CN108241384A - 一种钢包底吹氩气流量的控制装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢包底吹氩气流量的控制装置和控制方法，解决现有钢包底吹氩气流量无法精准自动控制的技术问题。本发明一种钢包底吹氩气流量的控制装置，包括摄像头、钢包、透气砖、图像处理与控制中心服务器和氩气流量调节阀，摄像头安装在钢包包口的上方，摄像头通过电缆与图像处理与控制中心服务器相连接，图像处理与控制中心服务器通过电缆与安装在氩气管道上的氩气流量调节阀相连接，氩气流量调节阀的输入端通过氩气管道与氩气气源相连通，氩气流量调节阀的输出端通过氩气管道与透气砖连通，透气砖安装在钢包的底部。本发明实现了钢包底吹氩的自动精确控制，提高了钢水质量。

Description

一种钢包底吹氩气流量的控制装置和控制方法

技术领域

本发明涉及一种钢包底吹氩气流量的控制装置和控制方法，具体而言，涉及通过对钢包内钢水和钢渣的动态图像，控制钢包底吹氩气流量的装置和方法，属于炼钢技术领域。

背景技术

钢包底吹氩是炼钢生产普遍采用的一种钢水精炼手段。通过钢包底吹氩进行钢水的搅拌，实现钢水成分和温度均匀、钢水夹杂物上浮、钢水脱硫等冶金功能。不同冶金工艺条件下，底吹氩搅拌强度不同：在进行钢渣界面脱硫时、钢水加热、合金调整时，需要强搅拌，以实现快速脱硫、成分和温度的均匀；实现钢水夹杂物上浮，则需要弱搅拌，防止钢水裸露造成吸氧、吸氮以及钢水卷渣。

钢水搅拌强度不仅仅取决于底吹压力和流量的大小，底吹透气砖的透气状态、管路气体泄漏等是影响搅拌效果的重要因素。不同钢包、同一钢包不同炉次透气性都有很大差异，也就是说，使用某一流量进行钢包底吹氩，在不同的钢包中，甚至是同一个钢包的不同阶段吹氩搅拌的效果都不相同。因此不可能用标准的流量、压力来实现不同冶金功能下的精确底吹氩搅拌控制。这就需要从事底吹氩搅拌的岗位操作人员针对不同钢包，在不同冶金工艺阶段，根据钢包透气性状况调节底吹氩管路阀门开度，以满足冶金功能要求。同一炉钢水在钢包中的底吹氩处理会有不同的冶金处理目的，需要设置不同的搅拌流量，以达到要求的强搅拌或弱搅拌状态。一炉钢水钢包底吹氩处理时会进行很多次调节，要求岗位操作员工确认搅拌状态后再调整搅拌流量。这样的操作效率很低，而且实际的搅拌效果也不稳定，难以保证钢水质量。

申请公开号104073588A的中国专利文件公开了一种转炉钢包底吹氩自动控制方法，其做法是：根据工艺不同阶段吹氩压力和流量要求，建立了标准的吹氩压力和流量静态表，实际吹氩时，检测实际的吹氩流量和压力，与静态表中的值进行比较，有差异时自动进行调节。其控制过程只是保证搅拌压力与流量与静态表的一致性，但由于每个钢包实际透气性不一样，并有可能存在管路漏气现象，只是与静态表数值一致，不能保证实际需要的搅拌效果，钢水有可能搅拌过弱，造成成分和温度不均匀；也有可能过强，造成钢水卷渣污染或喷溅。

现有技术中尚未有自动控制钢包底吹氩流量，保证实际吹氩搅拌效果,即强搅拌或弱搅拌功能的装置或方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢包底吹氩气流量的控制装置和控制方法，解决现有钢包底吹氩气流量无法自动精准控制的技术问题。

本发明采用的技术方案是：一种钢包底吹氩气流量的控制装置，包括摄像头、钢包、透气砖、图像处理与控制中心服务器和氩气流量调节阀，摄像头安装在钢包包口的上方，摄像头通过电缆与图像处理与控制中心服务器相连接，图像处理与控制中心服务器通过电缆与安装在氩气管道上的氩气流量调节阀相连接，氩气流量调节阀的输入端通过氩气管道与氩气气源相连通，氩气流量调节阀的输出端通过氩气管道与透气砖连通，透气砖安装在钢包的底部。

