技术领域
[0001] 本
发明属于
高炉炼
铁及原料运输装备技术领域，特别涉及一种在线取样和弃料回收装置。目的在于
采样、定量取样、弃料等全过程在线进行，提高自动化
水平，减轻工人劳动强度，不仅适用于高炉炼铁也适用于原料运输等相关技术领域。
背景技术
[0002] 随着高炉大型化、高利用系数、低成本操作，
煤比不断提高和高炉寿命的不断延长，对原
燃料的
质量要求不断提高。同时随着矿资源变化和国内球团技术的发展，
炉料结构也不断调整和优化。精料技术是高炉生产顺行、指标先进、节能减排的
基础和客观要求，提高利用系数要以精料作为基础条件。精料技术水平对高炉炼铁技术经济指标的影响率高达70％，而其他因素的影响率都较低，比如：高炉操作技术水平的影响率为10％，企业管理水平的影响率为10％，设备运行状态的影响率为5％，运输、
水电供应、天气变化、上下道工序生产状况和衔接等的影响率为5％。因此，精料技术越来越受到关注，成为贯彻“减量化”生产的基础。
[0003] 精料技术主要包括“高”、“熟”、“净”、“匀”、“小”、“稳”、“少”、“好”八个方面的内容。其中：“高”是指入炉矿的品位高，品位高是精料技术的核心，现代化大型高炉入炉
矿石综合品位大于58％，采用大比例球团的炉料结构时入炉矿石综合品位≥61％，
烧结矿、球团、
焦炭的转鼓指数要高，高
碱度烧结矿的转鼓指数：≥78％，焦炭：M40≥89％，M10≤6.0％，灰分≤11.5％；“熟”是指熟料率，熟料具有一定的高温强度、良好的透气性和较高的还原率、适当的软熔
温度和软熔温度区间，有利于提高高炉利用系数、降低燃料比、稳定生产；“净”是要求炉料中粉料含量少，减少入炉粉末量，入炉料中≤5mm的粉末应小于3％；
“匀”是要求各种炉料间的粒度差异不能太大，具有适当的粒度组成，粒度均匀；“小”是指烧结矿和球团的粒度应该适当小些；“稳”是指入炉原燃料的化学成分和物理性能要稳定，
波动的范围尽量要小；“少”是指入炉原燃料中含有的有害杂质少；“好”是指铁矿石的
冶金性能好。精料主要取决于铁前的烧结矿、球团矿、焦炭等原燃料指标，其中“高”、“稳”、“少”、“好”、“小”等指标由铁前工序决定，“熟”、“净”、“匀”等由铁前工序和炼铁工序两个方面共同实现。在炼铁工序通过合理的炉料结构控制熟料率，目前较多采用高碱度烧结矿搭配酸性球团矿和部分
块矿，以烧结矿和球团矿等熟料为主的入料原料结构，熟料率应达到≥
85％；通过槽下筛分处理减少入炉粉末量，入炉料中≤5mm的粉末应小于3％；通过采用分级入炉技术，在不改变原燃料质量的条件下，优化粒级、减小粒度差，实现粒度的均匀性，提高炉料的
空隙率，改善透气性。
[0004] 精料技术以减量化为基础，需要铁前工序和炼铁工序共同实现。
[0005] 1.取样装置的作用
[0006] (1)监控入炉料质量
[0007] 在原燃料入炉前设置取样装置，收集样料送检，通过对样料的理化指标、粒度等级分析，可监控入炉料的质量，由检化验部
门出具检验报告。
[0008] (2)便于生产管理
[0009] 对生产管理者，入炉料的质量检测报告，是铁前工序和炼铁工序之间厂级生产协调、生产监管、成本核算和绩效管理的主要依据。
[0010] (3)节能降耗
[0011] 根据入炉料的质量检测报告，通过优化炉料的粒级、减小粒度差、调整装料制度和布料方式，可改善炉料的透气性和提高煤气利用率，节能降耗。
[0012] 2.取样装置的种类
[0013] 取样装置的种类是多样的，传统的高炉炼铁工艺中主要有以下两种：一是在
