CN103344664A

CN103344664A - 单丝法熔化和结晶性能测试方法

Info

Publication number: CN103344664A
Application number: CN2013102934092A
Authority: CN
Inventors: 施金良; 吴云君; 贾碧; 许弟建; 张亚军; 王华斌
Original assignee: Chongqing University of Science and Technology
Current assignee: Chongqing University of Science and Technology
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明提供了一种单丝法熔化和结晶性能测试方法，1）在加热炉内设置热电偶丝和待熔化的物料，热电偶丝经控制装置与加热电源连接作为加热电阻丝；在加热炉上方设置摄像头用以采集物料的图像；2）热电偶丝同时作为测温探头，与测温装置相连接；在控制装置控制下，将加热炉内温度信号输送到测温装置，测温装置再将温度信号输送到计算机处理装置中，进行储存和处理。本发明的测试方法，能在线观察、离线分析物料熔化和结晶过程，为物料性能研究提供了一种新的手段；热电偶丝既当加热元件又当测温元件，并利用显微镜放大后，通过摄像头采集物料熔化和结晶过程图像，实现在线观测物料熔化和结晶的全过程；能计算物料的结晶率，测试效率高、结果准确度较高。

Description

单丝法熔化和结晶性能测试方法

技术领域

本发明涉及一种钢铁冶炼中相关组分的熔化和结晶性能测定的测试方法，尤其是单丝法熔化和结晶性能测试方法。

背景技术

在钢铁冶炼行业中，高炉炉渣、钢渣和保护渣作为钢铁冶炼过程产生的物质组分，或箱钢水中添加的保护组分，其能直接影响钢水的物理、化学性能指标，直接决定钢水质量的高低等；如，高炉炉渣、钢渣和保护渣的开始熔化温度、熔化温度区间、结晶温度和结晶率等，都是重要的物理性能指标，对于提高产品质量、节约能源都有着重要的意义。

传统测量高炉炉渣、钢渣和保护渣等高温物质熔化和结晶温度的方法有差热分析（DTA）和半球法等。差热分析是利用物质在熔化和结晶时发生吸热和放热的现象，判断物质的熔化温度和结晶温度，要求物料熔化吸热和结晶放热相对集中，否则因灵敏度不足而无法反映是否熔化或是结晶。而半球法只能测量物料熔化温度，对结晶温度无能为力。此外上述方法还存在以下问题：1、不可在线观测物料在不同温度下熔化、凝固及结晶过程；2、无法测量渣样结晶率；3、耗能高、测试时间长。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明的主要目的在于克服现有技术的不能在线观测物料在不同温度下熔化、凝固及结晶的过程，不能计算物料结晶率等不足，提供一种单丝法熔化和结晶性能测试方法。

本发明的技术方案如下：单丝法熔化和结晶性能测试方法，其特征在于包括如下步骤：

1）在加热炉内设置热电偶丝和待熔化的物料，热电偶丝经控制装置与加热电源连接作为加热电阻丝；在加热炉上方设置摄像头用以采集物料从初始加热后，直至全部熔化的整个过程的图像；或者在加热炉上方设置显微镜，物料图像经显微镜放大后，再被摄像头采集；摄像头将采集的图像输送到计算机处理装置，进行储存和处理；

2）热电偶丝同时作为测温探头，与测温装置相连接；在控制装置控制下，

将加热炉内温度信号输送到测温装置，测温装置再将温度信号输送到计算机处理装置中，进行储存和处理。

进一步的特征是：还采集熔化后的物料在停止加热后结晶过程的图像。

相对于现有技术，本发明的单丝法熔化和结晶性能测试方法，具有以下有益效果：

1、采用单丝法技术，能在线观察、离线分析物料熔化和结晶过程，为物料性能研究提供了一种新的手段；

2、本发明将传统热电偶丝即当加热元件又当测温元件，并利用显微镜放大后，通过摄像头采集物料熔化和结晶过程图像，实现在线观测物料熔化和结晶的全过程；

3、可通过离线的图像识别，计算物料的结晶率；

4、设备功耗低、测试效率高，测试结果准确度较高。

附图说明

图1是本发明单丝法熔化和结晶性能测试方法结构示意图；

图2是本发明检测装置控制结构示意图；

图3是本发明检测装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明单丝法熔化和结晶性能测试方法，如图1、2所示，其特征在于包括如下步骤：

