CN103773920B - 转炉钢水温度检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转炉钢水温度检测系统，包括支撑机构、导轨、图像采集装置、气动装置、操作箱和处理器，支撑机构包括焊接板和支撑板，焊接板固定在转炉挡火墙的筋板上，支撑板固定在焊接板上；导轨固定在支撑板上并与图像采集装置嵌套，两者之间设置有接近开关；图像采集装置包括工业相机、探头部分、不锈钢管和不锈钢管密封罩，探头部分固定在不锈钢管的一端，探头部分在远离不锈钢管的一端安装镜片，不锈钢管的另一端安装工业相机；气动装置包括双作用气缸和气控箱，气控箱通过PU管分别连接不锈钢管和双作用气缸的两个端口；操作箱与气动装置、图像采集装置连接，处理器与图像采集装置连接。该测温系统成本低，准确率高，具有过程控制能力。

Description

转炉钢水温度检测系统
技术领域
本发明涉及温度检测技术领域，特别是涉及一种转炉钢水温度检测系统。
背景技术
转炉炼钢是目前主要的炼钢方式，其产钢量占总产钢量的60%以上，提高转炉炼钢的控制水平一直受到人们的重视，其中温度的控制尤为关键。目前常用的转炉钢水温度检测技术有副枪法、倒炉测温法和静态模型计算法。
副枪法是在接近冶炼终点时使用副枪探头测定熔池温度。副枪测量精度高，但是副枪设备价格昂贵，且只能适合于120t以上的转炉，同时探头消耗巨大。
倒炉测温法目前在中小转炉普遍采用，这种方法需要将转炉倾倒至一定角度，需要耗费较多的能量，同时耗费时间和热电偶。
静态模型计算法根据目标钢种的要求和原料的初始信息，确定冶炼方案和辅料加入量，但是由于冶炼过程中存在不确定性，温度误差较大。
在现有技术中静态模型计算法温度误差较大，副枪法探头消耗大、经济性差，不能适合120吨以下的转炉冶炼，倒炉测温在能量、时间、耗材上面损失都比较大。因此，建立一种经济性好，准确率较高，且兼具过程控制能力的温度检测系统，对于提高转炉冶炼自动化水平具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本、高准确率、具有过程控制能力的转炉钢水温度检测系统。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：一种转炉钢水温度检测系统，包括支撑机构、导轨、图像采集装置、气动装置、操作箱和处理器，所述支撑机构包括焊接板和支撑板两部分，所述焊接板固定在转炉挡火墙的筋板上，所述支撑板固定在焊接板上；所述导轨固定在支撑板上并与图像采集装置嵌套，导轨与图像采集装置之间设置有接近开关；所述图像采集装置包括工业相机、探头部分、不锈钢管和不锈钢管密封罩，所述探头部分固定在不锈钢管的一端，探头部分在远离不锈钢管的一端安装镜片，不锈钢管的另一端安装工业相机，所述镜片为粘接的石英镜片和不锈钢镜片；所述气动装置包括双作用气缸和气控箱，所述双作用气缸的固定端安装在导轨上，移动端安装在图像采集装置上，所述气控箱通过PU管分别连接不锈钢管和双作用气缸的两个端口，所述气控箱还包括电磁阀；所述操作箱与气动装置、图像采集装置连接，用于给工业相机、电磁阀供电并获取所述图像采集装置的位置信号，向气动装置发送运动指令；所述处理器与图像采集装置连接，用于计算钢水温度。
优选地，所述支撑板用螺丝固定在焊接板上，支撑板上的螺丝孔为U型孔。
优选地，所述导轨通过螺丝连接方式固定在支撑板上，导轨上设置有U型螺丝孔。
优选地，所述石英镜片采用电熔石英，不锈钢镜片采用310S不锈钢，两者通过耐高温胶粘接。
优选地，所述处理器包括图像处理单元、RGB温度计算单元、冶炼参数获取单元和钢水温度计算单元，所述图像处理单元连接图像采集装置和RGB温度计算单元，用于接收采集的图像信号，获取图像的RGB值并传输给RGB温度计算单元；所述RGB温度计算单元用于通过RGB模型计算炉壁的温度；所述钢水温度计算单元连接RGB温度计算单元和冶炼参数获取单元，用于计算钢水的温度。