用上述装置对钢包底吹氩流量进行控制的方法，包括以下步骤：

1)图像处理与控制中心服务器中建有包括氩气流量阀开度、氩气流量范围、钢包底吹氩强度和钢水裸露比例关系对应表的数据库，图像处理与控制中心服务器中设有钢包吹氩强搅拌或弱搅拌对应的钢水裸露面占钢水液面比例标准：强搅拌指钢水裸露面积占钢水液面的比例为26-75％；弱搅拌指钢水裸露面积占钢水液面的比例为5-25％；暴吹指钢水裸露面积占钢水液面的比例＞75％，操控中不允许暴吹；搅拌不良指钢水裸露面积占钢水液面的比例＜5％，操控中不允许搅拌不良；

2)根据钢水处理需要，操控图像处理与控制中心服务器设定钢包吹氩强搅拌或设定钢包吹氩弱搅拌，操控图像处理与控制中心服务器将钢包吹氩信号通过电缆传输给氩气流量调节阀；钢包吹氩强搅拌实现钢水成分均匀和温度均匀；钢包吹氩弱搅拌实现钢水中夹杂物上浮；

3)操控氩气流量调节阀根据图像处理与控制中心服务器的数据库中对应表自动将氩气流量调节阀开度调节到设定值；如果是强搅拌，操控氩气流量调节阀开度初始值为40％，氩气流量为30m³/h，钢水裸露面积比例目标值为50％；如果是弱搅拌，操控氩气流量调节阀开度初始值为10％，氩气流量为15m³/h，钢水裸露面积比例目标值为15％；

4)操控摄像头采集搅拌状态下的钢包内钢水和钢渣的图像，操控摄像头将采集的图像信号通过连接电缆传输送至图像处理与控制中心服务器；

5)操控图像处理与控制中心服务器对接受的图像信号进行处理并计算钢包内实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例；操控图像处理与控制中心服务器将计算出的钢包内实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例与图像处理与控制中心服务器中设有的钢包吹氩强搅拌或弱搅拌对应的钢水裸露面占钢水液面比例标准进行比对；

6)操控图像处理与控制中心服务器向氩气流量调节阀输出阀门开度调整信号；操控氩气流量调节阀调整阀门开度；强搅拌时，如果实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例＞75％，与钢水裸露面积占钢水液面面积的比例的目标值50％相比，每增加10％，操控氩气流量调节阀开度关小10％，直至实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例为目标值50％；如果实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例＜26％，与钢水裸露面积占钢水液面面积的比例的目标值50％相比，每减少10％，操控氩气流量调节阀开度开大10％，直至实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例为目标值50％；设定弱搅拌时，如果实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例＞25％，与钢水裸露面积占钢水液面面积的比例的目标值15％相比，每增加2％，操控流量调节阀开度关小1％，直至实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例为目标值15％；如果实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例＜15％，与钢水裸露面积占钢水液面面积的比例的目标值15％相比，每减少2％，操控氩气流量调节阀开度开大1％，直至实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例为目标值15％。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：本发明通过识别钢水裸露面积判断钢水搅拌是否达到均匀成分、均匀温度和夹杂物上浮所需要的搅拌强度要求，可以不受管路堵塞、管路漏气的影响，实现了钢包底吹氩的精确控制，提高了钢水质量；搅拌强度由系统自动检测、自动调节，不需要人工手动调节，减轻了人工劳动强度，提高了调节的可靠性。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图。

图中标记说明：1-摄像头；2-钢包；3-透气砖；4-图像处理与控制中心服务器；5-氩气流量调节阀。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

参照图1，一种钢包底吹氩气流量的控制装置，包括摄像头1、钢包2、透气砖3、图像处理与控制中心服务器4和氩气流量调节阀5，摄像头1安装在钢包2包口的上方，摄像头1通过电缆与图像处理与控制中心服务器4相连接，图像处理与控制中心服务器4通过电缆与安装在氩气管道上的氩气流量调节阀5相连接，氩气流量调节阀5的输入端通过氩气管道与氩气气源相连通，氩气流量调节阀5的输出端通过氩气管道与透气砖3连通，透气砖3安装在钢包2的底部。

实施例1，用上述装置对钢包底吹氩流量进行控制的方法，包括以下步骤：

1)图像处理与控制中心服务器4中建有包括氩气流量阀开度、氩气流量范围、钢包底吹氩强度和钢水裸露比例关系对应表的数据库，图像处理与控制中心服务器中设有钢包吹氩强搅拌或弱搅拌对应的钢水裸露面占钢水液面比例标准：强搅拌指钢水裸露面积占钢水液面的比例为26-75％；弱搅拌指钢水裸露面积占钢水液面的比例为5-25％；暴吹指钢水裸露面积占钢水液面的比例＞75％，操控中不允许暴吹；搅拌不良指钢水裸露面积占钢水液面的比例＜5％，操控中不允许搅拌不良；

