫米，接收器支撑梁240比输送皮带320的输送部分高300-500毫米，发射器支撑梁230比输送皮带320的回程部分高100-200毫米。
46.在本实施例的其他实施方式中，发射器支撑梁230与接收器支撑梁240的两端均穿接于三通活动套筒中，活动套筒上开设有锁紧通孔，锁紧件能够穿过锁紧通孔并抵靠于第二支撑杆220上。以上结构设计方便了发射器支撑梁230与接收器支撑梁240相对第二支撑杆220的位置调整，提升了检测模块工作的灵活性。具体地，第一锁紧螺栓270穿接于固接在发射器支撑梁230上的三通活动套筒，第二锁紧螺栓280穿接于固接在接收器支撑梁240上的三通活动套筒。
47.作为优选，高度位置补偿仪261安装于微波信号接收器260上。
48.在本实施例中，入炉原料水分检测系统还包括信号处理装置800和供电电源，供电电源用于向检测模块供电，入炉原料水分检测系统还包括信号处理装置800，信号处理装置800布置于检测模块的一侧，信号处理组件和供电电源均安装于信号处理装置800中。通过将信号处理装置800与输送模块和检测模块结构分离的设置，降低了操作人员现场维护的难度，规避了输送皮带320的振动对信号处理装置800产生影响的情况，减少了本入炉原料水分检测系统工作时的安全隐患，提高了操作人员维护的效率。具体地，信号处理装置800与检测模块相对水平设置且之间无障碍物，间隔为2-3米。
49.本入炉原料水分检测系统还包括控制模块，信号处理装置800为控制模块的一部分，控制模块还包括操作面板、显示组件以及传递组件等构件，操作面板用于输入操作参数，显示组件用于显示测得数据，传递组件用于将操作指令转递至其他模块之中。
50.以上控制系统属于高炉计算机系统，与高炉智能操作控制系统相关联，且所有数据共享。
51.在入炉原料水分检测系统工作之前，首先需要进行校标。具体地，在本入炉原料水分检测系统工作的过程中，取100份以上的焦炭样，每份重量5千克，取100份以上生矿样，每份重量10千克；用标准烤箱将焦炭烘烤干，用电子称量设备检测水分值，将操作后所得到的水分百分比与取样时检测模块所测得的水分百分比进行对比和校对。如果本入炉原料水分检测系统检测的结果与取样检测结果的水分值偏差为0.3％以内，则说明本入炉原料水分检测系统通过校标，并正式投入到使用之中。
52.在完成校标之后，还需要将料仓对应的物料进行编号。本实施例中，烧矿的编号为a，球矿的编号为b，生矿的编号为s，焦炭的编号为k。提供编号的方式，使得信号处理装置800能够对不同的入炉原料进行具体分析，从而得到不同的测量结果，以上的设计大幅提升了检测模块的检测能力，保障了本入炉原料水分检测系统检测结果的准确性。
53.将料仓排料门开关信号对接到信号处理装置800中，通过现场测量，得知排料门打开5-15秒各类炉料才能运输至检测点。其中，烧矿料仓阀门打开后5秒到达检测点，球矿料仓阀门打开后7秒到检测点，生矿阀门打开后9秒到检测点，焦炭阀门打开后15秒到检测点。在各类阀门打开后延时5秒，对应的炉料信息同步到信号处理装置800处，在电脑中显示相关物料种类信息和水分信息。信号处理装置800延时启动的设计跳过了对不具代表性的入炉原料的起始段的检测，在减少信号处理装置800能量损耗的同时还能够有效地去除不具代表性的数据，由此大幅提升了本入炉原料水分检测系统检测结果的准确性。
54.在本实施例中，信号处理装置800能够将入炉原料数据发送至外部的高炉上料系统之中。
55.在高炉上料系统每个对应的物料称量程序上，均设置有两个对应的水分补偿数据匡，第一数据匡接收实时水分数据平均值，即在不同种类的入炉原料检测完成后，自动计算区间平均值。该数据匡中的炉料水份百分比，引用微波检测平均值，且该数据匡只具备显示功能。具体地，以阀门开启为信号开始点，关闭为信号结束点。
56.第二数据匡设置有手动和自动两个档位，手动档位禁止槽下称量的数据补偿，自动档位计算机自动采集上一批次的第一数据匡的平均值进行计算补偿，并按照高炉理论计算的配料重量，在重量的基础上多称量相应的水分数据。
57.本实施例还提供了一种入炉原料水分检测方法，应用于上述的入炉原料水分检测
系统之中，包括以下步骤：
58.步骤一：确认入炉原料的物料编号，调整炉料挡板170的位置。
59.步骤二：将入炉原料卸落至输送皮带320上，启动输送模块。
60.步骤三：利用检测模块测量入炉原料的水分百分比。
61.步骤四：将检测模块测的入炉原料数据输送至高炉上料系统之中之中。
62.以上对入炉原料水分进行精准称量的方法，能够明显地降低对高炉燃料的消耗，有助于打通高炉领域全流程数据标准化，为后续的全流程智能冶炼和虚拟工长技术创造了条件。
63.在生产实际中，应用了本入炉原料水分检测方法的高炉设备的燃料消耗显著降低，高炉燃料消耗平均减少了0.8千克每吨入炉原料。本方法能够实现高炉原料入炉的数据化，为推动高炉智能化和标准化奠定了基础。
64.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。