一種燒結混合料水分的測量方法
2023-06-29 23:41:26
專利名稱：一種燒結混合料水分的測量方法
技術領域：
本發明屬於冶金工藝技術領域，特別是涉及燒結工藝技術。
背景技術：
燒結混合料水分是燒結生產工藝的重要控制參數之一，水分的穩定性影響燒結礦的生產率和燒結礦的質量。有效控制燒結混合料的水分是燒結生產部門一直追求的目標。目前應用到燒結廠的在線式測水方法主要分為中子測水法、紅外測水法、微波測水法、電導測水法、介電常數法等。主要技術特點如下(1)中子測水法從原理上來說是測量物料中氫元素的含量，只有當氫元素跟水含量存在固定的對應關係時，換算過去的水分含量才是準確的。燒結混合料中要加入一定量的生石灰，生石灰吸水後消化變成Ca(OH)2，對於中子水分儀來說，氫元素的總體含量沒變，探測到的熱中子數目不變，中子水分儀顯示的水分不變，但燒結混合料的實際水分卻變了，由此會帶來測量的誤差。同樣，含結晶水的褐鐵礦和其他含有氫元素的物質，都會干擾中子測水儀對水分的準確測量。非接觸式中子水分儀輻射源強度大，輻射源安裝在物料外部，需要安裝足夠的防護設備，增加了成本；輻射源的存在也使現場工作人員存在安全上的擔憂。(2)紅外測水法紅外水分儀測量的是燒結混合料表面的水分。另外，燒結混合料的料面蒸汽、粉塵等，都會對紅外水分儀的測量產生影響。料面蒸汽會吸收紅外線，混合料顏色、粒度、表面特性、環境溫度等的變化會影響光信號的傳播，粉塵會使探測鏡頭透明度降低。(3)微波測水法燒結混合料在線測水的微波水分儀多為透射型水分儀，測量微波穿過混合料產生的功率衰減和相位移變化，測量的是燒結混合料所含的全部游離水。具有測量精度高、響應時間短、可實現在線測量等優點，但混合料中鐵含量的變化也會引起微波較大的衰減，引起誤差，另外微波還易受到蒸汽的幹擾，且對人體有傷害。(4)電導法燒結混合料水分與其電導具有一定的關係，電導式水分儀就是利用水分與物料電導率關係而製成的。是接觸式測量體積水的一種方法。它具有在線連續測量的能力，可顯示水分值，響應速度較快，對環境無汙染，投資較小，但其測量精度受物料緊密程度影響較大，維修工作量大。(5)介電常數法介電常數法多採用平行板電容器、圓筒電容器。平行板電容器由兩塊平行的金屬平板構成兩個電極；而圓筒電容器由兩個直徑不同的金屬圓筒套在一起，形成內外兩個電極，被測物體介於兩電極之間，視物體的導電性能來決定是否對電極採取絕緣措施。但用高頻交流電壓作激勵源，則對傳感器到儀器的引線電纜分布電容以及傳感器周圍空間雜散電場的影響均不可忽視，需採取嚴格的屏蔽措施，且被測物體的填充密度又直接影響電容量，因此介電常數法更適用於測量液體而非固體散料的水分
發明內容
本發明的目的是克服以上五種應用到燒結廠的在線水分測定方法的不足，提出一種採用球型電導-電容複合式燒結混合料水分測量方法。主要特點包括一是解決在滾筒輸出料皮帶上面進行水分測量的測量點大滯後現象；二是採用電容水分測量法來修正電導水分測量受物料緊密程度的影響，使得測量精度高，可實現自動控制；三是採用耐磨鋼球加工傳感器探頭，放入混合料滾筒內料面150-250mm以下，進行燒結混合料水分的在線測量。使用壽命長，結構簡單，價格較低，便於推廣。本發明主要靠如下手段實現。本發明的燒結混合料水分的測量方法，由測量傳感器探頭和固定支架組成。測量傳感器採用電導-電容複合式結構，測量傳感器探頭採用耐磨球型結構，通過固定支架將測量傳感器探頭安裝在混合料滾筒內部，插入到混合料層內150-250mm處。所述電導-電容複合式結構是採用環形平面電極的電容-電導複合式結構，即共用一個環形平面電極，通過電子開關切換，將環形平面電極分別接入電導率測量電路和電容測量電路，分別進行測量，比對修訂後確定測定數值。所述固定支架採用空心固定支架，連接導線便於在固定支架中穿過；連接傳感器和測量電路的導線要選用屏蔽線。本發明的燒結混合料在燒結滾筒內完成物理混合和水分添加的，目前中子、紅外、微波在線水分測量儀是通過安裝在滾筒外的輸出料皮帶上面進行水分測量的，因此，在進行水分調節時，存在滯後現象，一般滯後時間為90秒。電導取樣法機械結構複雜，故障率高；介電常數法適用於測量液體而非固體。本發明的優點(1)水分測量探頭放置在燒結混合料滾筒內，能夠實現實時在線測量水分，並且插入混合料層150-250mm，與其它水分測量裝置放置在滾筒外相比，消除了水分測量滯後時間。(2)水分測量探頭的結構為電導-電容複合式，水分測量幹擾因素降低，生產成本降低，易於維護。
