静态轨道衡在高炉冶炼轨道运输中的应用

彭李伟，冯家全

1 前言

高炉冶炼所产生的铁水，通常使用铁水罐车进行装运，道路使用专用的铁轨道路进行运输，计量形式比较单一。有些钢厂炼铁工序与炼钢工序之间的铁水计量没有安装计量设备，采用理论计量；还有些钢厂采用动态轨道横进行称量。红钢钢铁有限公司2007年安装了动态轨道横进行计量，此方法计量误差较大，受外界影响因素较多，如车辆通过速度、信号传输，称量准确度受到影响。理论计量、动态轨道横计量存在的缺点较多，不太适用于铁水计量，这些计量方式都容易造成计量误差过大、物流工作量大、称量成本过高、称量时间过长、统计数据时间滞后等诸多弊端，不能及时反映铁水生产量，不能实现精细化管理。为了规避以上计量方式带来的弊端，经过多年的摸索和研究，通过反复论证，结合采用铁水罐车运送铁水的生产工艺和生产实际需要，设计出静态轨道横自动计量系统，该计量系统能够适用同类型输送铁水的生产线。

2 系统设计内容

当运输铁水的车辆行车至静态轨道上时（静态称见图1），秤体将车辆及车辆内的物资的重量传递给称重传感器，传感器的信号经补偿接线盒汇接求和后再输送给称重显示仪表，称重仪表除了显示称量结果外，还向计算机输送称量结果信号，计算机将称重重量进行统计，将数据输入ERP系统。将称量信号接入红钢计量系统，通过计量系统软件达到无人值守，自动称量。通过对每罐铁水的称量，可以在规定的时间内进行统计，比如设定炉号或当班出具报表。

根据运送铁水车的结构，设计出秤体长7 m、宽1.9 m的称重秤体。因静态轨道衡所使用的环境处于火车轨道上，所运输的铁水温度较高，达1 000～1 300℃，铁水车及所运货物的重量达110 t，在称量过程中，运输的安全性就非常的重要。保证运输的安全性，就要保证静态轨道衡的承重安全性。在静态轨道衡秤体与运输段的铁轨必须保证水平，对接头的处理采用过渡轨进行连接，做到轨道与秤体的连接在火车轨道敷设的标准范围内，保证秤体的承载能力达到设计标准。最大称量的150%能够有效解决火车停运、启动、物重给秤体带来的冲击力。在秤体上设置6个水平限位拉杆，采用6个传感器。秤体轮廓剖面结构如图2所示。

图1 静态秤总图

图2 秤体轮廓剖面

秤体基础设计。采用外制钢筋笼整架移装、快速浇灌的方案进行基础制作，外形如图3所示。轨道外侧采用全混凝土浇灌，根据秤体的尺寸及过渡轨的安装要求，轨道平面的顶高与运输轨道在同一水平线上，将整个秤体外沿进行浇灌，使基础达到预定的承重要求。利用基础预埋板，安装相应的限位底板及传感器承重基础，4个传感器基础承重底板面为平整面，并保证4个面相对水平度在±2 mm内，单个传感器底座面水平度在±0.5 mm内，并保证此底座具有足够的刚性（当≥40 t力承载时不变形），整体基础如图3所示。

图3 秤体基础外形

静态轨道衡的电器部分。结合火车轨道电路的特殊性，火车静态轨道衡为全钢结构秤体，从而保证火车通过的安全性。需对火车电路进行综合考虑，在秤体与运输轨道搭接的部位采用绝缘处理。在称量显示方面，因轨道衡在地坑里有潮气和粉尘及老鼠危害，因此要求传感器至线管的电缆保护是带接头不锈钢蛇皮软管，线管不能裸露，且具有防潮、防尘、密封性能。因铁水罐轨道衡是在室外场合工作，为此现场带接线盒的称重数传器不能安置在秤体下方的湿度区。采用加长高温称重传感器的电缆，再配上保护箱的称重数传器安置在远离湿度墙壁处。电缆的管线在做钢筋混凝土基础时进行预埋，地面的电缆管线都预先埋入地下，称量数据通过仪表传输至计量软件系统。现场安置摄像头监控整个铁水称重情况，并安置播音系统，称量完成时系统发出语音指示，便于火车司机掌握铁水车的启停时间。