胶带机头部设置取样器，二是胶带机头部人工取样。
[0014] 第一种胶带机头部设置取样器，具有代表性的是宝
钢高炉，在X-101矿石胶带运输机和Y-101焦炭胶带运输机头部设置取样器，这种取样器在原料系统广泛应用，取样步骤：
[0015] (1)取样漏斗进入胶带机的料流中取样
[0016] 取样时，取样漏斗沿滚筒轴向移动，截取X-101(Y-101)胶带机头部的料流，X-101(Y-101)胶带机所运输的矿石(焦炭)进入取样漏斗。取样漏斗安装在移动小车上，小车走行通过
电机驱动。
[0017] (2)样品处理
[0018] 取样漏斗取出的样品卸料至取样胶带机上，取样胶带机将样品运至样品箱中，由站内的电葫芦放到规定区域，由
卡车运往检化验部门。
[0019] (3)弃料处理
[0020] 取样量一般大于样品量，除取样量以外的样料为弃料。弃料的收集、清理采用人工方式。
[0021] 第二种胶带机头部人工取样，具有代表性的是首钢迁钢高炉，在槽下N2胶带机头部护罩上设取样小门，进行人工取样，取样步骤：
[0022] (1)打开取样小门，进行人工取样
[0023] 取样时先通过槽下N2胶带机的机旁箱手动停机，打开取样小门，人工取出样品，应沿滚筒轴向均匀采集样品，取样结束后关闭取样小门，通过机旁箱手动启动N2胶带机。
[0024] (2)样品处理
[0025] 人工装入取样箱，由站内的电葫芦放到规定区域，由卡车运往检化验部门。
[0026] (3)弃料处理
[0027] 取样量等于样品量，取样时掉落的少量样料为弃料。弃料的清扫、收集采用人工方式。
[0028] 3.两种取样装置的特点：
[0029] (1)第一种胶带机头部设置取样器：取样漏斗可在线取样，X-101(或Y-101)胶带机无需停机，样品装入到取样箱内、送检，人工弃料。
[0030] (2)第二种胶带机头部人工取样：无法在线取样，槽下N2胶带机需手动停机，样品装入到取样箱内、送检，人工弃料。
[0031] 4.取样装置自动化需要解决的问题
[0032] (1)在线采样，在高炉正常上料的过程中完成取样，不影响上料系统设备运行；
[0033] (2)定量收集样品，按送检样品要求在线称重、定量送检；
[0034] (3)弃料在线回收，在高炉正常上料的过程中完成弃料回收，不影响上料系统设备运行、不得混料；
发明内容
[0035] 本发明的目的在于提供一种在线取样和弃料回收装置，解决了取料、弃料过程影响设备正常运行的问题。
[0036] 一种在线取样和弃料回收装置，包括槽下胶带机1、采样移动斗2、上料主胶带机3、样料称量斗4、可逆胶带机5和取样收集斗6；槽下胶带机1的头部在上，上料主胶带机3的受料段在下，是物流从上游到下游的常规转运
节点；采样移动斗2设在槽下胶带机1的头部下方的料流区，沿垂直料流方向往复走行采集样料；样料称量斗4上方与采样移动斗2连接；可逆胶带机5上方与样料称量斗4连接，下方分别与取样收集斗6和上料主胶带机3连接，取样装入取样收集斗6内，弃料至上料主胶带机3上，弃料随料批入炉。
[0037] 所述槽下胶带机1与上料主胶带机3的水平夹
角为α，其取值范围是0-360°，上料主胶带机3的倾角是β，其取值范围是0-18°，优选0-12°。
[0038] 所述采样移动斗2包括采样斗、常规的走行传动机构和连接件等，常规的走行传动机构为卷扬传动、链传动、带传动、
齿轮传动或螺旋传动等其中一种或两种的组合，动
力源是电动、液动或
