一种钢包残厚的在线测量方法及装置

技术领域

本发明涉及钢包耐火衬体残厚的测量技术领域，尤其涉及一种钢包残厚的在线测量方法及装置。

背景技术

钢包是炼钢生产的重要设备，主要由圆筒型钢壳及钢壳内壁和底部上所砌筑的耐火材料构成。钢包使用环境为1000度的工况，内衬耐材不断受到高温金属冲涮、侵蚀，且钢包内部冷热变换频繁，温差较大，容易造成耐材冲刷剥落。随着钢包使用次数的增加，内衬耐火材料的厚度逐渐变薄，过度使用可能会发生穿包事故。通常钢包耐火衬体残厚需要钢包下线冷却后，进入包内观察并测量，以便掌握钢包中耐火衬体的残余厚度，保证钢包耐火衬体的使用寿命和使用安全性。

现有技术中，钢包耐火衬体残余厚度（钢包残厚）测量通常是通过测量尺或者设计研发的钢包耐火衬体残余厚度的测量工具，对钢包耐火衬体残余厚度进行测量；需要测量人员进入到钢包中，由于钢包中空间局促，测量工作不方便，其钢包耐火衬体残余厚度测量的准确度难以保证。也有采用价格昂贵的激光测量仪对钢包耐火衬体残余厚度测量。利用测量工具进行钢包残厚测量，需要定位测量工具的支架，其测量工具支架的定位安装繁琐不方便，同时驱动测量杆上下移动的驱动装置由于客观存在机械误差，导致对钢包残厚的测量误差较大。激光测量仪由于价格昂贵，多数企业考虑成本因素，不会采用激光测量仪。发明人基于现有技术中诸多测量工具和测量方式的缺陷，研发了一种钢包残厚的在线测量方法及装置，能够很好地解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中的问题，提供了一种钢包残厚的在线测量方法及装置，本发明利用角度测距仪为测量斜边和测量角度的自动读取显示测量测量数值和测量角度，同时将角度测距仪固定设置在可上下伸缩调整的三角支架上，并利用旋转轴、旋转阻尼器和旋转轴承的设置，实现角度测距仪的水平回转和上下角度的倾斜调整，为钢包新耐火衬体的在线测量、钢包衬体侵蚀区耐火衬体的在线测量和钢包底耐火衬体残厚的测量提供了必要的动作实现条件。

本发明提供一种钢包残厚的在线测量装置，包括三角支架71、支撑盘72、支撑板73；三角支架71调平放置在地面上，三角支架71的上部设固定设置有支撑盘72，所述支撑盘72的中心与所述三角支架71的上部固定连接；所述支撑板73竖向对称固定设置在所述支撑盘72的上部，旋转轴74穿过竖向对称固定设置的支撑板73延伸至所述支撑板73的外侧，所述旋转轴74的两端通过轴承盖75固定；旋转阻尼器76固定设置在旋转轴74左端轴承盖75的外侧，旋转阻尼器76与旋转轴74左端固定连接；固定体77固定设置在所述旋转轴74的中间位置，所述固定体77的上部设置有旋转轴承78，底座79固定设置在所述旋转轴承78的内圈中；角度测距仪710固定设置在所述底座79的上部中心位置，所述角度测距仪710用于测距和测距角度的测量。

所述三角支架71包括调平底座711，调平底座711固定设置在支撑杆714的底部调平支撑块712的底部中心位置，调平支撑块712与支撑杆714的底部固定连接；调平支撑块712的底部设置有内螺孔713，调平底座71的螺杆拧紧安装在内螺孔713中；支撑杆714呈三角状设置有三根，每根支撑杆714的靠近上部正面位置固定设置有铰接架一715，连接筒717固定设置在支撑丝杆719的底部位置，铰接架二718围绕连接筒717的外壁周向呈三角状设置有三个，三根支撑杆714的上部与三个铰接架二718通过销轴穿过铰接架二718固定铰接；支撑丝杆719的底部固定设置在连接筒717的上部位置，支撑丝杆719的上部与支撑盘72的底部中心固定连接；铰接盘720套装在支撑丝杆719的中间位置，铰接架三721围绕铰接盘720的周向底部呈三角状固定设置；联动板716设置有三根，联动板716的底部通过销轴分别穿过对应的支撑杆714铰接架一715上固定铰接，联动板716的上部通过销轴分别穿过对应的铰接架三721固定铰接；上调整螺母722安装在铰接盘720的上部位置，下调整螺母723安装在铰接盘720的下部位置，上调整螺母722和下调整螺母723的内螺纹与支撑丝杆719的外螺纹啮合。

