冶金企業(yè)為了提高產(chǎn)鋼質(zhì)量與合理控制制造成本，在鋼水連鑄成型 過(guò)程中，一般需安裝3套電子稱量系 統(tǒng)"車載鋼包電子秤、回轉(zhuǎn)臺(tái)鋼包電子秤、中間包電子秤）對(duì)鋼水進(jìn)行在 線計(jì)量。

實(shí)踐證明，鋼包電子秤的運(yùn)行質(zhì) 量在連鑄工藝中對(duì)產(chǎn)鋼質(zhì)量和提高 工效起著十分重要的作用。

一、鋼包電子秤現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境分析

目前，國(guó)內(nèi)使用的鋼包電子秤， 無(wú)論是國(guó)內(nèi)制造還是從國(guó)外隨連鑄 設(shè)備引進(jìn)的，雖然其結(jié)構(gòu)各不相同， 但它們的安裝位置和方式都基本相 同，一般都是在鋼包耳座底下設(shè)計(jì)一 臺(tái)特殊結(jié)構(gòu)的電子秤，使鋼包左右兩 耳座支承在電子秤秤架上；一般都具 有耐高溫、防濺射、抗沖擊及抵御外 界橫向水平?jīng)_擊的能力，以確保設(shè)備 正常運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足連鑄工藝的需要。本 文著重介紹由余姚市通用儀表公司 專門設(shè)計(jì)制造的車載鋼包電子秤及 回轉(zhuǎn)臺(tái)鋼包電子秤秤體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的 特點(diǎn)。

1.車載鋼包電子秤的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境特點(diǎn)

鋼水運(yùn)載過(guò)程中，必須有一特殊 運(yùn)載車進(jìn)行運(yùn)載，一般稱此運(yùn)載車為 鋼包車。此車根據(jù)鋼水包的大小，車 體大小各有所不同。一般運(yùn)載150t鋼 水的車體長(zhǎng)為7米，寬為5米，高為2.6 米，以鋼軌軌道作為運(yùn)行路線。出鋼前，由行車吊運(yùn)烘烤后重達(dá)幾十噸的 空包從高空放置到鋼包車的特定位 置。鋼包在吊運(yùn)前己進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)幾小時(shí) 的烘烤，表面溫度達(dá)到"60~70)°C。鋼 包放置后，運(yùn)載車開至出鋼爐口，溫 度高達(dá)1600°C左右的鋼水或鐵水流 入鋼包內(nèi)。整個(gè)注鋼過(guò)程或精煉過(guò)程 中的環(huán)境較為惡劣。主要表現(xiàn)為：

（1）為了防止鋼水外濺及保溫， 爐口周圍雖有隔熱板或防火墻保護(hù)， 但運(yùn)載車周圍的環(huán)境溫度仍可升至 幾百攝氏度。

（2）出鋼過(guò)程中，爐子的傾角隨 出鋼量的變化而改變。為保證鋼包口 與爐口的一致，出鋼車的位置作相應(yīng) 的改變。但在實(shí)際操作過(guò)程中，會(huì)出 現(xiàn)不同步現(xiàn)象，經(jīng)常出現(xiàn)鋼水外溢。 鋼包車表面都有較厚鋼渣。

（3）出鋼車從爐口運(yùn)行至精煉區(qū) 精煉時(shí)，用大功率電極加溫冶煉(20~ 30)mm，此時(shí)的包壁溫度己高達(dá)幾百 攝氏度，包耳底下的溫度可高達(dá) 250°C左右。

（4）鋼包車在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生橫向 沖擊力。

2.回轉(zhuǎn)臺(tái)鋼包電子秤現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境特點(diǎn)

回轉(zhuǎn)臺(tái)鋼包電子秤的主要威脅 來(lái)自中間包的輻射溫度及吊運(yùn)時(shí)對(duì) 秤體的垂直沖擊力。主要表現(xiàn)為：

(1)連鑄設(shè)備的回轉(zhuǎn)臺(tái)壁與中間 包的間隔一般在1500mm左右，為防止高溫?zé)彷椛洌谠O(shè)計(jì)時(shí)采取防輻射 措施，中間包上加包蓋。但在現(xiàn)場(chǎng)實(shí) 際使用中發(fā)現(xiàn)，中間包一般都沒(méi)有加 蓋， 電子秤安裝位置的溫度 可達(dá) 200°C左右。