3 系统技术指标

1）使用称重量程200 t的静态火车轨道衡，精度执行国家贸易结算标准。轨道衡台面尺寸为1.95 m×7 m，轨型QU80，轨距正常称量范围为0～200 t，仪表显示分度值为50 kg，允许最大承载200 t（包括秤体自重）。

2）系统精度为≤±0.3%。其中传感器精度优于≤±0.05%F·S；XK3101S型称重数传器的模数转换非线性≤±0.01%F·S。XK3101GS型称量接收显示器数字量输出，按RS232C格式输出的0/20 mA接口给大显示器。模拟量输出：4～20 mA输出接口给甲方的PLC，其中4～20 mA输出的精度 为≤±0.15%。轨道衡称量重复性≤±0.3%，称重时间从平车进入秤体到示值稳定应＜5 s。

4）使用环境湿度：称重传感器和称重数传器具有防潮和防尘性能；称量接收显示器应≤80%。静态火车轨道衡采用不锈钢焊接外壳，防水、防尘、防化学腐蚀，适用于各种恶劣的工作环境的传感器。传感器数字信号输出可远距离传输。采用数字化自动补偿技术，防作弊效果显著。整个数字式称重系统具有防二次雷击功能。

5）仪表具有去皮重和毛重/净重显示切换功能，用户需要兑的铁水是从零开始的直观明确的净重，同时4～20 mA变送输出也是按净重进行的，便于PLC进行铁水兑换的自动控制。去皮重和毛重/净重切换具有外控开关量输入接口，通过安装在控制操作台面板上的自动/手动切换拨动开关。去皮重和毛重/净重切换的无源外控按钮可以由人工进行控制，同时还可以由PLC干接点输出进行控制。接点闭合时（短路）有效，流过接点的直流电源DC 16～20 V由称重仪表提供，闭合时流过接点的电流≤10～20 mA。按钮或PLC干接点的允许闭合时间≤0.3～0.8 s。电子秤数据显示，在现场安装显示仪表，仪表具备的功能：清零，去皮，清皮，毛重和净重状态自动零跟踪。仪表接口，打印输出口：RS232C，RS422通讯口，传感器输出口。并行接口：接打印机。使用环境温度：称重传感器-15～200℃，称重数传器-15～65℃，称量接收显示器和大显示器0～60℃。

6）计量系统软件采用ERP现有的三级计量系统软件。软件系统及光缆延用原来的动态衡光缆。使用过程中的注意事项：1）当铁水车在停运过程中由于速度较快没有稳停于秤上时，会造成数据不准确，所以一定要待系统发出“计量完成”信号后方可进入下一罐铁水的称量。2）因静态衡处于室外，需要加强对现场传感器的检查，加强对秤体上杂物的清理及传感器是否被水淹等情况，确保设备的稳定性。3）加强对各限位拉杆的检查，确保整个秤体上的轨道与运输轨道的平整，保障运输安全。

4 结语

此系统经过调试，采用物代法，使用标准砝码对静态秤进行标定。经反复验证，每一罐铁水的重量误差为30～50 kg（铁水净重45～55 t），确保称量的准确性。

通过几个月的试运行，达到了预期的效果。通过准确称量的铁水，准确计算出铁水的成本及炼钢的原料入厂，保证了产量的准确性，有效地反映出高炉的生产能耗及高炉的运行水平，同时合理地掌控炼钢生产情况，准确反映出铁水单耗，保证了产品质量，前后工序都达到节能降耗的效果。

该系统的运用能够及时反映炼铁产量、准确核算炼钢吨钢综合消耗铁水成本、准确核算炼铁率指标，为红钢公司精细化管理提供重要依据。另外，操作人员由原来的8人降低为1人，提高了企业自动化水平。