气动等其中一种或两种的组合。
[0039] 所述样料称量斗4包括称量斗、称量斗下部的放料设备、连接件和
密封件等，其中称量斗下的放料设备为放料闸门或给料机等。采样移动斗2在走行过程中截取料流、采集样料，样料装入样料称量斗4内储存并进行称重计量。
[0040] 所述可逆胶带机5是正反转运行的，两端卸料，其上方与样料称量斗4连接，其正转端的下方与取样收集斗6连接，反转端的下方与上料主胶带机3连接。
[0041] 所述取样收集斗6包括收集斗、收集斗下的放料设备、连接件和密封件等，其中收集斗下的放料设备是放料闸门或给料机等。
[0042] 上述装置的制备方法，具体步骤和参数如下：
[0043] 1、槽下胶带机1的头部与下面上料主胶带机3的受料段是常规的转运节点，槽下胶带机1的头部与采样平台连接，连接方式是通过头部
支架采用
螺纹连接或
焊接；上料主胶带机3的受料段与弃样平台连接，连接方式是通过上料主胶带机3的
机架采用
螺纹连接或焊接；采样平台和弃样平台均为常规的土建结构平台，为了便于描述和区分按用途对其进行了命名。
[0044] 2、采样移动斗2与采样平台连接，连接方式是通过第一支架采用螺纹连接或焊接；或者采样移动斗2与采样平台的上一层平台底部连接；连接方式是通过第一吊架采用螺纹连接或焊接。采样移动斗2沿垂直料流方向往复走行，即沿槽下胶带机1的带宽方向从一端走行至另一端，其行程是L，行程的取值公式是L＝B+(0-1000)mm，式中B是槽下胶带机1的带面宽度,走行速度是V，其取值或调速范围是0-4m/s,采样斗采样斗入口宽度是W，按最大粒度的2-5倍确定，其取值范围是10-800mm。
[0045] 3、样料称量斗4与中间平台连接，连接方式是通过第二支架采用螺纹连接或焊接；或者样料称量斗4与采样平台的底部连接，连接方式是通过第二吊架采用螺纹连接或焊接。
中间平台是设在采样平台和弃样平台两层平台之间的小平台，并非完整的一层平台，中间平台为常规的土建结构平台。
[0046] 4、可逆胶带机5的机架与中间平台连接，连接方式是螺纹连接或焊接。
[0047] 可逆胶带机5上方与样料称量斗4连接，连接方式是称量斗下部的放料设备与可逆胶带机5的带面保持规定的放料间距，该间距按胶带机设计规范取值，取值范围是0-1000mm。
[0048] 可逆胶带机5是正反转运行的，取样时可逆胶带机5正转，根据程序设定的取样量，样料称量斗4按取样量定量放料，可逆胶带机5正转端的下方与取样收集斗6上部连接，连接方式是通过第一连接溜槽采用螺纹连接或焊接；弃料时样料称量斗4按清空余料的程序放料，可逆胶带机5反转，可逆胶带机5反转端的下方与上料主胶带机3连接，弃料最低点与上料主胶带机3的带面保持规定的放料间距，该间距按胶带机设计规范取值，取值范围是0-1000mm。
[0049] 5、取样收集斗6与弃料平台连接，连接方式是通过第三支架采用螺纹连接或焊接；或者取样收集斗6与中间平台的底部连接，连接方式是通过第三吊架采用螺纹连接或焊接；
取样收集斗6下部的放料设备最低点距离平
台面的高度是H,按便于样料收集的人体工程学参数选取，其取值范围是0-2000mm。
[0050] 本发明的优点在于：
[0051] 1、采样、定量取样、弃料等全过程均为在线进行，不影响上料系统的正常工作、不混料。
[0052] 2、根据取样的物料种类，定量取样的设定值是可调的，可在下一料批予以等量补偿，不会影响入炉的料批重量。
[0053] 3、采样、定量取样、弃料形成