（2）吊運(yùn)過(guò)程中，由于行車操作 室離地面較高，降落時(shí)憑經(jīng)驗(yàn)操作， 有時(shí)會(huì)造成較高落差，對(duì)秤體沖擊很 大。

（3）行車吊運(yùn)鋼包要高空作業(yè)， 為了使包耳落入回轉(zhuǎn)臺(tái)壁電子秤內(nèi)， 難度較大。

二、幾種鋼包電子秤的秤體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼包電子秤安裝現(xiàn)場(chǎng)，主要存在 鋼水外濺的威脅、 高溫輻射的威脅、 吊運(yùn)過(guò)程中的垂直沖擊及車子運(yùn)行 的水平?jīng)_擊、高空作業(yè)定位困難等難 題，需要在設(shè)計(jì)時(shí)予以解決。

目前，國(guó)內(nèi)的電子秤一般都在鋼 包耳座的支承面上設(shè)計(jì)安裝結(jié)構(gòu)特 殊的秤體，左右各一臺(tái)，周邊加設(shè)導(dǎo) 向架，以便準(zhǔn)確對(duì)位。下面介紹“通 用”鋼包電子秤的幾種秤體結(jié)構(gòu)特 點(diǎn)。

1.采用雙剪切梁式耐高溫傳感 器設(shè)計(jì)的鋼包電子秤體結(jié)構(gòu)

采用雙剪切梁式傳感器作為稱 重支點(diǎn)設(shè)計(jì)的HSB-A型鋼包電子秤 秤體，由耐高溫傳感器、承重梁、保護(hù) 板、接近導(dǎo)向架、最終導(dǎo)向架等組成 (如圖1所示）。

HSB-A鋼包電子秤使用的傳感 器有TY2011G大噸位國(guó)產(chǎn)化高溫傳感器！ 德國(guó)公司、西班牙UTL公司及隨 連鑄設(shè)備成套引進(jìn)的傳感器等 "TY2011G傳感器外形如圖2所示）。

上述高溫傳感器有一個(gè)共同特 點(diǎn)：噸位量程大、外形尺寸寬、平面承 載，承載面上都有"4~6)只M24緊固 安裝螺孔，能保證承載梁與傳感器連 接緊固，安全可靠。

鋼包電子秤秤體在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中 須解決以下難題：

(1)將高空吊運(yùn)鋼包包耳導(dǎo)入秤體

行車龍門鉤吊著龐大的鋼包放 置到秤體位置時(shí)，行車操作工人在幾 十米外憑目測(cè)進(jìn)行操作，如果秤體周 圍不設(shè)置引導(dǎo)裝置，要使鋼包正常進(jìn) 入指定位置是難以做到的。為了保證 安全作業(yè)，使鋼包順利進(jìn)入秤體，在 秤體左右設(shè)計(jì)安裝導(dǎo)向裝置是非常 必要的（導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)外形見圖1)。 導(dǎo)向架采用優(yōu)質(zhì)合金鋼焊接成整體 結(jié)構(gòu)，一高一矮固定在秤體兩側(cè)，導(dǎo) 向架頂部制作成斜面，它給吊運(yùn)操作 工人一個(gè)明顯的參照標(biāo)志。當(dāng)包耳接 近導(dǎo)向架時(shí)，左右斜面會(huì)帶動(dòng)包耳順 利進(jìn)入秤體，提高操作安全性同時(shí) 又可保護(hù)秤體。

（2）保證鋼包完全受力的設(shè)計(jì)

為保證鋼包在計(jì)量時(shí)不受外力

的作用，使包耳完全支承在秤體承重 梁上，提高計(jì)量準(zhǔn)確度，在設(shè)計(jì)秤體 時(shí)必須在承重梁上加設(shè)接近導(dǎo)向架 及限位架。在鋼包支承耳進(jìn)入稱量座 時(shí)，要保證鋼包無(wú)摩擦、無(wú)分力地座 落在稱量箱承重梁上是有困難的，因 為當(dāng)鋼包與導(dǎo)向裝置的一側(cè)緊靠時(shí)， 其摩擦分力勢(shì)必影響稱量準(zhǔn)確度。為 克服這一影響，我們?cè)诔兄亓荷显O(shè)置 最終導(dǎo)向裝置，在裝置斜面的作用 下，迫使鋼包向中心靠近，最后座落 在承重梁上。由于最終導(dǎo)向裝置與承 重梁為一整體，不會(huì)產(chǎn)生外力，也就 不會(huì)影響稱重準(zhǔn)確度。

