摘  要 介绍高炉铁水称重装置——断轨式浅基坑小跨度静态轨道衡的应用，分析其构成、原理、安装及投用，为实现高炉铁水“一罐到底”的目的提供技术支撑。

关键词 断轨式浅基坑小跨度静态轨道衡一罐到底数传器

1  前言

为了满足高炉铁水运输、炼铁到炼钢铁水“一罐到底”的工艺要求，需要在高炉出铁场下方的铁路线上安装铁水称重工艺计量秤，用来计量铁水罐所装铁水的重量，同时监控铁水液位，避免出铁时铁水溢出铁水罐而引发事故。在铁路线上安装铁水称重计量装置，首先要考虑铁路线运输的安全，能承受机车过往时的冲击和所载的重量，这就要求要有坚实的地坪基础、牢固的钢结构秤架底座，其次才是铁水称重计量精度满足要求。通常情况下，一般采用挖深坑做混泥土基础平台，钢结构秤架底座通过螺栓安装在混泥土基础平台上，底座上安装称重传感器和秤台，秤台上安装称量轨，称量轨与火车铁轨间采用过渡引轨，过渡引轨安装在钢结构秤架底座上，底座设安全保护限位、过渡引轨采取防爬措施。安装这样一台深基坑铁水轨道秤，虽然精度有保证，但需要大量的土建工程，秤的结构件较多，秤体相对较长，设备费和安装成本也较高，且施工时间长，维护不方便，基坑容易积水等弊端。近年来，一种无需混泥土基础、小跨度、结构简单、安装维护方便、施工时间短等优点的断轨式浅基坑静态小跨度轨道衡被当作高炉铁水工艺称重计量秤使用。

2  断轨式浅基坑小跨度静态轨道衡的构成

断轨式浅基坑静态轨道衡由轨道式称重传感器、特殊秤体、数传器、称重控制器、大屏显示器、超限和对位提示报警系统及附件等组成。

（1）特殊秤体

特殊秤体为整套轨道衡的关键部件，应根据所称载铁水罐的重量、运载铁水罐台车轮子数量和中心距、铁路线的跨距等技术参数由秤的厂家专门设计制作，为整体钢结构，并经过特殊处理和试验，确保了铁路线上运输的安全。横梁与竖梁整体焊接，横梁相当于铁路线的枕木，竖梁上安装轨道式称重传感器、铁轨，设有保护限位拉杆，可拆卸的传感器、铁轨通过高强度螺栓固定。轨道衡采取铁水罐半边受力称重方式，因此秤体跨度小，秤体长度仅为铁水罐台车长度一半偏多。秤体总高度（含安装上的轨道式称重传感器）≤600 mm。

图1  130T敞开式铁水罐轨道衡特殊秤体示意图

图2  130T敞开式铁水罐轨道衡特殊秤体示意图

图3 130T敞开式铁水罐轨道衡特殊秤体示意图

（2）轨道式称重传感器

轨道式称重传感器为桥式承载形式的传感器，安装在特殊秤体的竖梁平面上。传感器受力平面为微凹圆弧面，有利于铁水罐台车轮子的定位。传感器受力段距离不小于400 mm，铁水罐台车轮子受力段距离内各点承载受力产生的电势信号基本一致，保证了测量精度。传感器内部的空隙采用耐高温隔热硅橡胶材料填充，耐高温电缆采取底部引出方式，地下穿管引至就近数传器，具有很好的耐高温防护。传感器与秤体间采用嵌入式螺栓固定，称重传感器底座两边的秤体平面上有焊接挡块，保证了安装的牢固又克服了受车辆冲击时左右的晃动。称重传感器前后端与铁轨间的微小缝隙安装时用密封胶注入，防止了砂石的进入。因轨道式称重传感器为厂家专门制造，需提供铁水称载的最大重量和火车台车轮子的直径，传感器宽度适当比铁轨稍宽。

（3）数传器

数传器为称重传感器提供12 VDC工作电源，并接受称重传感器承载铁水重量产生的mv电信号，通过放大处理后，输出数字信号给称重控制器。数传器装于仪表保护箱内，与秤体就近且安装，避免铁水泼溅时高温的损害，电缆穿钢管埋于铁路砂石下。

（4）称重控制器

称重控制器是核心关键仪表，装于仪表保护箱内安装在出铁场平台安全处，为数传器供电、接受称重数字信号，对信号进行处理，最终在液晶显示屏上显示铁水罐的皮重、总重和铁水净重，通过报警触点输出报警信号。可为上位机和大屏显示器输出数字、模拟信号，便于远距离清晰监控。具有设定、校秤、故障查询、自动零点校正等功能。

（5）大屏显示器

大屏显示器一般安装在方便人员观测的位置，出铁场平台上安装便于炉前工控制铁水的重量，下方的铁路线侧安装便于铁路调度员和火车司机观测及调度。重量显示方式由称重控制器设定，与称重控制器同步显示。

（6）超限和对位提示报警系统

报警系统为声光报警，外置“确认”、“消音”按钮，为重量设定报警，通过称重控制器设定重量报警值、重量区间值及时间。可装在大屏显示器旁，以便监控和报警。当铁水罐空罐定位在称量有效段，秤值满足报警设定值，停留时间到后，发出声光报警，通过按钮进行确认、消音。

