大高炉铁水液面计改造方案
设计范围
本方案主要对大高炉6台铁水液面计（含秤体、称重传感器及相关仪表线路部分等）进行改造而设计。
设计原则与改造意义
根据公司生产需要，结合现场实际尽量利用现有设施，采用国内先进、实用的产品（称重箱体）力争做到投资省、见效快、效益好，改造后的铁水液面计要达到维护检修方便，铁水量控制好、计量准确，满足工艺和管理考核要求的0.5%的允许误差水平，实现大高炉铁水直接入转炉，减少工序能耗，增收节支需求的目的。
工艺现状
大高炉现有6台铁水液面计装置，按原工艺要求与设计思想制造的，其主要作用是在高炉出铁时掌握铁水罐内铁水液面的高度。 一是控制大高炉摆动喷嘴出铁水口的出铁量；二是通过控制出铁量防止铁水溢出，并非是作为出铁量的称量考核装置设计的，装满铁水的罐车还必须通过250t铁水计量轨道衡（或经过混铁炉轨道衡）准确称量后，再能入转炉炼钢。
设备（铁水液面计）现状与改造原因
目前所用的6台铁水液面计均采用的是一种俗称为特殊“枕木”结构的设计思想。即在高炉出铁口铁水罐车接铁水时的停车位置处，将对应铁水罐车长度的一段钢轨（整体式结构）与整条运行轨道前后脱开，这段与前、后运行钢轨脱开的钢轨称为计量轨。在计量轨下安装一个用钢板焊成的称量箱槽，在称量箱槽内根据铁水罐车车轮的布置情况，纵向安装一排称重传感器，计量轨就压在这排传感器上。由于这个内部装有称重传感器的称量箱槽像枕木一样是安装在钢轨下面的，因此这种称量装置俗称为特殊枕木。称量箱槽与底座（固定在基础面上）和压板及钢轨连接成整体结构即为铁水液面计。其优缺点如下：
⒈ 优点
这种结构的优点是在称量箱槽内使用了一整排的称重传感器（共10只），为使用中有一个、二个、*多时甚至可在半数以上的传感器损坏时，只要切除已损坏传感器的信号，整个称量装置仍能继续使用。虽然计量精度有所降低，但作为出铁口控制铁水液面的要求，还是能继续维持生产的基本正常运行。所以这种装置能适应于大高炉出铁口下面的恶劣环境，是作为一种免维护使用的称量设备进行考虑的。
⒉ 缺点
一是：由于传感器是较紧密地成一纵队（6.6米长的秤台一侧装有5只传感器），传感器下是称量箱槽和坚实的基础，传感器压板上是钢轨，这种结构难以调整到使传感器处于均匀一致受力状态，传感器是微应变的器件，待“特殊枕木”装配连接好后，根本无法对传感器的受力状态进行调整。当停车位置稍有变化时都可能会改变称量结果（即偏载误差），对于低精度的液面计，这种误差可忽略不计，但需作为高要求的称量考核设备，这种偏载误差就会造成无法满足正常应用的结果。
二是：传感器呈单列一排的布置，铁水罐车在其上行驶时，就像是在“独木桥”上行驶，车子在钢轨上稍有一点左右侧靠，都会引入横向力的干扰，再加现有结构选用的是柱式传感器，传感器受力轴线和传感器外形结构轴线是重合的，横向力对这种结构的传感器影响是很明显的，这也是造成称量误差的一个重要因素。
综合上述两个主要因素，“特殊枕木”这种结构作为铁水液面计量是很有特色的，但要作为称重考核的设备，其精度水平（误差大于0.5%)是不符合当前炼钢工艺和管理水平的，所以如需将大高炉铁水直接入转炉炼钢，则必需对现有的6台铁水液面计结构进行改造。
改造设计的主要内容与要求
⑴. 改造时仍保留现有特殊枕木的基础和称量箱槽的箱体。
⑵. 改造时，现场拆除老设备、安装新设备的施工时间不超过16小时，因此新结构要考虑安装方便，尽量借用老结构中可利用的部分。
⑶. 仪表系统仍采用原设备，原设备中的传感器供桥电源为：电压 10V； 电流 250mA。
⑷. 尽量利用原传感器接线盒，如不能利用，则新接线盒出线至主控室仪表的信号线缆要利用，才能保证施工时间和减少施工难度。
⑸. 考虑现场高温环境，铁水的外溢和滴漏，冲冼水的浸入等易造成传感器损坏的主要原因。改造时，产品选型必须选用具有防水功能的耐高温（不小于250℃）称重传感器及相适应的信号线缆。同时，还须加隔离盖板或防护挡板等保护措施。
⑹. 改造后的新结构必须考虑日常维护和检修（如更换）简便、快捷、准确。
⑺. 改造后的要**新结构使用可靠、运行稳定、计量准确、系统称量误差范围小于±0.5%以内。
改造技术方案
通过上述分析，已基本了解造成现有铁水液面计称量精度低的主要原因，改造技术方案就是要针对如何保证传感器可靠受力和克服横向力影响这两点采取措施。具体办法是：
⑴. 去掉原秤体中的称重传感器及其安装加载件等部分结构，只保留原秤体（特殊枕）的箱槽外壳，作为新结构的安装基础。
⑵. 改造原来通过与铁水罐车长度基本相同的整段钢轨加载的方法，而采用逐个车轮对一段短钢轨加载的方式。这样可以保证传感器均匀受力。