圖1是水分測量探頭安裝結構示意圖。圖2是電導-電容複合式結構示意圖。在圖中(1)燒結混合料滾筒、(2)固定壁、(3)固定支架、(4)水分測量探頭、(5)燒結混合料、(6)環形平面電極、(7)球形探頭外殼。
具體實施例方式如圖1所示，本發明由測量傳感器探頭(4)和固定支架C3)組成。測量傳感器採用電導-電容複合式結構，即共用一個環形平面電極，通過電子開關切換，將環形平面電極分別接入電導率測量電路和電容測量電路，分別進行測量，比對修訂後確定測定數值。如圖2所示，測量傳感器探頭採用耐磨球型結構，球形結構可以減少混合料對探頭的衝擊力。傳感器探頭內部是環形平面電極(6)，採用耐磨，防鏽，導電的材料組成。外殼是球形(7)，採用耐磨，物理性質穩定的材料。通過固定支架C3)將測量傳感器探頭安裝在混合料滾筒(1)內部，插入到混合料層內150-250mm處。固定支架(；3)採用空心固定支架，連接導線便於在固定支架中穿過；連接傳感器和測量電路的導線要選用屏蔽線。將測量傳感器探頭放置在燒結混合滾筒內(1)進行測量，消除了滯後時間，能夠實現實時在線測量水分。由於傳感器放置在混合滾筒內部，安裝時要特別注意固定支架要求空心，要求連接導線能在固定支架中穿過；支架不宜過長，儘量避免和減少機械振動，但不能太短，要保證球形探測器插入燒結混料中的深度；固定點應選在易於安裝和維護的地方，要牢固穩定；連接傳感器和測量電路的導線要選用屏蔽線，減少外部環境對測量造成的幹擾。燒結水分測量探頭的結構採用電導-電容複合式結構，充分利用電導和電容這兩種物料水分測量方法的各自特點，相互補償，減少物料密實度、傳感器與物料接觸狀態等外部因素對測量造成的影響。在球形探頭內部安裝一個溫度傳感器，可對物料的溫度進行實時採集，用軟體方法對水分測量進行溫度補償，最終實現對燒結混合料水分進行快速，穩定，精確的測量。採用環形平面電極的電容-電導複合式結構，共用一個環形平面電極，通過電子開關切換，將環形平面電極分別接入電導率測量電路和電容測量電路。隨著水分的增加，物料電導率增加，電極兩端的電阻減小，也就是說，隨著水分的增加，電阻減小，得到的信號電壓減小。對於測容電路，隨著水分的增加，測容電路的震蕩頻率增加，信號增大。隨著物料密實程度的增大，即料堆比的增大，對測量信號的影響是電導率測量電路得到的信號減小；電容測量電路得到的信號增大；通過實驗可以找出料堆比對兩個電路的影響，從而補償物料密實度對測量的影響。
權利要求
1.燒結混合料水分的測量方法，由測量傳感器探頭和固定支架組成，其特徵在於測量傳感器採用電導-電容複合式結構；測量傳感器探頭採用耐磨球型結構，通過固定支架將測量傳感器探頭安裝在混合料滾筒內部，插入到混合料層內150-250mm處。
2.如權利要求1所述的燒結混合料水分的測量方法，其特徵在於所述電導-電容複合式結構是採用環形平面電極的電容-電導複合式結構，即共用一個環形平面電極，通過電子開關切換，將環形平面電極分別接入電導率測量電路和電容測量電路，分別進行測量，比對修訂後確定測定數值。
3.如權利要求1所述的燒結混合料水分的測量方法，其特徵在於所述固定支架採用空心固定支架，連接導線便於在固定支架中穿過；連接傳感器和測量電路的導線要選用屏蔽線。
全文摘要
本發明屬於冶金工藝技術領域，特別是涉及燒結工藝技術。本發明的目的是克服中子測水法、紅外測水法等五種在線水分測定方法的不足，提出一種採用球型電導-電容複合式燒結混合料水分測量方法。主要由測量傳感器探頭和固定支架組成。測量傳感器採用電導-電容複合式結構，測量傳感器探頭採用耐磨球型結構，通過固定支架將測量傳感器探頭安裝在混合料滾筒內部，插入到混合料層內150-250mm處。較好實現實時在線水分測量，消除了水分測量滯後現象，降低外界幹擾，生產成本降低，易於維護。
文檔編號G01N27/04GK102565141SQ201110431810
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年12月21日
發明者劉大為, 張平, 李新光, 段宇炬, 金恩澤, 陳偉 申請人:天津鋼鐵集團有限公司