浅谈测量在钢铁企业建设中的应用

陈效君 高苗苗 孙志明

摘要：钢铁企业对特定的产品进行测量需要应用现代化的新技术，本文对此做了简要的分析。

关键词：测量；钢铁企业；建设；应用

Abstract: The paper briefly analyzes modern new technology used in particular product survey in steel enterprises

Key Words: survey, steel enterprise, construction, application

中图分类号：TF089文献标识码：A 文章编号：

1.钢铁企业测量应用的现状

近年来，随着我国炼钢、连铸生产工艺技术的发展，随着钢铁企业节能降耗降成本的内部管理加强，炼钢工艺称重系统的作用也越来越重要，例如，连铸工艺要求连续不断地进行作业，所以要求两个钢包交替注入，使中间钢包的钢水能源源不断地注入连铸口。因此，连铸工艺装备必须有中间包作为储库，同时，又要求随时检控大包的液位，在溶渣层尚未到达水口前，即关闭水口移开工作钢包，随即开始第二只钢包的浇注作业。从这一过程中不难看出，实行连铸作业必须有大包电子秤和中间包电子秤进行工艺检控，其中大包电子秤用来测量注入钢水重量，检控钢水液位。中间包电子秤用来检控中间包钢水储库的钢水液位。

由于生产线自动化程度比较高，要求有足够的铁水供应才能保证炼钢转炉和连铸连轧的正常生产。建设大吨位动态电子轨道衡，不仅可以满足不同吨位，不同车型的测量需求，同时实现了整列火车以5~10km/h的速度通过轨道衡而不停车的动态测量。并将测量结果存储或打印输出，计算机系统还可按照测量管理的要求打印报表。可见，动态电子轨道衡在钢铁生产中起着十分重要的作用。

2.运用动态测量技术

2.1建立动态测量系统

为了提高测量系统的效率，人们常常希望得到快速连续的自动测量结果，使测量在正常的生产过程中完成，而不是去占用生产以外的时间。但是在生产过程中这些产品都是处于动态的，产品的测量也是在运动或振动的环境下进行的，所以必须要在动态的条件下实施快速的测量才能提高生产的效率。动态的测量系统己经由一个单一的质量测量装置逐渐发展成一个集质量计僵、自动控制和信息处理等部分共同组成的综合性的测量系统。

所谓的动态测量系统就是在需要测量的物体质量未达到稳定值之前，根据测量质量随时间变化的规律，得出测量稳定值的系统。产品在运动中进行测量，则其称重传感器组成的动态测量系统不是闭环的自动控制系统，而是一种数据采集处理系统，它根据动态测量系统给出的信号特征和量值进行处理，再从中分离出与质量成正比的直流成分，所以说目前的动态测量方法可以说是以信号处理为主的一种方法。

一个动态的测量控制系统通常由以下几个部分组成：测量测力传感器、信号适调部分、信号处理部分和显示记录部分。传感器部分是测量系统的输入端，它与测量物体或系统相连接，并且给出测量物体重量的输出信号。接下来信号的适调部分将传感器的输出部分进行加工，例如信号的放大或衰减、信号的滤波等。信号处理部分接收信号适调部分输出的信号，并对其进行必要的运算处理然后转换成用于显示和记录的信号。对于这几部分进行正确的分析和描述，消减动态测量的不定度，提高动态响应速度，并进行动态补偿，这样就可以对产品重量进行快速准确的测量。

2.2做好动态测量的信号处理

动态测量系统的测量值近似产品实际值的程度主要取决于两方面的条件。一个是动态测量时的干扰，另一个是测量系统本身的动态特性，即测量系统的传递函数。可通过动态测量系统的传递函数、实验频率特性、阶跃和脉冲响应等多种方法来确定被测量信号。在动态电子秤和动态测量系统中，所用的测量方法不外乎均值、最大最小值、多重积分、速度、均值和分频法等。而应用较多的动态测量信号处理方法主要有数字滤波、估算和比较法。数字滤波法主要是在模拟滤波器基础上发展起来的数字滤波器。它是一种具有频率选择性的线性离散系统，可以通过软件来实现硬件功能，其特点是灵活性大、精度高、稳定性好。估算法是动态称重的一个基本方法，其理论基础之一是概率统计分析，严格的说也是一种滤波方法，只不过估算过程是在時域进行的。比较法则是用已知质量和待测质量进行比较来消除运动加速度的影响。

