CN101306466B - 检测和控制钢水中的熔渣的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于检测钢水中的熔渣的装置和方法，其中，根据本发明的用于检测从大包经长水口流入中包的钢水中的熔渣的装置包括：传感器，用于获取中包中的钢水覆盖层表面的一种以上的形貌信息并将形貌信息发送给信号处理机；以及信号处理机，用于根据形貌信息来确定是否有熔渣出现，并在确定有熔渣出现情况下发出下渣报警信号以及停止钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包的控制信号。其中，钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包，熔渣的密度小于钢水的密度。通过本发明，提供了既便于安装，且使用寿命长，又不会受到环境干扰提前误报警的检测并停止熔渣从大包流至中包的装置和方法。
Description
技术领域
本发明涉及熔渣检测和控制技术，具体涉及一种检测和控制从大包经长水口流至中包的钢水中的熔渣的装置以及一种检测和控制从大包经长水口流至中包的钢水中的熔渣的方法。
背景技术
在连铸冶炼过程中，在钢水从大包流出的末期将有熔渣随钢水流到中包。为了保证中包钢水的纯净度，需要对大包流至中包的熔渣进行检测和控制。目前较通用的检测技术有电磁法和振动法。电磁法的第一个缺点是电磁传感器安装在大包上水口周围的高温区，电磁传感器受高温烘烤寿命较短，而且传感器一旦损坏，需要等到大包中修时(周期通常为一周)更换，影响检测设备的连续运行；电磁法的第二个缺点是安装传感器需要对大包座砖和基准板改装，而改装的工作量比较大。这两个缺点影响电磁测渣技术的广泛推广。振动法的第一个缺点是连铸现场的振动源干扰严重，即使在检渣期间限制大包滑板的调节以及众多机电设备的启动，振动测渣设备还会出现提前误报警，这将使大包余钢量过多而严重影响大包钢水的利用率；振动法的第二个缺点是钢水和含渣钢水在振动传感器中引起的振动信号差别不太显著而漏报警，使中包内的渣层过厚，影响中包钢水的纯净度。这些缺点导致电磁法和振动法发出的下渣报警信号只是提示操作人员手动终止大包中的含渣钢水向中包的转移，而手动操作相对下渣报警信号的延迟又增加了从大包流入中包的熔渣量。
发明内容
鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提出了一种检测和控制从大包经长水口流至中包的钢水中的熔渣的装置以及检测和控制从大包经长水口流至中包的钢水中的熔渣的方法，旨在提供一种既便于安装，且使用寿命长，又不会受到环境干扰提前误报警的检测和控制大包流至中包的熔渣的装置和方法。
根据本发明一个方面的用于检测钢水中的熔渣的装置包括：传感器，用于获取中包中的钢水覆盖层表面的一种以上的形貌信息并将形貌信息发送给信号处理机；以及信号处理机，用于根据形貌信息来确定是否有熔渣出现，并在确定有熔渣出现的情况下发出下渣报警信号以及停止钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包的控制信号。其中，钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包，熔渣的密度小于钢水的密度。
其中，传感器可以是普通光学摄像器件，也可以是对红外线敏感的摄像器件。
其中，形貌信息包括以下信息中的至少一种信息：中包中在长水口附近的钢水覆盖层的局部表面的高度信息以及中包中在长水口附近的钢水覆盖层的局部表面的亮度信息。
其中，信号处理机用于在亮度信息超过亮度预定值的情况下发出亮度报警信号。信号处理机用于在高度信息超过高度预定值的情况下发出高度报警信号。
传感器通过测定长水口与中包中的钢水覆盖层表面的交界线位置的变化来检测高度信息。
根据本发明另一个方面的用于检测钢水中的熔渣的方法包括以下步骤：步骤一，获取中包中的钢水覆盖层表面的一种以上的形貌信息；
步骤二，根据形貌信息来确定是否有熔渣出现；以及
步骤三，在确定有熔渣出现的情况下发出下渣报警信号以及停止钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包的控制信号。其中，钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包，熔渣的密度小于钢水的密度。
其中，形貌信息包括以下信息中的至少一种信息：中包中在长水口附近的钢水覆盖层的局部表面的高度信息以及中包中在长水口附近的钢水覆盖层的局部表面的亮度信息。在步骤三中，在亮度信息超过亮度预定值的情况下发出亮度报警信号。在步骤三中，在高度信息超过高度预定值的情况下发出高度报警信号。
其中，在步骤一中，可以通过测定长水口与中包中的钢水覆盖层表面的交界线位置的变化来检测高度信息。
通过本发明，提供了既便于安装，且使用寿命长，又不会受到环境干扰提前误报警的检测和控制从大包流至中包的熔渣的装置和方法。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的用于检测和控制从大包经长水口流至中包的钢水中的熔渣装置的框图；