闭环系统，弃料入炉代替了人工清理，提高了取样的自动化水平，降低了劳动强度，同时也避免了扬尘环境友好。
[0054] 本发明也适用于在原料运输装备中，具有物流上游到下游的常规转运关系的两条胶带机，取样来自上游胶带机头部下方卸料区的料流，弃料至下游胶带机上。
附图说明
[0055] 图1为在线取样和弃料回收装置示意图。其中，槽下胶带机1、采样移动斗2、上料主胶带机3、样料称量斗4、可逆胶带机5、取样收集斗6。
[0056] 图2为图1中槽下胶带机1、采样移动斗2和上料主胶带机3的平面示意图。其中，槽下胶带机1、采样移动斗2、上料主胶带机3。
[0057] 图3为实例1的在线取样和弃料回收装置示意图。其中，槽下胶带机1、采样移动斗2、上料主胶带机3、样料称量斗4、可逆胶带机5、取样收集斗6、固定溜槽7、第一连接溜槽8、第二连接溜槽9、第一支架11、第二支架12、第三支架13、皮带秤15。
[0058] 图4为图3的左视图。其中，槽下胶带机1、采样移动斗2、上料主胶带机3、样料称量斗4、可逆胶带机5、取样收集斗6、固定溜槽7、第一连接溜槽8、第二连接溜槽9、第一支架11、第二支架12、第三支架13、调速型液动
马达14。
[0059] 图5为图3中槽下胶带机1、采样移动斗2和上料主胶带机3的平面示意图。其中，槽下胶带机1、采样移动斗2、上料主胶带机3。
[0060] 图6为
实施例2的在线取样和弃料回收装置示意图。其中，槽下胶带机1、采样移动斗2、上料主胶带机3、样料称量斗4、可逆胶带机5、取样收集斗6、固定溜槽7、第一连接溜槽8、第二连接溜槽9、第一吊架21、第二吊架22、第三吊架23。
[0061] 图7为图6的左视图。其中，槽下胶带机1、采样移动斗2、上料主胶带机3、样料称量斗4、可逆胶带机5、取样收集斗6、固定溜槽7、第一连接溜槽8、第二连接溜槽9、第一吊架21、第二吊架22、第三吊架23、变频调速型减速电机24。
[0062] 图8为图6中槽下胶带机1、采样移动斗2和上料主胶带机3的平面示意图。其中，槽下胶带机1、采样移动斗2、上料主胶带机3。
具体实施方式
[0063] 实施例1
[0064] 一种在线取样和弃料回收装置，包括槽下胶带机1、采样移动斗2、上料主胶带机3、样料称量斗4、可逆胶带机5、取样收集斗6；技术方案的要点：槽下胶带机1的头部在上、上料主胶带机3受料段在下，是物流从上游到下游的常规转运节点；采样移动斗2设在槽下胶带机1的头部下方的料流区，沿垂直料流方向往复走行采集样料；样料称量斗4上方与采样移动斗2连接；可逆胶带机5上方与样料称量斗4连接，下方分别与取样收集斗6和上料主胶带机3连接，取样装入取样收集斗6内，弃料至上料主胶带机3上，弃料随料批入炉。
[0065] 所述槽下胶带机1与上料主胶带机3的水平夹角为62°，上料主胶带机3的倾角是10°。
[0066] 所述采样移动斗2包括采样斗、常规的走行传动机构、连接件等，其走行传动机构为
钢丝绳卷扬传动，动力源是调速型液动马达14。
[0067] 所述样料称量斗4包括称量斗、称量斗下部的给料机、连接件和密封件等。采样移动斗2在走行过程中截取料流、采集样料，样料经固定漏斗7不断地装入样料称量斗4内储存并进行称重计量。
[0068] 称重计量属于自动化专业的常规检测单元，所采用的检测单元是设4组压力传感器。
[0069] 所述可逆胶带机5是正反转运行的、两端卸料，其上方与样料称量斗4连接，其正转端的下方通过第一连接溜槽8与取样收集斗6连接、反转端的下方通过第二连接溜槽9与上料主胶带机3连接。