所述支撑杆714的侧面均匀设置有圆形的减重孔。

所述本发明中的旋转阻尼器76为现有技术的内容，其具体的结构是本领域技术人员熟知的，因此对旋转阻尼器76的具体结构不再详细阐述。

本发明提供一种钢包残厚的在线测量方法：

步骤一、在线测量装置与钢包口中心位置的调整：将在线测量装置7放置到钢包口1右侧的地面上，同时将钢包躺平放置，使钢包口1朝向线测量装置7；首先通过旋转调平底座711的螺杆外螺纹与调平支撑块712内螺孔713内螺纹的配合深度，将三根支撑杆714调整至水平；然后通过旋拧上调整螺母722和下调整螺母723推动铰接盘720向上或向下移动，从而通过三根联动板716拉动或推动三根支撑杆714向上或向下移动（改变支撑杆714的倾斜度），实现对三角支架71高度的调整，最终使角度测距仪710与钢包口1的中心A点呈水平；

步骤二、钢包新耐火衬体的在线测量：步骤一完成后，首先旋转角度测距仪710，通过旋转轴承78的旋转作用和固定体77在旋转轴74上的旋转位置调整，将角度测距仪710对准钢包渣线区5的新耐火衬体4，利用在线测量装置7的角度测距仪710测量出L3的距离数值即OD斜边，同时角度测距仪710显示Rt△OBD中BD边所对应的角度θ1角度值；Rt△OBD中根据正弦三角函数sin(θ1)=BD/OD，在θ1和OD（L3）已知的条件下，BD=OD*sin(θ1)即可算出BD边的数值；

步骤三、钢包衬体侵蚀区耐火衬体的在线测量：首先旋转角度测距仪710，通过旋转轴承78的旋转作用和固定体77在旋转轴74上的旋转位置调整，将角度测距仪710对准钢包渣线区5的衬体侵蚀区6，利用在线测量装置7的角度测距仪710测量出L2的距离数值即OE斜边，同时角度测距仪710显示Rt△OEC中CE边所对应的角度θ2角度值；Rt△OEC中根据正弦三角函数sin(θ2)=CE/OE，在θ2和OE（L2）已知的条件下CE=OE*sin(θ2)即可计算出OE边的数值；

步骤四、钢包耐火衬体残厚的计算：通过步骤二和步骤三中得到Rt△OBD中BD和Rt△OEC中OE边的数值，由于BD和OE为到中心线L1的距离，可以将BD和OE看做为到钢包圆心的距离；因此钢包耐火衬体残厚=OE-BD的数值，将BD相减OE即可计算出钢包耐火衬体残厚；

步骤五、钢包底耐火衬体残厚的测量计算：首先利用在线测量装置7的角度测距仪710测量出OF距离即L1距离，然后在钢包底2中心周向选择Fn个测点，选择距离最长测点距离值OFn减去OF的距离值即可得到钢包底2耐火衬体残厚值。

其中步骤一中，钢包躺平放置需使钢包呈水平躺平放置。

其中本发明中，渣线区5耐火残厚的测量围绕钢包壁3内周向，选择N个测量点，按照步骤三的方法测量，选择衬体侵蚀区6与钢包中心L1最长边数值减去钢包新耐火衬体与钢包中心L1的边长距离，计算得到钢包耐火衬体残厚。

其中步骤一中，将在线测量装置7放置到钢包口1右侧的地面上，同时将钢包躺平放置，使钢包口1朝向线测量装置7；首先通过旋转调平底座711的螺杆外螺纹与调平支撑块712内螺孔713内螺纹的配合深度，将三根支撑杆714调整至水平；然后通过旋拧上调整螺母722和下调整螺母723推动铰接盘720向上或向下移动，从而通过三根联动板716拉动或推动三根支撑杆714向上或向下移动（改变支撑杆714的倾斜度），实现对三角支架71高度的调整，最终使角度测距仪710与钢包口1的中心A点呈水平。这样做的主要目的是：一方面为了保证测量钢包新耐火衬体到钢包中心的距离和渣线区5的衬体侵蚀区6到钢包中心的距离测量的准确度；另一方面，保证了角度测距仪710到钢包底2耐火衬体4中心的距离的准确度。再一方面，提高了钢包耐火衬体残余厚度测量的准确度和便捷性；同时提高定位测量工具支架安装的便捷性，同时减低了定位测量工具对钢包耐火衬体残余厚度测量误差。