图2是根据本发明实施例的用于检测和控制从大包经长水口流至中包的钢水中的熔渣的方法的流程图；以及
图3是根据本发明实施例的用于检测和控制从大包经长水口流至中包的钢水中的熔渣的装置具体应用的示意图。
具体实施方式
下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。
在本发明的一个实施例中，用传感器测定大包伸入到中包钢水中的长水口附近中包钢水覆盖层局部表面高度的升高和亮度的加大，信号处理机对传感器信号进行处理，并根据中包钢水覆盖层局部表面升高和加亮的程度发出下渣报警信号以及驱动滑板机构关闭大包水口的控制信号。
在本发明的一个实施例中，利用高度和亮度这两个物理量对大包流入中包的熔渣进行检测，远离高温区因而寿命长又便于安装的传感器对这两个物理量的信号进行检测，由信号处理机分别处理，根据分别处理的结果发出独立的报警信号。这两种方法相互补充提高报警率。由于熔渣的比重仅是钢水的1/3，从大包流入中包的熔渣将会在大包长水口附近向上浮动，使中包钢水覆盖层表面先局部升高，该升高值远大于大包钢水流入中包的冲击力引起的中包钢水覆盖层的波动，可及时地发出可靠的下渣报警信号；进而火红的熔渣突破中包钢水覆盖层表面而突然加大亮度，并及时地发出可靠的下渣报警信号。下渣引起的中包钢水覆盖层表面的升高比表面的加亮提前约0.6秒检测到。在发出下渣报警信号的同时发出驱动滑板机构关闭大包水口的控制信号。高度报警信号的高可靠性和亮度报警信号的高可靠性以及两种方法互相补充的高报警率，是用报警信号控制滑板机构关闭大包水口的技术基础。
大包下渣上浮引起的中包钢水覆盖层局部表面高度的上升和亮度的加强可用普通摄像器件观测。
熔渣相对钢水的亮度在红外波段更显著，应用对红外敏感的摄像器件可提高大包下渣检测装置的分辨能力。
在应用测渣技术减少下渣量而使中包钢水覆盖层较薄的情况下，受长水口颤动的作用，中包钢水覆盖层在长水口周围形成熔融发亮的环圈，这个环圈是大包流至中包的钢水中的熔渣受钢水浮力作用上浮并冲破中包钢水覆盖层的突破口，使熔融的环圈及其附近先升高继而突破覆盖层局部表面而使亮度突增。
图1是根据本发明实施例的用于检测和控制从大包经长水口流入中包的钢水中的熔渣的装置的框图。如图1所示，根据本发明实施例的用于检测和控制从大包经长水口流入中包钢水中的熔渣的装置包括：传感器102，用于获取中包中的钢水覆盖层表面的一种以上的形貌信息并将形貌信息发送给信号处理机104；以及信号处理机104，用于根据形貌信息来确定是否有熔渣出现，并在确定有熔渣出现的情况下发出报警信号以及停止钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包的控制信号。其中，钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包，熔渣的密度小于钢水的密度。
其中，传感器102可以是普通光学摄像器件，也可以是对红外线敏感的摄像器件。
其中，形貌信息包括以下信息中的至少一种信息：中包中在长水口附近的钢水覆盖层的局部表面的高度信息以及中包中在长水口附近的钢水覆盖层的局部表面的亮度信息。
其中，信号处理机104在亮度信息超过亮度预定值的情况下发出亮度报警信号。
信号处理机104在高度信息超过高度预定值的情况下发出高度报警信号。
传感器通过测定长水口与中包中的钢水覆盖层表面的交界线位置的变化来检测高度信息。
图2是根据本发明实施例的用于检测和控制从大包经长水口流入中包的钢水中的熔渣的方法的流程图。如图2所示，根据本发明实施例的用于检测和控制从大包经长水口流入中包的钢水中的熔渣包括以下步骤：
步骤S202，获取中包中的钢水覆盖层表面的一种以上的形貌信息；
步骤S204，根据形貌信息来确定是否有熔渣出现；以及
步骤S206，在确定有熔渣出现的情况下发出报警信号以及停止钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包的控制信号。
其中，钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包，熔渣的密度小于钢水的密度。
其中，形貌信息包括以下信息中的至少一种信息：中包中在长水口附近的钢水覆盖层的局部表面的高度信息以及中包中在长水口附近的钢水覆盖层的局部表面的亮度信息。
在步骤S206中，在亮度信息超过亮度预定值的情况下发出亮度报警信号。在步骤S206中，在高度信息超过高度预定值的情况下发出高度报警信号。
其中，在步骤S202中，可以通过测定长水口与中包中的钢水覆盖层表面的交界线位置的变化来检测高度信息。
在本发明的一个实施例中，提出了一种在大包中的钢水经长水口流至中包的过程中检测熔渣出现的装置，包括观测中包钢水覆盖层表面的传感器和信号处理机，其中，传感器检测从大包伸入到中包钢水中的长水口附近中包钢水覆盖层局部表面高度的上升及亮度的加强，信号处理机分别处理高度及亮度信号并分别发出标志下渣的高度报警信号和亮度报警信号以及驱动滑板机构关闭大包水口的控制信号。观测中包钢水覆盖层表面的传感器可以是普通光学摄像器件。观测中包钢水覆盖层表面的传感器也可以是对红外敏感的摄像器件。
