冶金企業為了提高產鋼質量與合理控制制造成本，在鋼水連鑄成型 過程中，一般需安裝3套電子稱量系 統"車載鋼包電子秤、回轉臺鋼包電子秤、中間包電子秤）對鋼水進行在 線計量。

實踐證明，鋼包電子秤的運行質 量在連鑄工藝中對產鋼質量和提高 工效起著十分重要的作用。

一、鋼包電子秤現場使用環境分析

目前，國內使用的鋼包電子秤， 無論是國內制造還是從國外隨連鑄 設備引進的，雖然其結構各不相同， 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計一 臺特殊結構的電子秤，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 界橫向水平沖擊的能力，以確保設備 正常運轉，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 專門設計制造的車載鋼包電子秤及 回轉臺鋼包電子秤秤體結構設計的 特點。

1.車載鋼包電子秤的現場環境特點

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

（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， 但運載車周圍的環境溫度仍可升至 幾百攝氏度。

（2）出鋼過程中，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 的改變。但在實際操作過程中，會出 現不同步現象，經常出現鋼水外溢。 鋼包車表面都有較厚鋼渣。

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

（4）鋼包車在運行時會產生橫向 沖擊力。

2.回轉臺鋼包電子秤現場環境特點

回轉臺鋼包電子秤的主要威脅 來自中間包的輻射溫度及吊運時對 秤體的垂直沖擊力。主要表現為：

(1)連鑄設備的回轉臺壁與中間 包的間隔一般在1500mm左右，為防止高溫熱輻射，在設計時采取防輻射 措施，中間包上加包蓋。但在現場實 際使用中發現，中間包一般都沒有加 蓋， 電子秤安裝位置的溫度 可達 200°C左右。

（2）吊運過程中，由于行車操作 室離地面較高，降落時憑經驗操作， 有時會造成較高落差，對秤體沖擊很 大。

（3）行車吊運鋼包要高空作業， 為了使包耳落入回轉臺壁電子秤內， 難度較大。

二、幾種鋼包電子秤的秤體結構設計

鋼包電子秤安裝現場，主要存在 鋼水外濺的威脅、 高溫輻射的威脅、 吊運過程中的垂直沖擊及車子運行 的水平沖擊、高空作業定位困難等難 題，需要在設計時予以解決。

目前，國內的電子秤一般都在鋼 包耳座的支承面上設計安裝結構特 殊的秤體，左右各一臺，周邊加設導 向架，以便準確對位。下面介紹“通 用”鋼包電子秤的幾種秤體結構特 點。

1.采用雙剪切梁式耐高溫傳感 器設計的鋼包電子秤體結構

采用雙剪切梁式傳感器作為稱 重支點設計的HSB-A型鋼包電子秤 秤體，由耐高溫傳感器、承重梁、保護 板、接近導向架、最終導向架等組成 (如圖1所示）。

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

上述高溫傳感器有一個共同特 點：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構設計中 須解決以下難題：

(1)將高空吊運鋼包包耳導入秤體

行車龍門鉤吊著龐大的鋼包放 置到秤體位置時，行車操作工人在幾 十米外憑目測進行操作，如果秤體周 圍不設置引導裝置，要使鋼包正常進 入指定位置是難以做到的。為了保證 安全作業，使鋼包順利進入秤體，在 秤體左右設計安裝導向裝置是非常 必要的（導向裝置結構外形見圖1)。 導向架采用優質合金鋼焊接成整體 結構，一高一矮固定在秤體兩側，導 向架頂部制作成斜面，它給吊運操作 工人一個明顯的參照標志。當包耳接 近導向架時，左右斜面會帶動包耳順 利進入秤體，提高操作安全性同時 又可保護秤體。

（2）保證鋼包完全受力的設計

為保證鋼包在計量時不受外力

的作用，使包耳完全支承在秤體承重 梁上，提高計量準確度，在設計秤體 時必須在承重梁上加設接近導向架 及限位架。在鋼包支承耳進入稱量座 時，要保證鋼包無摩擦、無分力地座 落在稱量箱承重梁上是有困難的，因 為當鋼包與導向裝置的一側緊靠時， 其摩擦分力勢必影響稱量準確度。為 克服這一影響，我們在承重梁上設置 最終導向裝置，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。由于最終導向裝置與承 重梁為一整體，不會產生外力，也就 不會影響稱重準確度。

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

（3）克服水平沖擊力的設計

包耳通過最終導向裝置的斜面 進入秤體及車體作橫向運動時會產 生一個很大的水平沖擊力，這個巨 大的沖擊力會使承重梁產生一定的 水平位移。從現場使用情況了解到， 正是由于這個原因，致使許多鋼包 電子秤在使用中失敗。在設計時，要 利用傳感器的特殊設計來承擔這個 巨大的水平沖擊力，使其具有足夠 的抗御能力。如TY2011G及德國公司 生產的DWB型高強度平面橋式傳感 器，其最大允許側向負荷在（20" 150)t之間。安裝時，利用傳感器凸出 的承載面嵌入承重大梁內，與承重 梁構成一整體結構，當產生水平沖 擊力時，由承載面來承擔水平方向 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計措施