其中步骤二中，首先旋转角度测距仪710，通过旋转轴承78的旋转作用和固定体77在旋转轴74上的旋转位置调整，将角度测距仪710对准钢包渣线区5的新耐火衬体4，利用在线测量装置7的角度测距仪710测量出L3的距离数值即OD斜边，同时角度测距仪710显示Rt△OBD中BD边所对应的角度θ1角度值；Rt△OBD中根据正弦三角函数sin(θ1)=BD/OD，在θ1和OD（L3）已知的条件下，BD=OD*sin(θ1)即可算出BD边的数值。这样做的主要目的是：一方面为了准确测量计算出钢包新耐火衬体到钢包中心的距离；另一方面为钢包渣线区5耐火衬体残厚的计算提供必要的计算参数。

其中步骤三中，首先旋转角度测距仪710，通过旋转轴承78的旋转作用和固定体77在旋转轴74上的旋转位置调整，将角度测距仪710对准钢包渣线区5的衬体侵蚀区6，利用在线测量装置7的角度测距仪710测量出L2的距离数值即OE斜边，同时角度测距仪710显示Rt△OEC中CE边所对应的角度θ2角度值；Rt△OEC中根据正弦三角函数sin(θ2)=CE/OE，在θ2和OE（L2）已知的条件下CE=OE*sin(θ2)即可计算出OE边的数值。这样做的主要目的是：一方面为了准确测量计算出钢包衬体侵蚀区耐火衬体到钢包中心的距离；另一方面为了钢包渣线区5耐火衬体残厚的计算提供必要的计算参数。

其中步骤四中，通过步骤二和步骤三中得到Rt△OBD中BD和Rt△OEC中OE边的数值，由于BD和OE为到中心线L1的距离，可以将BD和OE看做为到钢包圆心的距离；因此钢包耐火衬体残厚=OE-BD的数值，将BD相减OE即可计算出钢包耐火衬体残厚。这样做的主要目的是：一方面，为了准确地计算出钢包耐火衬体残余厚度；另一方面，完全替代了激光测量仪，降低了钢包耐火衬体残余厚度测量的投入成本，同时保证了钢包耐火衬体残余厚度测量的准确度。

其中步骤五中，钢包底耐火衬体残厚的测量计算：首先利用在线测量装置7的角度测距仪710测量出OF距离即L1距离，然后在钢包底2中心周向选择Fn个测点，选择距离最长测点距离值OFn减去OF的距离值即可得到钢包底2耐火衬体残厚值。这样做得主要目的是：一方面准确地计算测量钢包底耐火衬体残厚；另一方面，提高了对钢包耐火衬体残厚测量的全面性，使技术人员精准掌握钢包耐火衬体残厚，防止钢包的过度使用和穿包事故的发生。

其中本发明中，渣线区5耐火残厚的测量围绕钢包壁3内周向，选择N个测量点，按照步骤三的方法测量，选择衬体侵蚀区6与钢包中心L1最长边数值减去钢包新耐火衬体与钢包中心L1的边长距离，计算得到钢包耐火衬体残厚。这样做得主要目的是：为了全面测量计算渣线区5的耐火衬体4残厚，因为钢包的渣线区5是受到高温金属冲涮、侵蚀频次最严重的区域，需要对渣线区5的耐火衬体进行重点监控。

本发明的有益效果:1、提高了钢包耐火衬体残余厚度测量的准确度和便捷性。2、提高定位测量工具支架安装的便捷性，同时减低了定位测量工具对钢包耐火衬体残余厚度测量误差。3、完全替代了激光测量仪，降低了钢包耐火衬体残余厚度测量的投入成本，同时保证了钢包耐火衬体残余厚度测量的准确度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明角度测距仪的结构示意图；

图3为本发明角度测距仪的局部放大示意图；

图中标记：1、钢包口，2、钢包底，3、钢包壁，4、耐火衬体，5、渣线区，6、衬体侵蚀区，7、在线测量装置，71、三角支架，711、调平底座，712、调平支撑块，713、内螺孔，714、支撑杆，715、铰接架一，716、联动板，717、连接筒，718、铰接架二，719、支撑丝杆，720、铰接盘，721、铰接架三，722、上调整螺母，723、下调整螺母，72、支撑盘，73、支撑板，74、旋转轴，75、轴承盖，76、旋转阻尼器，77、固定体，78、旋转轴承，79、底座，710、角度测距仪。