[0070] 所述取样收集斗6包括收集斗、收集斗下的给料机、连接件和密封件等。
[0071] 实例1的制备方法，具体步骤和参数如下：
[0072] 1.槽下胶带机1的头部与下面上料主胶带机3的受料段是常规的转运节点，槽下胶带机1的头部与6.600m采样平台连接，连接方式是在6.600m平台上预埋
螺栓，通过头部支架采用螺纹连接；上料主胶带机3的受料段与±0.000m弃料平台连接，连接方式是在±0.000m平台上预埋螺栓，通过上料主胶带机3的机架采用螺纹连接；6.600m采样平台和±0.000m弃样平台均为常规的土建
混凝土结构平台。
[0073] 2.采样移动斗2与6.600m采样平台连接，连接方式是在6.600m平台上预埋螺栓，通过第一支架11采用螺纹连接；采样移动斗2沿垂直料流方向往复走行，即沿槽下胶带机1的带宽方向从一端走行至另一端，其行程是2800mm,行程的取值公式是L＝2200+600＝2800mm，式中2200是槽下胶带机1的带面宽度，走行速度的调速范围是0.6-1.5m/s，采样斗入口宽度是400mm。
[0074] 3.样料称量斗4与3.100m中间平台连接，连接方式是通过第二支架12焊接，
[0075] 3.100m中间平台是设在6.600m采样平台和±0.000m弃样平台两层平台之间的小平台，并非完整的一层平台，中间平台为常规的土建钢结构平台。
[0076] 4.可逆胶带机5的机架与3.100m中间平台连接，连接方式是焊接。
[0077] 可逆胶带机5上方与样料称量斗4连接，连接方式是称量斗下部的给料机与可逆胶带机5的带面保持规定的放料间距，该间距取值是500mm。此外按常规设计在放料点处设导料槽进行密封并环境除尘。
[0078] 可逆胶带机5是正反转运行的，取样时可逆胶带机5正转，程序设定的取样量是100kg，样料称量斗4按取样量定量放料，可逆胶带机5正转端的下方卸料口与取样收集斗6上部软连接，连接方式是通过第一连接溜槽8采用螺纹连接；弃料时样料称量斗4按清空余料的程序放料，可逆胶带机5反转，可逆胶带机5反转端的下方与上料主胶带机3连接，弃料最低点与上料主胶带机3的带面保持规定的放料间距，该间距取值是600mm。此外按常规设计在放料点处设导料槽进行密封并环境除尘。
[0079] 可逆胶带机5上安装了皮带秤15作为称重检测单元，按取样量定量放料是通过皮带秤的称重计量方式实现的。皮带秤15是常规的计量设备，为确保皮带秤15的称量
精度，可逆胶带机5正转端的下方卸料口与取样收集斗6上部是软连接，此处的软连接是第一连接溜槽8
接口周边保留10mm间隙，用
橡胶板密封间隙的常规做法。
[0080] 5.取样收集斗6与±0.000m弃料平台连接，连接方式是与±0.000m平台上的预埋螺栓通过第三支架13采用螺纹连接；取样收集斗6下部的给料机最低点距离±0.000m平台
面的高度是1100mm。
[0081] 实施例2
[0082] 一种在线取样和弃料回收装置，包括槽下胶带机1、采样移动斗2、上料主胶带机3、样料称量斗4、可逆胶带机5、取样收集斗6；技术方案的要点：槽下胶带机1的头部在上、上料主胶带机3受料段在下，是物流从上游到下游的常规转运节点；采样移动斗2设在槽下胶带机1的头部下方的料流区，沿垂直料流方向往复走行采集样料；样料称量斗4上方与采样移动斗2连接；可逆胶带机5上方与样料称量斗4连接，下方分别与取样收集斗6和上料主胶带机3连接，取样装入取样收集斗6内，弃料至上料主胶带机3上，弃料随料批入炉。
