BR112019011170A2 - dispositivo de medição de temperatura de orifício de torneira de alto-forno - Google Patents

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Abstract

a presente invenção refere-se a um dispositivo de medição de temperatura de orifício de torneira de alto-forno de acordo com uma modalidade da presente invenção que pode compreender: uma unidade de medição de temperatura para medição de um valor de temperatura de um orifício de torneira de alto-forno; uma unidade de medição de razão para medição de uma razão entre ferro derretido e escória no orifício de torneira de alto-forno; e uma unidade de correção para produção de um valor de temperatura final através da aplicação de um valor de temperatura de correção correspondendo à razão a valor de temperatura medido pela unidade de medição de temperatura.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE TEMPERATURA DE ORIFÍCIO DE TORNEIRA DE ALTO-FORNO.
Campo da Técnica [001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de medição de temperatura de orifício de torneira de alto-forno.
Técnica Anterior [002] Refletir rapidamente a temperatura precisa de um orifício de torneira de alto-forno nas condições de operação de um processo de fabricação de ferro é importante para estabilização de um alto-forno, eficiência de produção e eficiência de consumo de energia.
[003] De acordo com a técnica relacionada, uma temperatura de um orifício de torneira de alto-forno é alta o suficiente para mudar um estado de algumas substâncias, então é difícil medir com precisão a sua temperatura.
Descrição
Problema Técnico [004] Um aspecto da presente invenção pode prover um dispositivo de medição da temperatura do orifício de torneira de altoforno capaz de medir com precisão uma temperatura de um orifício de torneira.
Solução Técnica [005] De acordo com um aspecto da presente invenção, um dispositivo de medição da temperatura de orifício de torneira de altoforno inclui: uma unidade de medição de temperatura para medição de uma válvula de temperatura através da medição de primeira e segunda energias de radiação de comprimento de onda de um orifício de torneira de alto-forno e aplicação das primeira e segunda energias de radiação de comprimento de onda a uma razão de emissividade de referência; uma câmera para obtenção de uma imagem do orifício de torneira de
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2/11 alto-forno; uma unidade de processamento de imagem para cálculo de uma razão de escória e ferro derretido através da identificação da escória e do ferro derretido a partir da imagem; e uma unidade de correção para geração de um valor de temperatura final através da aplicação de um valor de temperatura corrigido correspondendo a uma diferença entre uma razão calculada pela unidade de processamento de imagem e uma razão de referência correspondendo à razão de emissividade de referência para um valor de temperatura, medido pela unidade de medição de temperatura.
Efeitos Vantajosos [006] De acordo com uma modalidade exemplar na presente invenção, ume temperatura de um orifício de torneira de alto-forno pode ser medida com precisão e rapidamente refletida nas condições de operação do processo de produção de ferro, e estabilização de altoforno, eficiência de produção e eficiência de consumo de energia podem ser aperfeiçoadas.
Descrição dos Desenhos [007] A FIG. 1 é uma vista ilustrando um dispositivo de medição de temperatura de orifício de torneira de alto-forno de acordo com uma modalidade.
[008] A FIG. 2 é uma vista ilustrando distribuição de energia de radiação que pode ser medida por uma unidade de medição de temperatura.
[009] A FIG. 3 é uma vista ilustrando características de emissividade para cada comprimento de onda de escória e ferro derretido.
[0010] A FIG. 4 é uma vista ilustrando uma razão de emissividade de acordo com uma razão de escória e ferro derretido.
[0011] A FIG. 5 é uma vista ilustrando um erro de valor de temperatura de acordo com uma razão de escória e ferro derretido.
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3/11 [0012] A FIG. 6 é uma vista ilustrando uma unidade de medição de razão.
[0013] A FIG. 7 é uma vista ilustrando análise de brilho na imagem capturada da câmera.
[0014] A FIG. 8 é uma vista ilustrando análise de posição na imagem capturada da câmera.
[0015] A FIG. 9 é uma vista ilustrando uma região de análise na imagem capturada da câmera.
[0016] A FIG. 10 é uma vista ilustrando brilho máximo, brilho mínimo e brilho médio na imagem capturada na câmera.