成百噸的鋼包下落時，產生的垂直沖擊力的峰值是巨大的，其垂 直沖擊力對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 構在實際使用現場是較難實現的, 特別是設備改造難度大。

因此，此類 結構的電子秤在設計時可利用傳感 器本身的結構特點，在滿足儀表采 樣信號要求的前提下，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，對準確度要 求不高，在選擇傳感器時可盡量采 用大量程傳感器。例如：一臺150t大 包秤，可選用4只100t，靈敏度為 2.0mV/V的傳感器。設橋壓為10V，分 度值為100kg，通過計算每一分度值 仍有2.5!V信號輸出，儀表足夠采 樣。這樣大大提高秤體的總體抗沖 擊能力，延長傳感器使用壽命。

（5）防高溫及鋼水濺射保護措施

車載鋼包電子秤及回轉臺鋼包電子秤的高溫威脅來自出鋼爐口的 鋼水外濺及中間包內1600°C左右高 溫鋼水的高溫輻射，以及包壁的自身 溫度對秤體的傳導。現場檢測結果表 明，秤體溫度可達（200~250)°C左右。 針對這種情況，在設計時，選用耐高 溫（200~250) °C的稱重傳感器及在秤 體周圍增設防鋼水濺射隔熱板，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，不從外部走 線（外圍由下流板與內襯板組成迷宮 狀進行雙重保護，這樣即使出現鋼水溢出也不會燒壞傳感器。

2.采用圓柱式耐高溫傳感器設計的秤體結構

采用圓柱式傳感器作為稱重支 點設計的HSB-B鋼包電子秤秤體結 構與采用橋式傳感器設計的秤體結 構，從外表看基本相同，但內部設計 結構則不同（外形如圖3所示）。它由 接近導向架、最終導向架、承重梁導 向柱、導向套、起翹板、耐高溫傳感 器、保護板等組成。

工作鋼包進入秤體時，以接近導 向架作參考目標，使包耳順著導向架 斜面滑入兩接近導向架的內側。進入 秤體包耳座落在承重梁時，由最終導 向架進行限位，分為X、Y軸兩個方 向，保證包耳與包壁不受任何外力而 影響稱量準確度。當產生水平橫向力 時由3根導柱進行克服，傳感器不受 影響。由于鋼包下落時包耳某一點先 落在承重梁上，會出現承重梁起翹現 象，傾翻傳感器，秤體在設計時內部 設有防翹裝置，使傳感器正常受力。 在結構設計上，除了前面介紹的電子 秤的抗水平沖擊力和外圍保護措施 外，主要有如下特點：

(1)對承重梁的定位及克服水平 沖擊力的結構設計

當150t的鋼包座落在秤體上運 動時，由于慣性作用，會產生巨大的 水平力，如果秤體沒有限位裝置，必 然會使傳感器受到損傷，甚至給生產 帶來安全隱患。從圖中可見，秤體內 部加設3根導柱、導套來承擔水平沖 擊力，同時又使承重梁保持水平狀 態。為安裝方便，導柱導套之間留有 1mm左右的間隙）為不影響稱重準確 度，襯套內壓入耐溫緩沖橡膠。這種 結構設計，事實上是只允許承重梁作 上下直線運動，限制水平位移量。在 此秤體結構中，傳感器不能采用上述 秤體中采用的平面橋式傳感器，而應 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的 TY2015G及TY2015AG等國產化高溫 傳感器（外形如圖4所示）。

(2)承重梁防翹設計

鋼包從高空下降進入秤體，包耳 支承座與承重梁不可能整個平面同 時接觸，又由于導向柱與導向套有一 定的間隙存在，這樣勢必使承重梁產 生瞬間起翹及跳動現象；如不采取防 翹限位裝置，勢必造成傳感器傾倒， 嚴重時會造成承重梁傾斜，給安全生 產帶來隱患。所以此秤設計時，在傳 感器左右增設防翹裝置是十分必要 的。設計時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，在起翹板上加設限位孔，采用限 位銷進行限位。設計時限位孔與限位 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、結束語

采用高溫傳感器設計的鋼包電 子秤，在鋼鐵企業的冶煉連鑄工藝中 己得到廣泛應用，對控制冶煉成本和 提高連鑄工藝質量，具有十分重要的 作用。余姚市通用儀表公司通過深入 生產現場實地調查研宄，設計制造的 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場得到 了應用。