（7）附件

附件包含引轨、过渡轨、轨道抱板、仪表保护箱、电缆、高强度紧固件。引轨、过渡轨出厂时已安装在特殊秤体上，材质与铁轨一致。

3  断轨式浅基坑小跨度静态轨道衡的工作原理

铁水罐台车前端（或后端）的车轮压在铁路线上轨道衡的称重传感器有效段时，称重传感器因受到重力作用阻抗发生变化，从而产生mv直流电信号，直流电信号经电缆送到数传器放大、处理成与称重值对应的数字信号后，送到称重控制器在进行处理、运算后，在屏幕上显示铁水罐台车的重量值。同时输出数字信号、模拟信号和触点信号，以便传输给上位机、显示大屏和报警系统等。称重控制器通过设定，可同时显示皮重、总重或净重，并传输到大屏幕显示屏上，为炉前工出铁操作摆动溜咀、控制铁水罐铁水装载量提供技术支撑，也为火车调度员、火车司机在车辆准确对位、启停上提供帮助，在高温、烟尘恶劣环境中做到数据共享，实现铁水“一罐到底”的目的。

图4 工作原理图

4  安装及投用

4.1 安装

根据秤体长度切割铁轨，使中心点位于出铁摆动溜咀出铁时落下的垂直点位上。移走切割铁轨和下方的枕木，开挖安装秤体的基坑，基坑宽度2.4 m、深度0.6 m、长度为秤体的长度，基坑底部平整、并用砂石填充并夯实，形成承载力不小于200 KPa的持力层，控制基坑深度为585 mm。

将秤体吊装入坑，复核标高、对齐前后路基轨道无误后，安装传感器、引轨、过渡轨，路基轨道与引轨用轨道抱板加固，秤体两端的路基轨道需铁路方加装横向防护限位拉杆。用万用表检测传感器阻抗，各只应一致。敷设镀锌钢管，把传感器电缆穿管引至数传器内。轨道接缝处填充密封固体胶，防止沙子和尘土进入。回填铁路石子，并填实，最后铺一层黄沙，便于铁水溅落时的清理，同时也起到隔热保护传感器和穿管电缆的作用。

图5  秤体安装后砂石回填图

安装数传器、称重控制器、对位超限报警装置，安装时尽量避开出铁时铁水流的烘烤和飞溅、且容易观测和维护的地方，电缆穿管敷设。最后电缆校对接线，系统通电。

4.2 投用

投用前应系统确认，秤体上的轨道、传感器应与路基轨道在一条线上且高度一致，各仪表显示正常。在称重控制器上设定仪表参数，记录下各只传感器在空载时的mv值和汇总后的mv值，此时应为零，进行零点标定。联系已知重量的空铁水罐及台车（重量可通过铁路线上的整体高精度称重装置称量获得），通过火车机车拉运到高炉出铁场下方的铁路线上，在人员组织到位下，用已知重量的空铁水罐及台车来标定轨道衡。使台车前端的轮子压在轨道式称重传感器的有效称量段的中点上，此时铁水罐中心垂直正对摆动溜咀下降点上，在称重控制器上进行标定，使秤值显示与已知重量值一致，同时大屏显示器也显示此时的重量值、对位报警发出声光报警；分别使台车前端的轮子压在轨道式称重传感器的有效称量段的前端、后端点位上，此时秤值显示应在误差范围内，声光对位报警继续发出；标定时做好记录，并记录在加载时各只传感器的mv值和汇总后的mv值，为以后维护作数据参考。加载标定完成后，火车机车拉运空铁水罐及台车离开轨道衡，此时仪表上的称重值回零，标定完成。

标定结束后，记录称重控制器内的标定系数和其它参数值，轨道衡即可投入使用。首次投用应校验超限报警设定值，根据称量情况适当调整。

5  轨道衡的主要技术性能

系统称量精度：±0.5 %FS

最大安全过载：150 %FS

校准周期：6个月

最小显示分度值：100 kg

施工需要时间：≤12小时

6  应用情况及分析

断轨式浅基坑小跨度130T静态轨道衡于2016年6月份起开始在昆钢本部高炉3号出铁口安装，同年底又在1、2号铁口，共安装6台。每台轨道衡采用4只30T轨道式称重传感器、1台特殊秤体、1台数传器、1台称重控制器、2台大屏显示器、1套报警装置、1套安装附件。安装时未影响到高炉正常出铁，安装后即投入使用。

准确对位，借助对位报警提醒和重量值大屏显示，使铁水罐台车前端的4个轮子精准压在轨道式称重传感器有效段的受力面上，才能保证铁水称重计量的精确。为加强责任心，调动职工的积极性，高炉上为此专门制定经济考核奖惩制度。

定期校准，是验证轨道衡精度的必要措施。秤体、铁路线受机车过往的重压和冲击，时间长了路基会发生细微变化，轨道衡又是半边称重方式，受力也将发生变化，因此需要定期用已知重量罐校对，才能保证系统的称重精度。

经常性检查，发现异常及时处理。检查轨道衡周围的地面上是否有溅落的铁渣、铁块，如有及时清除并回填砂石；轨道衡各部件与路基轨道的高度、平齐度应一致，确保行车安全；传感器两侧的黄沙要及时填补，更好的隔热保护传感器。

昆钢本部高炉自从安装、使用断轨式浅基坑小跨度130T静态轨道衡后，通过高炉炉前工和火车拉运人员不断摸索，已使铁水罐定量装载铁水正点率（50±1 T范围内）达到了95 %以上，实现了铁水热装热送、“一罐到底”的目的，为公司节能降本再添了新节。

7  结束语

断轨式浅基坑小跨度静态轨道衡是无混泥土基础、浅基坑、小跨度的铁水工艺称重计量秤，而且投资省、安装时间短、维护方便等优点，特别适用于高炉后期上的铁水工艺称重系统，随着秤体和称重传感器制作的不断优化，相信会越来越多地应用在钢铁高炉上。