Melhor Modo para a Invenção [0017] As modalidades da presente invenção serão daqui em diante descritas com referência aos desenhos acompanhantes. A descrição pode, no entanto, ser exemplificada em muitas formas diferentes e não deve ser considerada como sendo limitada às modalidades específicas mostradas aqui. Os formatos e tamanhos de componentes mostrados nos desenhos são exagerados por questão de clareza. Elementos tendo substancialmente constituições e funções iguais ou equivalentes são referidos pelos mesmos numerais de referência em todo o presente pedido.
[0018] A FIG. 1 é uma vista ilustrando um dispositivo de medição de temperatura do orifício de torneira de alto-forno de acordo com uma modalidade.
[0019] Com referência à FIG. 1, um dispositivo de medição da temperatura de orifício de torneira de alto-forno de acordo com uma modalidade pode incluir uma unidade de medição de temperatura 110, uma unidade de medição de razão 120 e uma unidade de correção 130. [0020] A unidade de medição de temperatura 110 pode medir um valor de temperatura do orifício de torneira de alto-forno 10. Por exemplo, a unidade de medição de temperatura 110 pode ser um
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4/11 termômetro de dois comprimentos de onda que mede a energia de radiação tendo comprimentos de onda diferentes para gerar um valor de temperatura.
[0021] A unidade de medição de razão 120 pode medir uma razão de escória e ferro derretido do orifício de torneira de alto-forno 10. Por exemplo, a unidade de medição de razão 120 pode obter uma imagem do orifício de torneira de alto-forno 10 e analisar a imagem para medir uma razão de escória e ferro derretido.
[0022] A unidade de correção 130 pode gerar um valor de temperatura final através da aplicação de um valor de temperatura corrigido, correspondendo à razão, medida pela unidade de medição de razão 120, a um valor de temperatura, medido pela unidade de medição de temperatura 110.
[0023] Há uma característica que o valor de temperatura, medido pela unidade de medição de temperatura 110, difere de uma temperatura real dependendo da razão de escória e ferro derretido. Com relação a isso, a unidade de correção 130 corrige a característica descrita acima, desta maneira gerando um valor de temperatura final, mais próximo da temperatura real, comparado com o valor de temperatura, medido pela unidade de medição de temperatura 110. Desta maneira, uma temperatura do orifício de torneiro de alto-forno 10 pode ser precisamente medida.
[0024] A FIG. 2 é uma vista ilustrando distribuição de energia de radiação que poderia ser medida por uma unidade de medição de temperatura e ilustra energia de radiação EA,b(À,T) de acordo com um comprimento de onda λ de um corpo negro de uma temperatura específica T e energia de radiação Ελ(λ,Τ) de acordo com um comprimento de onda λ de uma superfície real de uma temperatura específica T.
[0025] Aqui, a energia de radiação Ελ(λ,Τ) de uma superfície real
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5/11 pode ser definida como o produto da energia de radiação Ελ,ό(λ,Τ) do corpo negro e da emissividade ελ.
[0026] O termômetro de dois comprimentos de onda, no qual emissividade é definida, pode medir a energia de radiação Eai de um primeiro comprimento de onda Λ1 e energia de radiação Ελ2 de um segundo comprimento de onda Λ2 em uma temperatura específica, e pode gerar um valor de temperatura correspondendo a um valor de diferença entre dois tipos de energia de radiação. Aqui, a relação entre o valor de diferença e o valor de temperatura pode ser definida de acordo com a lei de Stefan-Boltzman.
[0027] Aqui, a relação poderia ser generalizada pela Equação 1. Aqui, um valor, obtido dividindo a emissividade ε1 do primeiro comprimento de onda Λ1 pela emissividade ε2 do segundo comprimento de onda Λ2, pode ser definido como uma razão de emissividade.
Equação 1 e , E.
-i-J 1
Λ2 gl U-ΑΙ s2EiX2 [0028] A unidade de medição de temperatura pode medir primeira e segunda energias de radiação de comprimento de onda Eai e EA2de um orifício de torneira de alto-forno e pode aplicar uma razão de emissividade de referência às primeira e segunda energias de radiação de comprimento de onda Eai e Ea2 para gerar um valor de temperatura. Por exemplo, a unidade de medição de temperatura pode definir uma razão de emissividade quando uma razão de escória e ferro derretido do orifício de torneira de alto-forno é a razão de referência, como a razão de emissividade de referência.