從圖1可見，假若最終導(dǎo)向裝置 的斜面頂端不在接近導(dǎo)向裝置豎面 的內(nèi)側(cè)，則鋼包會(huì)卡擱在它的頂端， 使耳座產(chǎn)生傾斜；另外，最終導(dǎo)向裝 置的斜面必須有足夠大的角度，以使 鋼包接觸此斜面后產(chǎn)生的水平力足 以把鋼包推向中心，因此，最終導(dǎo)向 裝置必須設(shè)計(jì)足夠的高度。

（3）克服水平?jīng)_擊力的設(shè)計(jì)

包耳通過(guò)最終導(dǎo)向裝置的斜面 進(jìn)入秤體及車體作橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn) 生一個(gè)很大的水平?jīng)_擊力，這個(gè)巨 大的沖擊力會(huì)使承重梁產(chǎn)生一定的 水平位移。從現(xiàn)場(chǎng)使用情況了解到， 正是由于這個(gè)原因，致使許多鋼包 電子秤在使用中失敗。在設(shè)計(jì)時(shí)，要 利用傳感器的特殊設(shè)計(jì)來(lái)承擔(dān)這個(gè) 巨大的水平?jīng)_擊力，使其具有足夠 的抗御能力。如TY2011G及德國(guó)公司 生產(chǎn)的DWB型高強(qiáng)度平面橋式傳感 器，其最大允許側(cè)向負(fù)荷在（20" 150)t之間。安裝時(shí)，利用傳感器凸出 的承載面嵌入承重大梁內(nèi)，與承重 梁構(gòu)成一整體結(jié)構(gòu)，當(dāng)產(chǎn)生水平?jīng)_ 擊力時(shí)，由承載面來(lái)承擔(dān)水平方向 的剪力，傳感器緊固螺釘不受剪力, 使秤體得以正常使用。

（3）克服垂直沖擊力的設(shè)計(jì)措施

成百噸的鋼包下落時(shí)，產(chǎn)生的垂直沖擊力的峰值是巨大的，其垂 直沖擊力對(duì)傳感器有致命的影響， 最佳辦法是在秤體下部安裝液壓裝 置。由液壓裝置承受垂直沖擊力，然 后再緩慢落至承重梁上。但是，此結(jié) 構(gòu)在實(shí)際使用現(xiàn)場(chǎng)是較難實(shí)現(xiàn)的, 特別是設(shè)備改造難度大。

因此，此類 結(jié)構(gòu)的電子秤在設(shè)計(jì)時(shí)可利用傳感 器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在滿足儀表采 樣信號(hào)要求的前提下，放大傳感器 量程，以抵御垂直沖擊。由于此類電 子秤一般都為工藝秤，對(duì)準(zhǔn)確度要 求不高，在選擇傳感器時(shí)可盡量采 用大量程傳感器。例如：一臺(tái)150t大 包秤，可選用4只100t，靈敏度為 2.0mV/V的傳感器。設(shè)橋壓為10V，分 度值為100kg，通過(guò)計(jì)算每一分度值 仍有2.5!V信號(hào)輸出，儀表足夠采 樣。這樣大大提高秤體的總體抗沖 擊能力，延長(zhǎng)傳感器使用壽命。

（5）防高溫及鋼水濺射保護(hù)措施

車載鋼包電子秤及回轉(zhuǎn)臺(tái)鋼包電子秤的高溫威脅來(lái)自出鋼爐口的 鋼水外濺及中間包內(nèi)1600°C左右高 溫鋼水的高溫輻射，以及包壁的自身 溫度對(duì)秤體的傳導(dǎo)。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表 明，秤體溫度可達(dá)（200~250)°C左右。 針對(duì)這種情況，在設(shè)計(jì)時(shí)，選用耐高 溫（200~250) °C的稱重傳感器及在秤 體周圍增設(shè)防鋼水濺射隔熱板，傳感 器采用耐高溫橋式傳感器，其引線由 秤體中間引入到線管內(nèi)，不從外部走 線（外圍由下流板與內(nèi)襯板組成迷宮 狀進(jìn)行雙重保護(hù)，這樣即使出現(xiàn)鋼水溢出也不會(huì)燒壞傳感器。

2.采用圓柱式耐高溫傳感器設(shè)計(jì)的秤體結(jié)構(gòu)