实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步描述，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1和2所示，三角支架71的上部设固定设置有支撑盘72，所述支撑盘72的中心与所述三角支架71的上部固定连接；所述支撑板73竖向对称固定设置在所述支撑盘72的上部，旋转轴74穿过竖向对称固定设置的支撑板73延伸至所述支撑板73的外侧，所述旋转轴74的两端通过轴承盖75固定；旋转阻尼器76固定设置在旋转轴74左端轴承盖75的外侧，旋转阻尼器76与旋转轴74左端固定连接；固定体77固定设置在所述旋转轴74的中间位置，所述固定体77的上部设置有旋转轴承78，底座79固定设置在所述旋转轴承78的内圈中；角度测距仪710固定设置在所述底座79的上部中心位置。上述三角支架71具有调整水平度和调整高度的功能，利用三角支架71水平度的调整功能，可以使角度测距仪710与钢包口1的中心呈水平状态，利用三角支架71的高度调整功能使角度测距仪710能够与钢包口1的中心呈水平对应水平状态。通过上述旋转轴74、轴承盖75、旋转阻尼器76、固定体77的设置，可以使角度测距仪710实现上下角度的倾斜位置调整，利用旋转阻尼器76所产生的阻尼力，使固定体77保持相对的倾斜固定状态。

如图2所示，调平底座711固定设置在支撑杆714的底部调平支撑块712的底部中心位置，调平支撑块712与支撑杆714的底部固定连接；调平支撑块712的底部设置有内螺孔713，调平底座71的螺杆拧紧安装在内螺孔713中。上述通过调平底座71的设置，利用调平底座71上的螺杆与调平支撑块712内螺孔螺纹的啮合旋拧，实现对三角支架71底部与地面的水平度的调整；因为在实际的钢包残厚场景中，地面难免存在凹凸不平，通过调平底座71上的螺杆旋转调整实现三角支架71的水平度调整。

如图2所示，支撑杆714呈三角状设置有三根，每根支撑杆714的靠近上部正面位置固定设置有铰接架一715，连接筒717固定设置在支撑丝杆719的底部位置，铰接架二718围绕连接筒717的外壁周向呈三角状设置有三个，三根支撑杆714的上部与三个铰接架二718通过销轴穿过铰接架二718固定铰接；支撑丝杆719的底部固定设置在连接筒717的上部位置，支撑丝杆719的上部与支撑盘72的底部中心固定连接；铰接盘720套装在支撑丝杆719的中间位置，铰接架三721围绕铰接盘720的周向底部呈三角状固定设置；联动板716设置有三根，联动板716的底部通过销轴分别穿过对应的支撑杆714铰接架一715上固定铰接，联动板716的上部通过销轴分别穿过对应的铰接架三721固定铰接；上调整螺母722安装在铰接盘720的上部位置，下调整螺母723安装在铰接盘720的下部位置，上调整螺母722和下调整螺母723的内螺纹与支撑丝杆719的外螺纹啮合。上述通过旋转调整上调整螺母722和下调整螺母723，利用上调整螺母722和下调整螺母723与支撑丝杆719外螺纹的啮合作用，通过旋拧上调整螺母722和下调整螺母723推动铰接盘720向上或向下移动，从而通过三根联动板716拉动或推动三根支撑杆714向上或向下移动（改变支撑杆714的倾斜度），实现对三角支架71高度的调整。

如图2所示，支撑杆714的侧面均匀设置有圆形的减重孔。支撑杆714侧面的减重孔可以设置成圆形、方形或不规则形。

如图1所示，在线测量装置与钢包口中心位置的调整：将在线测量装置7放置到钢包口1右侧的地面上，同时将钢包躺平放置，使钢包口1朝向线测量装置7；首先通过旋转调平底座711的螺杆外螺纹与调平支撑块712内螺孔713内螺纹的配合深度，将三根支撑杆714调整至水平；然后通过旋拧上调整螺母722和下调整螺母723推动铰接盘720向上或向下移动，从而通过三根联动板716拉动或推动三根支撑杆714向上或向下移动（改变支撑杆714的倾斜度），实现对三角支架71高度的调整，最终使角度测距仪710与钢包口1的中心A点呈水平。上述通过调平底座711的旋转调整作用使三角支架71与地面保持水平，从而保证了在线测量装置7的角度测距仪710的水平。上述通过上调整螺母722和下调整螺母723推动铰接盘720向上或向下移动，从而通过三根联动板716拉动或推动三根支撑杆714向上或向下移动，改变了支撑杆714的倾斜度，从而实现对三角支架71高度的调整，能够保证对不同直径钢包调整其圆心水平的适应性。

