采用高温传感器改造钢包电子秤
钢包电子秤改造设计中须解决以下难题：
1、高空吊运钢包包耳导入秤体
行车龙门吊钩吊着庞大的钢包放置到秤体位置时，行车操作工人在几十米外凭目测进行操作，如果秤体周围不设置引导装置，要使钢包正常进入指定位置是难以做到的。为了保证安全作业，使钢包顺利进入秤体，在秤体左右设计安装导向装置(导向装置结构外形见图一)。导向架采用优质合金钢焊接成整体结构，一高一矮固于秤体两侧，导向架的顶部制作成一定斜面，以给吊运操作工人一个明显的参照标志。当包耳接近导向架时，左右斜面会带动包耳顺利进入秤体，提高操作安全性，同时又可保护秤体。
2、保证钢包完全受力
为保证钢包在计量时不受外力的影响，使包耳完全支承在秤体承重梁上，提高计量精度。在设计秤体时，必须在承重梁上加设接近导向架及限位架。
在钢包支承耳进入称量座时，要保证钢包无摩擦、无分力地座落在称量箱承重梁上是有困难的，因为当钢包与导向装置的一侧紧靠时，其摩擦分力势必影响称量精度。为克服这一影响，应在承重梁上设置最终导向装置，在装置斜面的作用下，迫使钢包向中心靠近，最后座落在承重梁上。由于最终导向装置与承重梁为一整体，不会产生外力，也就不会影响称重精度。由图一可见，假若最终导向装置的斜面顶端不在接近导向装置竖面的内侧，则钢包会卡搁在它的顶端，会使耳座产生倾斜；另外，最终导向装置的斜面必须有足够大的角度，以使钢包接触此斜面后产生的水平力足以把钢包推向中心，因此，最终导向装置必须设计足够的高度。
3、克服水平冲击力
钢包包耳通过最终导向斜面导入秤体及车体作横向运动时，会产生一个很大的水平冲击力，这个巨大的冲击力会使承重梁产生一定的水平位移。从现场使用情况了解到，正是由于这个原因，致使许多钢包电子秤在使用中失败。在改造设计时，要利用传感器的特殊设计来承担这个巨大的水平冲击力，使其具有足够的抗御能力，如采用高强度平面桥式传感器，其最大允许侧向负荷在20-150t之间就不会被损坏。安装时，利用传感器凸出的承载面承重大梁内，与承重梁构成整体结构，当产生水平冲击力时，由承载面来承担水平方向的剪力，传感器紧固螺钉不受剪力，使秤体得以正常使用。
4、克服垂直冲击力
当成百吨的钢包下落时，产生的垂直冲击力的峰值是巨大的，其垂直冲击力对传感器有致命的影响。最佳办法是在秤体下部安装液压装置，由液压装置承受垂直冲击力，然后再缓慢落至承重梁上。但是，此结构在实际使用现场是难以实现的，特别是设备改造难度大。因此，此类结构的电子秤在改造设计时，可利用传感器本身的结构特点，在满足仪表采样信号要求的前提下，放大传感器量程，以抵御垂直冲击。由于此类电子秤一般都为工艺秤，对精度要求不高，在选择传感器时，可尽量采用大量程传感器。例如：一台150t钢包秤，可用4只100t，灵敏度为2.OmV/V的传感器。设桥压为10V，分度值为100kg，通过计算，每一分度值仍有2.5：μV信号输出，仪表足够采样。这样可大大提高电子秤的总体抗冲击能力，延长传感器使用寿命。
5、防高温及钢水溅射保护措施
车载钢包电子秤及回转台钢包电子秤的高温威胁，来自出钢炉口的钢水外溅及钢包内高温钢水约1600℃左右的高温辐射，以及钢包包壁的自身温度对秤体的传导。现场检测结果表明，秤体温度可达200℃-250℃左右，针对这种情况，在改造设计时，应选用耐高温200℃-250℃的称重传感器，在秤体周围增设防钢水溅射隔热板，传感器采用耐高温桥式传感器，其引线由秤体中间引入到线管内，不从外部走线。外围由下流板与内衬板组成迷宫状进行双重保护，这样即使出现钢水溢出也不会烧坏传感器。
(二)采用圆柱式耐高温传感器改造设计的电子秤
采用圆柱式传感器作为称重支点设计改造的钢包电子秤，与采用桥式传感器设计的电子秤结构，从外表看基本相同，两者都有承重梁，接近导向架、最终导向架内部设计结构则不同。(外形见图三)
图三
当钢包进入秤体时，以接近导向架作参考目标，使包耳顺着导向架斜面滑入接近导向架的内侧。进入秤体包耳，座落在承重梁时，由最终导向架进行限位，分为 XY轴两个方向，保证包耳与包壁不受任何外力而影响称量精度。当产生水平横向力时，由三根导柱予以克服，传感器不受影响。由于钢包下落时包耳的某一点先落在承重梁上，会出现承重梁起翘现象，倾翻传感器，秤体在设计时，内部应设防翘装置，使传感器正常受力。在结构改造设计上，除前面的抗水平冲击力和外围保护外，主要考虑如下特点：
1、对承重梁的定位和水平冲击力
当钢包座落在秤体上运动时，由于惯性作用，会产生巨大的水平力，如果秤体没有限位装置，必然会使传感器受到损伤，甚至会给生产带来安全隐患。从图中可见，秤体内部加设三根导柱、导套来承担水平冲击力，同时又对承重梁保持水平状态。为安装方便，导柱导套之间留有1mm左右的间隙；为不影响称重精度，衬套内压入耐高温缓冲橡胶。这种结构设计，事实上是只允许承重梁作上下直线运动，限制水平位移。在此秤体结构中，传感器不能采用上述秤体中采用的平面桥式传感器，而应采用双球面摆杆式传感器。此类传感器能够提供一定量的水平位移，且对称重传感器不受影响。常用高温传感器有国产的TY2015G等国产化高温传感器。(外形见图四)
图四
钢包从高空下降进入秤体，包耳支承座与承重梁不可能整个平面同时接触，又由于导向柱与导向套有一定的间隙存在，这样势必使承重梁产生瞬间起翘及跳动现象；如不采取防翘限位装置，势必造成传感器倾倒，严重时会造成承重梁倾斜，给安全生产带来隐患。所以在改造设计时，在传感器左右增设防翘装置是十分必要的。设计时可在承重梁及秤体底板上各焊接2套防翘板，保持在同一中心线，在起翘板上加设限位孔，采用限位销进行限位。设计时限位孔与限位销保持一定间隙，一般最大限位间隙以不使传感器倾倒为宜。
四、结束语
采用高温传感器设计改造钢包电子秤，能克服高温环境对电子秤的影响，在冶炼连铸工艺中已得到广泛应用，对控制冶炼成本和提高连铸工艺质量，具有十分重要的作用。国产耐高温称重传感器的特性指标已能满足高温电子秤的适用环境，在多家钢厂冶炼现场得到应用，已产生较好的应用效果。高温传感器的国产化和设计应用，为计量称重技术进军高温领域打下了良好基础。(end)
评论