[0083] 所述槽下胶带机1与上料主胶带机3的水平夹角为90°，上料主胶带机3的倾角是9°。
[0084] 所述采样移动斗2包括采样斗、常规的走行传动机构、连接件等，其走行传动机构是链传动，动力源是变频调速型减速电机24。
[0085] 所述样料称量斗4包括称量斗、称量斗下部的放料闸门、连接件和密封件等。采样移动斗2在走行过程中截取料流、采集样料，样料经固定漏斗7不断地装入样料称量斗4内储存并进行称重计量。
[0086] 称重计量属于自动化专业的常规检测单元，所采用的检测单元是设3组压力传感器。
[0087] 所述可逆胶带机5是正反转运行的、两端卸料，其上方与样料称量斗4连接，其正转端的下方通过第一连接溜槽8与取样收集斗6连接、反转端的下方通过第二连接溜槽9与上料主胶带机3连接。
[0088] 所述取样收集斗6包括收集斗、收集斗下的放料闸门、连接件和密封件等。
[0089] 实例2的制备方法，具体步骤和参数如下：
[0090] 1.槽下胶带机1的头部与下面上料主胶带机3的受料段是常规的转运节点，槽下胶带机1的头部与9.600m采样平台连接，连接方式是与9.600m平台上的预埋钢板通过头部支架焊接；上料主胶带机3的受料段与3.600m弃料平台连接，连接方式是与3.600m平台上的预埋钢板通过上料主胶带机3的机架焊接；9.600m采样平台和3.600m弃样平台均为常规的土建混凝土结构平台。
[0091] 2.采样移动斗2与9.600m采样平台的上一层平台底部连接，其上一层平台是13.600m平台，连接方式是与13.600m平台下的预埋钢板通过第一吊架21焊接；采样移动斗2沿垂直料流方向往复走行，即沿槽下胶带机1的带宽方向从一端走行至另一端，其行程是
2800mm,行程的取值公式是L＝2000+800＝2800mm，式中2000是槽下胶带机1的带面宽度，走行速度的调速范围是0.6-1.5m/s，采样斗入口宽度是300mm。
[0092] 3.样料称量斗4与9.600m采样平台的底部连接，连接方式是与9.600m平台下的预埋钢板通过第二吊架22焊接。
[0093] 4.可逆胶带机5的机架与6.200m中间平台连接，连接方式是焊接。6.200m中间平台是设在9.600m采样平台和3.600m弃样平台两层平台之间的小平台，并非完整的一层平台，中间平台为常规的土建钢结构平台。
[0094] 可逆胶带机5上方与样料称量斗4的连接，连接方式是称量斗下部的放料闸门与可逆胶带机5的带面保持规定的放料间距，该间距取值是500mm。此外按常规设计在放料点处设导料槽进行密封并环境除尘。
[0095] 可逆胶带机5是正反转运行的，取样时可逆胶带机5正转，程序设定的取样量是200kg，样料称量斗4按取样量定量放料，可逆胶带机5正转端的下方卸料口与取样收集斗6上部连接，连接方式是通过第一连接溜槽8焊接；弃料时样料称量斗4按清空余料的程序放料，可逆胶带机5反转，可逆胶带机5反转端的下方与上料主胶带机3连接，弃料最低点与上料主胶带机3的带面保持规定的放料间距，该间距取值是550mm。此外按常规设计在放料点处设导料槽进行密封并环境除尘。
[0096] 按取样量定量放料是利用样料称量斗4的称重检测单元，通过减重法实现的。
[0097] 5.取样收集斗6与6.200m中间平台的底部连接，连接方式是通过第三吊架23与6.200m中间平台下的预埋钢板焊接；取样收集斗6下的放料闸门最低点距离平台面的高度是900mm。