优选地，所述处理器与操作箱连接，用于向操作箱输出电压信号。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：该转炉钢水温度检测系统避免了倒炉测温法引起的物料消耗和时间消耗，避免了副枪系统的高投入，成本低，测量准确率高，并且具有过程控制能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明实施例的连接结构示意图；
附图2为本发明实施例的结构示意图；
附图3为本发明实施例的光路示意图；
附图4为本发明实施例的处理器结构示意图；
附图5为本发明实施例的系统检测流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
如附图1、附图2所示，实施例的转炉钢水温度检测系统，包括支撑机构21、导轨3、图像采集装置11、气动装置31、操作箱41和处理器51，支撑机构21包括焊接板1和支撑板2两部分，焊接板1固定在转炉挡火墙的筋板上，支撑板2用螺丝固定在焊接板1上，支撑板2上的螺丝孔为U型孔，使支撑板2具备一定的上下调节能力，确保探头部分5进入烟罩与炉口之间。
导轨3通过螺丝连接方式固定在支撑板2上，导轨3上的螺丝孔为U型螺丝孔，可以调节导轨3离转炉的水平距离；当机构离转炉较远时，选U型孔的前端固定，当机构离转炉较近时，选U型孔的远端固定；导轨3与图像采集装置11嵌套，导轨3与图像采集装置之间的相对位置通过接近开关获取。
图像采集装置11包括工业相机4、探头部分5、不锈钢管6和不锈钢管密封罩，探头部分5固定在不锈钢管6的一端，探头部分5在远离不锈钢管6的一端安装镜片7，不锈钢管6的另一端安装工业相机4，镜片7为石英镜片和不锈钢镜片，石英镜片采用电熔石英，不锈钢镜片采用310S不锈钢，均为圆形，两者在圆周部分通过耐高温胶粘接。系统在终点进行钢水测温时，镜片7可与水平方向成45度角固定，不锈钢管6可采用一段完整的不锈钢管；如果系统还要用于冶炼过程钢水温度检测，则镜片7与水平方向角度要大于45度，同时还需要采用两段不锈钢管6成一定角度来做保护，如附图3所示，两根钢管6呈一定角度，9为镜片法线，10为实际光线路径，这种情况下此探头设计，能够防止冶炼中间被气流冲击的钢滴、渣滴飞溅到镜面上，损害镜片的采光效果。
气动装置31包括双作用气缸8和气控箱，双作用气缸8的固定端安装在导轨3上，移动端安装在图像采集装置11上，气控箱通过PU管分别连接不锈钢管和双作用气缸8的两个端口，气控箱由一路吹扫气、一路动力气、一个两位三通电磁阀、一个三位五通电磁阀组成，吹扫气与图像采集装置11的不锈钢管6通过PU管连接，用于吹扫镜片7；动力气通过PU管与双作用气缸8两个端口连接，用于推动双作用气缸8移动端前进和后退，带动图像采集装置前进和后退；动力气和吹扫气的通断都由电磁阀控制，其中控制吹扫气的是一个两位三通电磁阀，控制动力气通断的是一个三位五通电磁阀。
操作箱41与气动装置31、图像采集装置11通过电缆连接，能够获取图像采集装置11的位置信号，向气动装置31发送运动指令；操作箱41中有24V开关电源和12V开关电源，用于给工业相机4、电磁阀供电。
处理器51与图像采集装置11通过网线连接，用于计算钢水温度。如附图4所示，处理器51包括图像处理单元12、RGB温度计算单元13、冶炼参数获取单元14和钢水温度计算单元15，图像处理单元12连接图像采集装置11和RGB温度计算单元13，用于接收采集的图像信号，获取图像的RGB值并传输给RGB温度计算单元13；RGB温度计算单元13用于通过RGB模型计算炉壁的温度；钢水温度计算单元15连接RGB温度计算单元13和冶炼参数获取单元14，用于计算钢水的温度。RGB模型具体可设置为：在温度低于3000度时，普朗克黑体辐射定律可以由维恩定律近似，黑体辐射功率为：，其中，为第一辐射常数，，为第二辐射常数。如果在两个甚至更多个波长下测得相应的强度信息，则可以求出炉壁的温度：