[0029] Por outro lado, no orifício de torneira de alto-forno, uma escória no início da abertura da torneira pode ser maior do que uma razão de escória no final da abertura da torneira. Desta maneira, a razão de referência pode ser ajustada como uma razão de escória média no meio da abertura da torneira do orifício de torneira do alto-forno.
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6/11 [0030] A FIG. 3 é uma vista ilustrando características de emissividade para cada comprimento de escória (Escória) e ferro derretido (Aço) e ilustra emissividade de acordo com um comprimento de onda de cada um de escória e ferro derretido.
[0031] Aqui, a emissividade da escória pode ser dificilmente afetada por um comprimento de onda, enquanto a emissividade do ferro derretido pode ser significantemente afetada por um comprimento de onda. Em outras palavras, uma razão de emissividade da escória pode ser próximo de 1, mas uma razão de emissividade do ferro derretido pode não ser próximo de 1.
[0032] Desta maneira, a Equação 1 poderia ser expressa pela Equação 2 de acordo com reflexo da emissividade de escória e da emissividade de ferro derretido. Aqui, m é a emissividade de ferro derretido, cs é a emissividade de escória, Am é uma razão de área de ferro derretido, As é uma razão de área de escória e a soma da razão de área de ferro derretido e a razão de área de escória é 1.
Equação 2
A — - £^b^Ty - + [0033] A FIG. 4 é uma vista ilustrando uma razão de emissividade de acordo com uma razão de escória e ferro derretido e ilustra uma razão de emissividade total (Inclinação e) de acordo com a razão de escória (Razão de Escória).
[0034] Como a razão de escória é maior, a razão de emissividade total pode se tornar 1, que é próximo da razão de emissividade de escória.
[0035] A FIG. 5 é uma vista ilustrando um erro de valor de temperatura de acordo com uma razão de escória e ferro derretido e ilustra um erro de valor de temperatura (Diferença de Temp.) de acordo com uma razão de escória (Razão de Escória).
[0036] Aqui, uma razão de emissividade de referência, definida na
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7/11 unidade de medição de temperatura, pode ser suposta ser uma razão de emissividade quando uma razão de escória é 40%.
[0037] Por exemplo, cada razão de escória pode corresponder a um erro de valor de temperatura. A unidade de correção pode gerar um valor de temperatura corrigido, um número negativo de um erro de valor de temperatura correspondendo a uma razão medida pela unidade de medição de razão.
[0038] Por exemplo, a unidade de correção pode gerar um valor de temperatura corrigido para ser maior uma vez que uma razão de escória, medida pela unidade de medição de razão, é maior comparado com uma razão de referência, e pode gerar um valor de temperatura corrigido para ser menor uma vez que a razão de escória, medida pela unidade de medição de razão, é menor comparado com a razão de referência.
[0039] A FIG. 6 é uma vista ilustrando uma unidade de medição de razão.
[0040] Com referência à FIG. 6, uma unidade de medição de razão pode incluir uma câmera 121, uma unidade de processamento de imagem 122 e uma unidade de controle 123.
[0041 ] A câmera 121 pode obter uma imagem do orifício de torneiro de alto-forno 10. Por exemplo, a câmera 121 pode ser uma câmera de alta velocidade capaz de capturar imagens 200 vezes por segundo e pode ter uma função de zoom.
[0042] A unidade de processamento de imagem 122 pode calcular uma razão através da identificação de escória e ferro derretido a partir da imagem. Por exemplo, a unidade de processamento de imagem 122 pode ser implementada como um ambiente de computação, incluindo um processador, uma memória, um dispositivo de entrada, um dispositivo de saída e conexão de comunicação.
[0043] A unidade de controle 123 pode controlar uma faixa de
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8/11 captura da câmera 121 com base em um resultado de análise de imagem da unidade de processamento de imagem 122. Por exemplo, a unidade de controle 123 pode ajustar um tamanho de uma faixa de captura através do controle de uma lente da câmera 121 e pode ajustar uma posição da faixa de captura guiando a câmera 121.
[0044] A FIG. 7 é uma vista ilustrando análise de brilho na imagem de captura da câmera e ilustra um exemplo de uma imagem, um exemplo de um gráfico ilustrando brilho de acordo com uma posição da imagem, um exemplo de primeiro brilho de referência (Limiar 1), um exemplo de um segundo brilho de referência (Limiar 2) e um exemplo de brilho correspondendo a um ponto limite entre escória e ferro derretido.