采用圓柱式傳感器作為稱重支 點(diǎn)設(shè)計(jì)的HSB-B鋼包電子秤秤體結(jié) 構(gòu)與采用橋式傳感器設(shè)計(jì)的秤體結(jié) 構(gòu)，從外表看基本相同，但內(nèi)部設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)則不同（外形如圖3所示）。它由 接近導(dǎo)向架、最終導(dǎo)向架、承重梁導(dǎo) 向柱、導(dǎo)向套、起翹板、耐高溫傳感 器、保護(hù)板等組成。

工作鋼包進(jìn)入秤體時(shí)，以接近導(dǎo) 向架作參考目標(biāo)，使包耳順著導(dǎo)向架 斜面滑入兩接近導(dǎo)向架的內(nèi)側(cè)。進(jìn)入 秤體包耳座落在承重梁時(shí)，由最終導(dǎo) 向架進(jìn)行限位，分為X、Y軸兩個(gè)方 向，保證包耳與包壁不受任何外力而 影響稱量準(zhǔn)確度。當(dāng)產(chǎn)生水平橫向力 時(shí)由3根導(dǎo)柱進(jìn)行克服，傳感器不受 影響。由于鋼包下落時(shí)包耳某一點(diǎn)先 落在承重梁上，會(huì)出現(xiàn)承重梁起翹現(xiàn) 象，傾翻傳感器，秤體在設(shè)計(jì)時(shí)內(nèi)部 設(shè)有防翹裝置，使傳感器正常受力。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，除了前面介紹的電子 秤的抗水平?jīng)_擊力和外圍保護(hù)措施 外，主要有如下特點(diǎn)：

(1)對(duì)承重梁的定位及克服水平 沖擊力的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)150t的鋼包座落在秤體上運(yùn) 動(dòng)時(shí)，由于慣性作用，會(huì)產(chǎn)生巨大的 水平力，如果秤體沒(méi)有限位裝置，必 然會(huì)使傳感器受到損傷，甚至給生產(chǎn) 帶來(lái)安全隱患。從圖中可見，秤體內(nèi) 部加設(shè)3根導(dǎo)柱、導(dǎo)套來(lái)承擔(dān)水平?jīng)_ 擊力，同時(shí)又使承重梁保持水平狀 態(tài)。為安裝方便，導(dǎo)柱導(dǎo)套之間留有 1mm左右的間隙）為不影響稱重準(zhǔn)確 度，襯套內(nèi)壓入耐溫緩沖橡膠。這種 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，事實(shí)上是只允許承重梁作 上下直線運(yùn)動(dòng)，限制水平位移量。在 此秤體結(jié)構(gòu)中，傳感器不能采用上述 秤體中采用的平面橋式傳感器，而應(yīng) 采用雙球面擺桿式傳感器。此類傳感 器能夠提供一定量的水平位移，且使 稱重傳感器不受影響。常用高溫傳感 器有余姚市通用儀表公司生產(chǎn)的 TY2015G及TY2015AG等國(guó)產(chǎn)化高溫 傳感器（外形如圖4所示）。

(2)承重梁防翹設(shè)計(jì)

鋼包從高空下降進(jìn)入秤體，包耳 支承座與承重梁不可能整個(gè)平面同 時(shí)接觸，又由于導(dǎo)向柱與導(dǎo)向套有一 定的間隙存在，這樣勢(shì)必使承重梁產(chǎn) 生瞬間起翹及跳動(dòng)現(xiàn)象；如不采取防 翹限位裝置，勢(shì)必造成傳感器傾倒， 嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成承重梁傾斜，給安全生 產(chǎn)帶來(lái)隱患。所以此秤設(shè)計(jì)時(shí)，在傳 感器左右增設(shè)防翹裝置是十分必要 的。設(shè)計(jì)時(shí)可在承重梁及秤體底板上 各焊接2套防翹板，保持在同一中心 線，在起翹板上加設(shè)限位孔，采用限 位銷進(jìn)行限位。設(shè)計(jì)時(shí)限位孔與限位 銷保持一定間隙，一般最大限位間隙 以不使傳感器傾倒為宜。

三、結(jié)束語(yǔ)

采用高溫傳感器設(shè)計(jì)的鋼包電 子秤，在鋼鐵企業(yè)的冶煉連鑄工藝中 己得到廣泛應(yīng)用，對(duì)控制冶煉成本和 提高連鑄工藝質(zhì)量，具有十分重要的 作用。余姚市通用儀表公司通過(guò)深入 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查研宄，設(shè)計(jì)制造的 TY型耐高溫稱重傳感器與HSB型特 種電子秤在多家鋼廠冶煉現(xiàn)場(chǎng)得到 了應(yīng)用。