钢水温度计算单元15将确定的炉壁温度和冶炼参数输入预先设定的钢水温度预报模型中，可以确定转炉的钢水温度。当冶炼参数不同时（如装入量，辅料添加量不同），炉壁温度所对应的钢水温度也会有一定的变化。
在自动模式下，处理器51还与操作箱41连接，用于向操作箱41输出电压信号，控制操作箱41中继电器的开合，从而自动控制电磁阀的通闭，推动双作用气缸8运动。
实施例的转炉钢水温度检测系统还可以包括输出装置，输出装置与处理器51连接，输出测定的钢水的温度信息，具体的，输出装置可以为显示屏、扩音器等设备。
如附图5所示为转炉钢水温度检测系统的工作流程，当冶炼开始后，吹氧量逐渐增加。当吹氧量达到总氧量的80%左右时，表示到达了测量点。此时按下操作箱41的前进按钮，电磁阀通电，吹扫气接通，同时双作用气缸8后部通气，活塞杆前伸，带动图像采集装置11到达检测点的位置，采集炉内图像，并将图像传输给处理器51。处理器51对图像进行处理，基于RGB模型和冶炼参数信息，给出钢水温度信息。当测量结束后，按下后退按钮，电磁阀通电，双作用气缸8前端通气，活塞杆后退，带动图像采集装置11退回到待测位，触动待测位安装的接近开关，电磁阀断电，气路关闭，完成一次测量温度过程。
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种转炉钢水温度检测系统，其特征在于：
包括支撑机构、导轨、图像采集装置、气动装置、操作箱和处理器，
所述支撑机构包括焊接板和支撑板两部分，所述焊接板固定在转炉挡火墙的筋板上，所述支撑板固定在焊接板上；
所述导轨固定在支撑板上并与图像采集装置嵌套，导轨与图像采集装置之间设置有接近开关；
所述图像采集装置包括工业相机、探头部分、不锈钢管和不锈钢管密封罩，所述探头部分固定在不锈钢管的一端，探头部分在远离不锈钢管的一端安装镜片，不锈钢管的另一端安装工业相机，所述镜片为粘接的石英镜片和不锈钢镜片；
所述气动装置包括双作用气缸和气控箱，所述双作用气缸的固定端安装在导轨上，移动端安装在图像采集装置上，所述气控箱通过PU管分别连接不锈钢管和双作用气缸的两个端口，所述气控箱还包括电磁阀；
所述操作箱与气动装置、图像采集装置连接，用于给工业相机、电磁阀供电并获取所述图像采集装置的位置信号，向气动装置发送运动指令；
所述处理器与图像采集装置连接，用于计算钢水温度，所述处理器包括图像处理单元、RGB温度计算单元、冶炼参数获取单元和钢水温度计算单元，所述图像处理单元连接图像采集装置和RGB温度计算单元，用于接收采集的图像信号，获取图像的RGB值并传输给RGB温度计算单元；
所述RGB温度计算单元用于通过RGB模型计算炉壁的温度；
所述钢水温度计算单元连接RGB温度计算单元和冶炼参数获取单元，用于计算钢水的温度。
2.根据权利要求1所述的转炉钢水温度检测系统，其特征在于：所述支撑板用螺丝固定在焊接板上，支撑板上的螺丝孔为U型孔。
3.根据权利要求1所述的转炉钢水温度检测系统，其特征在于：所述导轨通过螺丝连接方式固定在支撑板上，导轨上设置有U型螺丝孔。
4.根据权利要求1所述的转炉钢水温度检测系统，其特征在于：所述石英镜片采用电熔石英，不锈钢镜片采用310S不锈钢，两者通过耐高温胶粘接。
5.根据权利要求1所述的转炉钢水温度检测系统，其特征在于：所述处理器与操作箱连接，用于向操作箱输出电压信号。
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