[0045] Por exemplo, a unidade de processamento de imagem, incluída na unidade de medição de razão, pode calcular uma razão de um pixel tendo brilho maior do que o primeiro e o segundo brilho de referência em uma imagem e um pixel tendo brilho maior do que o primeiro brilho de referência e menor do que o segundo brilho de referência na imagem.
[0046] Por exemplo, a unidade de processamento de imagem, incluída em unidade de medição de razão, pode identificar um conjunto de pixels, tendo brilho menor do que o primeiro brilho de referência (Limiar 1) em uma imagem, como uma base, pode identificar um conjunto de pixels tendo brilho, maior do que o primeiro brilho de referência (Limiar 1) e menor do que o segundo brilho de referência (Limiar 2) na imagem, como ferro derretido, e pode identificar um conjunto de pixels, tendo brilho maior do que o primeiro e o segundo brilho de referência (Limiar 1 e Limiar 2) na imagem, como escória.
[0047] Aqui, os pixels, descritos acima e abaixo, podem incluir não apenas um pixel único, mas também um conjunto de pixels incluindo uma pluralidade de pixels, adjacentes uns aos outros.
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9/11 [0048] A FIG. 8 é uma vista ilustrando análise de posição na imagem capturada da câmera e ilustra um exemplo da imagem e um exemplo de uma linha de referência 1 até uma linha de referência 3 definidas na imagem.
[0049] Por exemplo, uma unidade de controle, incluída em uma unidade de medição de razão, pode ajustar uma faixa de captura de uma câmera de acordo com uma posição global em uma região escura correspondendo à base na imagem. A imagem pode ser dividida em uma região abaixo de uma linha de referência 1, uma região entre a linha de referência 1 e uma linha de referência 2, uma região entre a linha de referência 2 e uma linha de referência 3 e uma região acima da linha de referência 3. A unidade de controle pode permitir que a faixa de captura da câmera se mova mais, como uma diferença entre uma razão de uma região escura na região abaixo da linha de referência 1 e uma razão de uma região escura na região acima da linha de referência 3.
[0050] Por outro lado, a linha de referência 1 até a linha de referência 3 podem ser definidas com base no resultado de análise da unidade de processamento de imagem. Por exemplo, a linha de referência 1 até a linha de referência 3 podem ser definidas com base em uma posição global de um limite entre escória ou ferro derretido e base em uma imagem. Então, a linha de referência 2 pode ser definida em uma linha central da linha de referência 1 até a linha de referência
3. A linha de referência 2 pode ser usada para definir a região de análise descrita abaixo.
[0051] A FIG. 9 é uma vista ilustrando uma região de análise na imagem capturada da câmera e ilustra um exemplo de uma imagem e um exemplo da região de análise definida na imagem.
[0052] Por exemplo, a unidade de processamento de imagem, incluída em unidade de medição de razão, pode definir uma linha de referência 1 e uma linha de referência 3, correspondendo a posições de
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10/11 limites de uma região escura correspondendo à base, respectivamente, pode definir uma linha de referência 2 entre a linha de referência 1 e a linha de referência 3, pode definir uma região de análise incluindo uma porção da linha de referência 2 e pode calcular uma razão de um pixel tendo brilho maior do que o segundo brilho de referência na região de análise e um pixel tendo brilho menor do que o segundo brilho de referência na região de análise.
[0053] Desta maneira, o tempo requerido para processamento de imagem da unidade de processamento de imagem pode ser reduzido, e análise intensiva de imagem para melhorar a precisão de análise da parte de processamento de imagem pode ser facilmente implementada. [0054] Por outro lado, a região de análise pode ser arbitrariamente selecionada de regiões em que um pixel tendo brilho menor do que o primeiro brilho de referência é substancialmente não incluído, sem definição da linha de referência 1 até a linha de referência 3.
[0055] A FIG. 10 é uma vista ilustrando brilho máximo, brilho mínimo e brilho médio na imagem capturada da câmera, e ilustra brilho de ferro derretido, brilho de uma imagem e brilho de escória de acordo com uma posição da imagem.
[0056] Por exemplo, a unidade de processamento de imagem, incluída em unidade de medição de razão, pode definir primeiro e segundo brilhos de referência dependentes de pelo menos um dentre brilho máximo, brilho mínimo, e brilho médio da imagem.