如图1和图2所示，步骤二和步骤三中，首先旋转角度测距仪710，通过旋转轴承78的旋转作用和固定体77在旋转轴74上的旋转位置调整。上述通过上述旋转轴74、轴承盖75、旋转阻尼器76、固定体77的设置，可以使角度测距仪710实现上下角度的倾斜位置调整，利用旋转阻尼器76所产生的阻尼力，使固定体77保持相对的倾斜固定状态；同时利用旋转轴承78实现底座79的360°旋转，实现了角度测距仪710水平回转。总之通过上述设置实现了角度测距仪710水平回转和上下角度的倾斜动作。

如图1至3所示，本发明提供一种钢包残厚的在线测量方法：

步骤一、在线测量装置与钢包口中心位置的调整：将在线测量装置7放置到钢包口1右侧的地面上，同时将钢包躺平放置，使钢包口1朝向线测量装置7；首先通过旋转调平底座711的螺杆外螺纹与调平支撑块712内螺孔713内螺纹的配合深度，将三根支撑杆714调整至水平；然后通过旋拧上调整螺母722和下调整螺母723推动铰接盘720向上或向下移动，从而通过三根联动板716拉动或推动三根支撑杆714向上或向下移动（改变支撑杆714的倾斜度），实现对三角支架71高度的调整，最终使角度测距仪710与钢包口1的中心A点呈水平；

步骤二、钢包新耐火衬体的在线测量：步骤一完成后，首先旋转角度测距仪710，通过旋转轴承78的旋转作用和固定体77在旋转轴74上的旋转位置调整，将角度测距仪710对准钢包渣线区5的新耐火衬体4，利用在线测量装置7的角度测距仪710测量出L3的距离数值即OD斜边，同时角度测距仪710显示Rt△OBD中BD边所对应的角度θ1角度值；Rt△OBD中根据正弦三角函数sin(θ1)=BD/OD，在θ1和OD（L3）已知的条件下，BD=OD*sin(θ1)即可算出BD边的数值；

步骤三、钢包衬体侵蚀区耐火衬体的在线测量：首先旋转角度测距仪710，通过旋转轴承78的旋转作用和固定体77在旋转轴74上的旋转位置调整，将角度测距仪710对准钢包渣线区5的衬体侵蚀区6，利用在线测量装置7的角度测距仪710测量出L2的距离数值即OE斜边，同时角度测距仪710显示Rt△OEC中CE边所对应的角度θ2角度值；Rt△OEC中根据正弦三角函数sin(θ2)=CE/OE，在θ2和OE（L2）已知的条件下CE=OE*sin(θ2)即可计算出OE边的数值；

步骤四、钢包耐火衬体残厚的计算：通过步骤二和步骤三中得到Rt△OBD中BD和Rt△OEC中OE边的数值，由于BD和OE为到中心线L1的距离，可以将BD和OE看做为到钢包圆心的距离；因此钢包耐火衬体残厚=OE-BD的数值，将BD相减OE即可计算出钢包耐火衬体残厚；

步骤五、钢包底耐火衬体残厚的测量计算：首先利用在线测量装置7的角度测距仪710测量出OF距离即L1距离，然后在钢包底2中心周向选择Fn个测点，选择距离最长测点距离值OFn减去OF的距离值即可得到钢包底2耐火衬体残厚值。

如图1所示，本发明中钢包底耐火衬体残厚的测量计算具体实施例：

实施例一、首先利用在线测量装置7的角度测距仪710测量出OF距离即L1距离，然后在钢包底2中心周向选择F3个测点，选择距离最长测点距离值OFn减去OF的距离值即可得到钢包底2耐火衬体残厚值。

实施例二、首先利用在线测量装置7的角度测距仪710测量出OF距离即L1距离，然后在钢包底2中心周向选择F6个测点，选择距离最长测点距离值OFn减去OF的距离值即可得到钢包底2耐火衬体残厚值。

实施例三、首先利用在线测量装置7的角度测距仪710测量出OF距离即L1距离，然后在钢包底2中心周向选择F9个测点，选择距离最长测点距离值OFn减去OF的距离值即可得到钢包底2耐火衬体残厚值。

上述三个实施例，在钢包底2中心周向选择测点越多，其测量钢包底2耐火衬体残厚值就越准确。上述之所以选择多个测点，是因为钢包底耐火衬体受侵蚀区不一定是在钢包底2的底部中心位置。

对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要适合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。