⑶. 不再选用加载轴线和传感器外形结构轴线重合的柱式传感器，也不采用传感器在钢轨中心线下面成为与钢轨中心线在垂直面呈平行的方式布置，而选用双固支桥式结构的传感器。用两只这种双固支桥式传感器中间抬一根外形轮廓同QU50钢轨（现有的钢轨型号）的承重梁，就像四个支点抬了一段钢轨。这样再在钢轨上加载（车子停在钢轨上），就不会产生偏载和引入横向力的干扰。这种结构与原结构的比较见图文：
原来结构的加载情况：
现在新结构的受力情况：
由图可知，采用新结构相当于用了四只悬臂传感器（每只双固支桥式传感器相当于两只悬臂式传感器头对头组合而成）组成的平台秤，重物（车轮）是置于秤台中间的一条直线上进行称量的，因此这种结构具有较高的稳定性和称量精度。
钢轨式承重梁的长度定为500mm，这样的长度完全可以满足停车位置精度为+150mm的要求（详见附2图）。同时，对提高称量精度，保证在系统误差±0.5%范围内是有把握的。
⑷. 采取双固式桥式传感器，传感器和钢轨是直接装在一起的。因此这种结构的传感器几乎是直接暴露在外面的环境中，为保护传感器不受铁水的外溢和滴漏，在改造时还要考虑一是用罩盖隔离（与秤体结构活动连接）；二是仍在现场采用铺盖耐火砖和砂子等措施，以阻挡外溢、滴漏的铁水接近传感器；积水靠在传感器安装位置留有积水空间的方法解决。
⑸. 一台铁水液面计采用8套轨道式传感器,每套由2只双固支桥式传感器和一根钢轨承重梁组成。（详见铁水液面计改造方案总装图）
⑹. 关于称重仪表：选用双固支桥式传感器的输入阻抗为760Ω，16只传感器并联后总阻抗为47.5Ω。在10V供桥、47.5Ω总阻抗的条件下，总工作电流为210mA左右。这样，现有铁水液面计配用的称重仪表的供桥电压为10V，负载能力为250mA，因此仍能满足新结构铁水液面计称量显示和性能要求，可以继续使用。
八、技术改造初步实施办法
由200t铁水液面计改造方案总图可看出，在原称量箱槽内，用钢板搭了一个π形的钢板平台，双固支桥式传感器和中间过渡钢轨就安装在此平台上，传感器部分用螺栓固定，过渡钢轨部分可以直接焊在平台上。
实施中注意事项：
⑴. π形平台要和原称量箱槽焊接得牢固、可靠，以经受得起200多吨铁水罐车的重量冲击和启动闸车时产生的横向水平冲击力。
由于原称量箱槽内本身的空间有限，现再放入π形平台，空间就更加狭窄了。这样小的空间里难以进行焊接等操作，为此在预先加工π形平台时，π形平台的两块竖筋板用整块钢板，而π形平台的上复板，可以用间断钢板组成。安装传感器部分的上复板在预加工时先焊好，而安装中间过渡钢轨部分的上复板，预加工时不焊。这样π形平台在称量箱槽内焊接时，可以通过π形平台还未复盖上复板的空隙进行π形平台竖筋板部分与称量箱槽底板的焊接。等π形平台和称量箱槽底部、侧面基本焊接好后，再焊π形平台事先预留空隙部分的上复板。这部分上复板和π形平台竖筋板部分的焊接可用在上复板与筋板搭接处开孔的方法进行焊接，再适当加强这部分上复板与称量箱槽侧板焊接的强度，因这部分上复板将主要承受的是水平冲击力。此外在整个π形平台的安装过程中，始终要注意保证π形平台的水平度要求，以保证运行钢轨、钢轨承重梁、中间过渡钢轨处于同一水平面上。
⑵. 根据新结构铁水罐电子秤总图可知，我们设计的传感器和钢轨式承重梁的总高度是和QU50轨一样的，都为152mm。这样在我们设计中只能在传感器安装部分加了一个折弯的铁档板保护传感器，可能在铁水罐电子秤这样恶劣的环境条件下，传感器还是太暴露了。我们想进一步了解铁水罐车的运行速度和出铁口这段运行钢轨是否是呈直线状态，如运行速度慢，钢轨又呈直线，则车轮运行时对钢轨所产生的侧向力就不会太大。如是这样可以考虑加高钢轨式承重梁的高度尺寸，使安装后的传感器上平面降到钢轨底平面以下，这样可在传感器上平面及钢轨底平面之间采取增加传感器的保护盖板等措施。如果采取上述措施，在π形平台上对应传感器安装位置处的上复板的高度也要跟着降低（与安装中间过渡钢轨的上复板高度相比），使π形平台上在对应传感器安装位置处形成凹形的安装位置，传感器就安装在凹形位置内。这样处理后除了传感器上部可以加较厚的保护钢板外，还可再在上面复盖耐火砖和砂子等对传感器进行保护。采取这些措施后对传感器的保护虽还不及全密封箱体的效果，但要比将传感器完全暴露在环境中肯定要好得多。是否采取这一措施要根据现场情况和涟钢工程技术人员的意见再讨论确定。
⑶. 根据铁水罐车电子秤的结构特点传感器信号电缆的出线端将安排在传感器的中间，以便信号电缆在钢轨底部这个比较**的位置引出。
⑷. 传感器信号电缆的布线方式尽可能利用原来的穿线管槽。