[0057] O brilho total da imagem, obtido pela câmera, pode variar dependendo do ambiente do orifício de torneira de alto-forno. O brilho total pode ser refletido no brilho máximo, brilho mínimo, e brilho médio. [0058] Desta maneira, o dispositivo de medição de temperatura de orifício de torneira de alto-forno de acordo com uma modalidade pode medir uma temperatura do orifício de torneira de alto-forno precisamente, apesar de um ambiente flexível do orifício de torneira de
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11/11 alto-forno.
[0059] Embora modalidades exemplares tenham sido mostradas e descritas acima, será aparente àqueles versados na técnica que modificações e variações podem ser feitas sem se afastar do escopo da presente invenção como definido pelas reivindicações apensas.

Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Dispositivo de medição de temperatura de orifício de torneira de alto-forno, caracterizado pelo fato de que compreende:
    uma unidade de medição de temperatura para medição de um valor de temperatura através da medição de primeira e segunda energias de radiação de comprimento de onda de um orifício de torneira de alto-forno e aplicação de uma razão de emissividade de referência à primeira e à segunda energia radiação de comprimento de onda:
    uma câmera para obtenção de uma imagem do orifício de torneira de alto-forno;
    uma unidade de processamento de imagem para cálculo de uma razão de escória e ferro derretido através da identificação da escória e do ferro derretido a partir da imagem; e uma unidade de correção para geração de um valor de temperatura final através da aplicação de um valor de temperatura corrigido, correspondendo a uma diferença entre uma razão, calculada pela unidade de processamento de imagem, e uma razão de referência, correspondendo à razão de emissividade de referência, a um valor de temperatura, medido pela unidade de medição de temperatura.
  2. 2. Dispositivo de medição de temperatura de orifício de torneira de alto-forno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que quando uma quantidade da escória é maior comparado com o ferro derretido no orifício de torneira de alto-forno, a unidade de correção gera o valor de temperatura corrigido de modo que o valor de temperatura final é maior.
  3. 3. Dispositivo de medição de temperatura de orifício de torneira de alto-forno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento de imagem calcula uma razão de um pixel tendo brilho maior do que primeiro e segundo brilhos de referência na imagem e um pixel tendo brilho maior do que o primeiro
    Petição 870190050802, de 30/05/2019, pág. 20/33
    2/3 brilho de referência e menor do que o segundo brilho de referência na imagem.
  4. 4. Dispositivo de medição de temperatura de orifício de torneira de alto-forno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento de imagem identifica um conjunto de pixels, tendo brilho menor do que primeiro brilho de referência na imagem, como uma base, identifica um conjunto de pixels, tendo brilho maior do que o primeiro brilho de referência e menor do que o segundo brilho de referência na imagem, como o ferro derretido, e identifica um conjunto de pixels, tendo brilho maior do que os primeiro e segundo brilhos de referência na imagem, como a escória.
  5. 5. Dispositivo de medição de temperatura de orifício de torneira de alto-forno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento de imagem identifica um conjunto de pixels, tendo brilho menor do que primeiro brilho de referência na imagem, como base, define uma linha de referência (1) e uma linha de referência (3), correspondendo a posições de limites da base, respectivamente, na imagem, define uma linha de referência (2), entre a linha de referência (1) e a linha de referência (3) na imagem, define uma região de análise incluindo uma porção da linha de referência (2) na imagem, e calcula uma razão de um pixel tendo brilho maior do que o segundo brilho de referência na região de análise e um pixel tendo brilho menor do que o segundo brilho de referência na região de análise.
  6. 6. Dispositivo de medição de temperatura de orifício de torneira de alto-forno, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma unidade de controle para controle de uma faixa de captura da câmera com base em uma posição na imagem ou uma razão da base na imagem.
  7. 7. Dispositivo de medição de temperatura de orifício de
    Petição 870190050802, de 30/05/2019, pág. 21/33
    3/3 torneira de alto-forno, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento de imagem define os primeiro e segundo brilhos de referência dependentes de pelo menos um dentre brilho máximo, brilho mínimo, e brilho médio da imagem.
  8. 8. Dispositivo de medição de temperatura de orifício de torneira de alto-forno, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento de imagem define os primeiro e segundo brilhos de referência dependentes de pelo menos um dentre brilho máximo, brilho mínimo, e brilho médio da imagem.
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