其中，可以观测中包钢水覆盖层表面的传感器通过测定长水口与中包钢水覆盖层表面交界线位置的变化来检测中包钢水覆盖层局部表面的上升高度。
图3是根据本发明实施例的用于检测钢水中的熔渣的装置具体应用的示意图。如图3所示，大包3中的钢水4从大包3底部经长水口6流至中包7的钢水9中的过程中出现熔渣的检测装置系统图。含熔渣的钢水流至中包的钢水9中熔渣受浮力作用将向上浮动，引起长水口6附近中包钢水覆盖层8局部表面上升，最终突破覆盖层8局部表面而使表面亮度加强。摄像器(传感器)1对长水口6附近中包钢水覆盖层8表面及接近覆盖层8的长水口6处进行观测，信号处理机2对摄像器1的观测信号进行处理，分别给出长水口6附近中包钢水覆盖层局部表面高度和亮度的增加值并及时发出高度升高报警信号及亮度增加报警信号以及驱动大包滑板机构5关闭大包水口的控制信号。
长水口6颤动导致中包钢水覆盖层8围绕长水口6形成熔融的环圈。当进入中包钢水9的熔渣向上浮动时，熔融的环圈就成了熔渣上浮并冲出中包钢水覆盖层8的突破口，使环圈及其附近先上浮继而增亮并在环圈附近出现较大面积红亮的熔渣。熔融的环圈和上浮至覆盖层8局部表面的熔渣和钢水混合液较亮而长水口6较暗，长水口6与环圈的交界线图3中的P容易分辨。当长水口6附近中包钢水覆盖层8局部表面升高时，摄像器1观测的交界线P的仰角α10将加大。摄像器1观测仰角α10的变化来测定钢水覆盖层8局部表面的上升高度，同时测定覆盖层局部表面增亮的程度。信号处理机2根据高度升高的程度和亮度加亮的程度分别发出报警信号以及驱动大包滑板机构5关闭大包水口的控制信号。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于检测并控制钢水中的熔渣的装置，其中，所述钢水和所述熔渣经由长水口从大包流入中包，所述熔渣的密度小于所述钢水的密度，其特征在于，包括：
传感器，用于获取所述中包中的钢水覆盖层表面的一种以上的形貌信息并将所述形貌信息发送给信号处理机，所述传感器为普通光学摄像器件，所述形貌信息包括以下信息中的至少一种信息：所述中包中在所述长水口附近的钢水覆盖层的局部表面的高度信息；所述信号处理机，用于根据所述形貌信息来确定是否有所述熔渣出现，并在确定有所述熔渣出现的情况下发出下渣报警信号以及停止所述钢水和所述熔渣经由所述长水口从所述大包流入所述中包的控制信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述形貌信息还包括所述中包中在所述长水口附近的钢水覆盖层的局部表面的亮度信息。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述信号处理机还用于在所述亮度信息超过亮度预定值的情况下发出亮度报警信号。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述信号处理机还用于在所述高度信息超过高度预定值的情况下发出高度报警信号。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器通过测定所述长水口与所述中包中的钢水覆盖层表面的交界线位置的变化来检测所述高度信息。
6.一种用于检测并控制钢水中的熔渣的方法，其中，所述钢水和所述熔渣经由长水口从大包流入中包，所述熔渣的密度小于所述钢水的密度，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，利用传感器获取所述中包中的钢水覆盖层表面的一种以上的形貌信息，所述传感器为普通光学摄像器件，所述形貌信息包括以下信息中的至少一种信息：所述中包中在所述长水口附近的钢水覆盖层的局部表面的高度信息；
步骤二，根据所述形貌信息来确定是否有所述熔渣出现；
步骤三，在确定有所述熔渣出现的情况下发出下渣报警信号以及停止所述钢水和所述熔渣经由所述长水口从所述大包流入所述中包的控制信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述形貌信息还包括所述中包中在所述长水口附近的钢水覆盖层的局部表面的亮度信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，在所述亮度信息超过亮度预定值的情况下发出亮度报警信号。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，在所述高度信息超过高度预定值的情况下发出高度报警信号。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，通过测定所述长水口与所述中包中的钢水覆盖层表面的交界线位置的变化来检测所述高度信息。
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