1、在加热炉内设置热电偶丝和待熔化的物料，热电偶丝经控制装置与加热电源连接作为加热电阻丝；在加热炉上方设置摄像头用以采集物料从初始加热后，直至全部熔化的整个过程的图像；或者在加热炉上方设置显微镜，图像经显微镜放大后，再被摄像头采集；摄像头将采集的图像输送到计算机处理装置，进行储存和处理；

2、热电偶丝同时作为测温探头，与测温装置相连接；在控制装置控制下，

本发明，将传统热电偶丝即当加热元件又当测温元件，并利用显微镜放大后，通过摄像头采集物料熔化和结晶过程图像，实现在线观测物料熔化和结晶的全过程。

本发明的测量装置，如图1所示，主要由加热炉（微型电炉）、控制装置（控制箱）、显微镜、摄像头（包括图像采集卡）和上位机组成；热电偶丝和待熔化的物料设置在微型电炉中，由热电偶丝即当加热元件又当测温元件，由控制装置进行温度控制和温度信号采集，通过RS232通讯传递给计算机处理装置（上位机），上位机通过采集卡和摄像头采集加热炉内待熔化的物料随着温度的升高的图像，或采集经过显微镜放大后的图像，在上位机的电脑屏幕上实时显示出来，并按照用户设定方式进行图像保存，通过保存后的图像可离线分析和计算物料结晶率。控制装置采用智能控制算法，控温精度高。热电偶丝作为加热元件，在控制装置控制下，通电后发热，加热待熔化的物料，如高炉炉渣、钢渣和保护渣或其他的高炉炉料，由于热电偶丝的熔点高于待熔化的物料的熔点，故加热到熔点温度后，待熔化的物料就开始熔化、直至武安不熔化，整个过程都能直观地显示出来；而且，通过控制装置的控制，还能在其熔化后及时断电停止加热，使熔化的物料在冷却中结晶，观察其结晶过程的图像。

如图2中，本发明热电偶丝加热与测温驱动工作原理

为使热电偶丝的加热和温度的测量能同时进行，除了采用现有技术的控制装置和控制线路，本发明提供专门设计硬件驱动电路如图所示，电路中使用MOS管作为功率元件，当MOS导通时热电偶丝通电加热，MOS截止时进行温度测量，由控制装置的单片机产生PWM信号进行控制。由于热电偶丝断电时间较短，从连续的意义上讲，加热与测量是同时进行的。

另外，本发明涉及的控制系统及其软件，满足本发明的加热控制和温度检测等基本功能；主要包括：1）系统下位机软件：基于单片机软件设计，主要通过智能控制算法进行温度控制，控温精度高；对温度信号进行采集和数字滤波；接收上位机指令并将温度等信号传输给上位机，此外还具备显示、参数设置，手、自动控制等功能，具有良好的交互操作性。

2）系统上位机软件：基于Windows操作系统下的编程，主要对测试参数进行设定，如设定温度曲线，图片捕捉方式等；曲线绘制；查看历史数据等，具有良好的人机交互界面。

如图3所示，将一根热电偶丝2设置在加热炉1内，待熔化的物料也设置在加热炉1内，通常将热电偶丝2设置在物料下面；在加热炉1上面设置摄像头3，正对加热炉1，采集加热炉1内的图像；或者，先设置一个显微镜4，摄像头3正对显微镜4，采集经显微镜4放大处理后的图像；摄像头3带有采集卡6，将采集的图像输入计算机处理装置8内，进行处理和存储。热电偶丝2经过控制器5与电源连接，在控制器控制下通电发热；同时，热电偶丝2作为测温探头，与测温装置7连接，在控制器5作用下，测温装置7与计算机处理装置8连接，或通过控制器5与计算机处理装置8连接，将热电偶丝2采集的温度信号输入计算机处理装置8内，进行处理和储存。控制器5可以采用单独的控制方式，也可以与计算机处理装置8连接，受计算机处理装置8发出的控制信号产生动作。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.单丝法熔化和结晶性能测试方法，其特征在于包括如下步骤：

1）在加热炉内设置热电偶丝和待熔化的物料，热电偶丝经控制装置与加热电源连接作为加热电阻丝；在加热炉上方设置摄像头用以采集物料从初始加热，直至全部熔化的整个过程的图像；或者在加热炉上方设置显微镜，物料图像经显微镜放大后，再被摄像头采集；摄像头将采集的图像输送到计算机处理装置，进行储存和处理；

2.根据权利要求1所述单丝法熔化和结晶性能测试方法，其特征在于：还采集熔化后的物料在停止加热后结晶过程的图像。