[发明专利]一种转炉空炉重心位置及质量的在线测量方法

说明书

本发明涉及一种转炉空炉重心位置及质量的在线测量方法，所述测量方法包括以下步骤一：建立起包含转炉倾动电动机、减速机、炉体三者之间的动力学关系，并以方程形式体现；步骤二、依据所建立的方程推导出空炉重心位置和质量的测量方法；测量方法在炼钢过程中倒渣后的空炉阶段进行，通过自动操控空炉的归位、在特定的炉体倾角区段进行匀速运行和加速运行等实验来实现。本发明提出空炉的重心和质量测量方法可实现在线测量，实时感知炉衬状态，实时感知炉衬状态变化的趋势。空炉的重心和质量的在线测量不仅有利于及时把控转炉炼钢运行状态和提高转炉倾动操作控制水平，使炼钢转炉设备安全高效地运行，而且能为实现智能炼钢提供数据保障。

技术领域

本发明涉及一种测量方法，具体涉及一种转炉空炉重心位置及质量的在线测量方法，属于冶金行业转炉炉体监测技术领域。

背景技术

转炉炼钢是钢铁企业的关键装备，监控炉衬状态对于保证炼钢生产安全和产品质量具有重要意义。转炉的炉衬在炼钢过程中会被侵蚀，由于各厂的工艺操作水平及炉衬维护制度有所差异，在实际的生产过程中，炉役后期炉底耐材的侵蚀情况存在较大差别，炉底耐材既有被侵蚀的情况，又有厚度不变的情况，还有炉底上涨的异常情况。由于炉衬侵蚀、炉底上涨、炉口结渣等情况均会导致炉体的重心变化。空炉的重心和质量是炉衬状态的反映，其变化即可衡量炉衬化情况，也与转炉倾动力矩密切相关。目前对于炉衬状态，一般是在停炉或生产间歇情况下进行的，对生产组织和效率有直接的不良影响。炉衬状态的实时变化趋势更加难以掌握。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种转炉空炉重心位置及质量的在线测量方法，该技术方案采用物理动力学知识与控制手段相结合的方式在转炉炼钢的空炉阶段对其重心和质量实施在线测量。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种种转炉空炉重心位置及质量的在线测量方法，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤一：建立起包含转炉倾动电动机、减速机、炉体三者之间的动力学关系，并以方程形式体现；

步骤二、依据所建立的方程推导出空炉重心位置和质量的测量方法；测量方法在炼钢过程中倒渣后的空炉阶段进行，通过自动操控空炉的归位、在特定的炉体倾角区段进行匀速运行和加速运行等实验来实现。

作为本发明的一种改进，所述步骤一中，转炉倾动电动机、减速机、炉体三者之间的动力学关系方程形式如下：

式(1)中，M_T为电机输出力矩(N.m)；dω/dt为转炉角加速度；I₀为电机及减速机转动惯量(kg.m²)；M_m为减速机摩擦损耗和炉耳摩擦损耗等效的阻力矩(N.m)；m为空炉质量，即炉壳和炉衬的总质量(kg)；r为空炉质心与耳轴中心的距离(m)；g为重力加速度；α为转炉倾动角度(°)；θ₀为空炉质心对耳轴中心的初始夹角(°)。

式(1)中的M为空炉质心形成的力矩，M会随电机转向变化而发生数值符号改变，即若电机正转时其为正值，反转时其为负值；

利用式(1)进行空炉重心位置及重量测量，使式(1)中的部分变量可预知或可准确测量，这些变量包括：

电机及减速机转动惯量I₀，转炉倾动角度α，转炉角速度ω，转炉角加速度dω/dt，M_T为电机输出力矩M_T；

在确知这些变量基础上，可依据以下步骤间接测量出空炉的重心位置(θ₀，r)和质量。

作为本发明的一种改进，所述步骤二依据所建立的方程推导出空炉重心位置和质量的测量方法，具体如下：

步骤1：测量空炉质心对耳轴中心的初始夹角θ₀；