2.3做好动态测量的关键

动态定量测量中的两个关键问题，一是测量准确度，二是测量速度。实际测量配料过程中，系统的测量速度和准确度是相互影响，相互制约的。一般动态定量测量过程的生产率都有规定，所以在给定的生产率前提下，即测量配料时间周期一定的情况下，同时要使配料精度达到要求。动态测量过程含有振荡、时变、非线性、不确定性以及随机干扰等因素，当加快测量速度时，测量传感器的欠阻尼震荡，物料冲击力变化引起振动和不确定的空中飞料等干扰因素将影响测量准确度。为提高称重准确度，有时就不得不降低称重速度。同时实现高称重准确度和较高称重速度的动态测量是测量领域的难题之一。

要实现定量下料的快速度和高精度，首要解决的是系统的动态测量精度问题。通常，影响测量的静态精度的因素主要有：测量传感器的测量误差；模数转换带来的量化误差：噪声干扰误差等。影响测量的动态精度的因素主要有：称重测量系统的欠阻尼震荡；物料下料的冲击力：测量的滞后(空中物料)带来的落差误差等。

物料定量测量的简单过程为：启动进料装置，物料在自身重力的作用下进入测量料斗，料斗上装有称重传感器，料斗的重量信号由称重传感器转换成与之对应的电压信号，经放大器把该电压信号放大后送入计算机进行数据处理，当到达预定值时，停止进料，完成一次定量测量。造成定量配料误差的原因是多方面的，其中主要因素有：称重测量环节的测量误差的影响：给料装置的动作滞后及其惯性作用；物料空中落差的影响；给料驱动机构(交流电机)的非线性和强祸合性；当配料系统发出关闭信号后原料的过冲量(空中余料)，因物料流的不稳定以致过冲量的随机变化；控制器采样引起的误差(如采样速率偏慢以致采样不连续)等。

3.保证测量技术在钢铁企业准确应用的措施

3.1高温称重传感器的应用技术

随着我国钢铁企业冶炼工艺计算机控制技术的快速发展，耐高温称重传感器的应用将越来越广泛，例如炼钢、连铸、热轧工艺方面就有许多场合必须应用250℃高温称重传感器。

（1）新、老转炉炼钢，连铸工艺、热轧精炼炉技改过程中，要对钢包、中间包进行钢水液位在线检测、称量、实测传感器安装部分的表面温度达175~250℃。

（2）转炉(或精炼炉)完成冶炼作业后，需要把钢水注入钢包、工艺上要求对钢水净重进行检控，在这种情况下，空钢包烘烤后吊上钢包车，此时传感器受到热辐射，热传导的威胁，开到出水口后，传感器又受到高温钢水的辐射和护墙的二次辐射；有时还有钢水、熔渣的溅射甚至溢泻。

（3）转炉或RH真空炉旁侧设置配料料斗秤用的称重传感器，几乎容易被转炉或真空炉升腾的高温灰尘、火星所淹埋、传感器受到高温、燃烧的威胁。

3. 2做好测量仪器的保护

防止热辐射、热传导，不使传感器参数发生变化或者损坏。采用35~40mm厚钢板做称重箱体内侧板，内侧板和导向限位器组成散热式保护架结构，内侧板与传感器之间加装石棉胶板或硅酸铝板阻热隔热，这样就可以有效防止钢包热源直接以热辐射、热传导方式作用于称重传感器。在称重梁上安装有隔热或抗缓冲耐高温橡胶衬套的承重压头或压块，承重压头或压块呈半球状，这样使称重梁承重钢水包的方式形成点接触方式，能有效减少热传递面积而保护称重传感器性能良好，检测准确。

防止钢渣喷溅。钢包被钢水烧穿时，钢渣钢水渗透直接烧坏称重传感器，传感器与称重梁底座板之间采用整体式结构，传感器置于箱体内再被填充的石棉胶板或硅酸铝板四周包裹，称重箱采用整体外散热保护架(有条件的也可用管道压缩空气降温散热)保护，尤其注意将传感器安装在称重整体内时，必须保证使其承载力的作用线与传感器受力轴线重合，以使倾斜负载和偏心负荷的影响减至最小。

为确保炼钢、连铸工艺的连续性和相配套称重装置的检修快捷、方便，设计时可将称重梁、250℃高温传感器及传感器底座板一体化考虑，整体呈箱体式结构。安装时用高强度M24螺栓将称重箱牢牢紧固在钢包秤的底板上。在使用过程中，如钢包秤，特别是传感器发生难以当即修复的故障时，快速换上备用称重箱体即可称重作业，可大大缩短现场检修时间，赢得用户满意。

总结

钢铁企业建设与发展中还需要更加精密的仪器加以测量，充分应用现代化的技术，提升产品生产的精确度。

参考文献

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