2)根据钢水处理需要，操控图像处理与控制中心服务器4设定钢包吹氩强搅拌，操控图像处理与控制中心服务器将钢包2吹氩信号通过电缆传输给氩气流量调节阀5；

3)操控氩气流量调节阀5根据图像处理与控制中心服务器的数据库中对应表自动将氩气流量调节阀开度调节到设定值；强搅拌，操控氩气流量调节阀开度初始值为40％，氩气流量为30m³/h，钢水裸露面积比例目标值为50％；

4)操控摄像头1采集搅拌状态下的钢包内钢水和钢渣的图像，操控摄像头将采集的图像信号通过连接电缆传输送至图像处理与控制中心服务器；

5)操控图像处理与控制中心服务器对接受的图像信号进行处理并计算钢包内实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例为85％；操控图像处理与控制中心服务器将计算出的钢包内实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例与图像处理与控制中心服务器中设有的钢包吹氩强搅拌对应的钢水裸露面占钢水液面比例标准进行比对；

6)操控图像处理与控制中心服务器向氩气流量调节阀输出阀门开度调整信号；操控氩气流量调节阀调整阀门开度；强搅拌，实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例＞75％，与钢水裸露面积占钢水液面面积的比例的目标值50％相比，每增加10％，操控氩气流量调节阀开度关小10％，直至实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例为目标值50％。

实施例2，用上述装置对钢包底吹氩流量进行控制的方法，包括以下步骤：

1)图像处理与控制中心服务器4中建有包括氩气流量阀开度、氩气流量范围、钢包底吹氩强度和钢水裸露比例关系对应表的数据库，图像处理与控制中心服务器中设有钢包吹氩强搅拌或弱搅拌对应的钢水裸露面占钢水液面比例标准：强搅拌指钢水裸露面积占钢水液面的比例为26-75％；弱搅拌指钢水裸露面积占钢水液面的比例为5-25％；暴吹指钢水裸露面积占钢水液面的比例＞75％，操控中不允许暴吹；搅拌不良指钢水裸露面积占钢水液面的比例＜5％，操控中不允许搅拌不良；

2)根据钢水处理需要，操控图像处理与控制中心服务器4设定钢包吹氩弱搅拌，操控图像处理与控制中心服务器将钢包2吹氩信号通过电缆传输给氩气流量调节阀5；

3)操控氩气流量调节阀5根据图像处理与控制中心服务器的数据库中对应表自动将氩气流量调节阀开度调节到设定值；弱搅拌，操控氩气流量调节阀开度初始值为10％，氩气流量为15m³/h，钢水裸露面积比例目标值为15％；

4)操控摄像头1采集搅拌状态下的钢包内钢水和钢渣的图像，操控摄像头将采集的图像信号通过连接电缆传输送至图像处理与控制中心服务器；

5)操控图像处理与控制中心服务器对接受的图像信号进行处理并计算钢包内实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例为11％；操控图像处理与控制中心服务器将计算出的钢包内实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例与图像处理与控制中心服务器中设有的钢包吹氩弱搅拌对应的钢水裸露面占钢水液面比例标准进行比对；

6)操控图像处理与控制中心服务器向氩气流量调节阀输出阀门开度调整信号；操控氩气流量调节阀调整阀门开度；弱搅拌，实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例＜15％，与钢水裸露面积占钢水液面面积的比例的目标值15％相比，每减少2％，操控氩气流量调节阀开度开大1％，直至实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例为目标值15％。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种钢包底吹氩气流量的控制装置，包括摄像头、钢包、透气砖、图像处理与控制中心服务器和氩气流量调节阀，其特征是，摄像头安装在钢包包口的上方，摄像头通过电缆与图像处理与控制中心服务器相连接，图像处理与控制中心服务器通过电缆与安装在氩气管道上的氩气流量调节阀相连接，氩气流量调节阀的输入端通过氩气管道与氩气气源相连通，氩气流量调节阀的输出端通过氩气管道与透气砖连通，透气砖安装在钢包的底部。

2.一种钢包底吹氩气流量的控制方法，采用权利要求1所述的钢包底吹氩气流量的控制装置控制钢包的底吹氩气流量，其特征是，所述方法包括以下步骤：

1)图像处理与控制中心服务器中建有包括氩气流量阀开度、氩气流量范围、钢包底吹氩强度和钢水裸露比例关系对应表的数据库，图像处理与控制中心服务器中设有钢包吹氩强搅拌或弱搅拌对应的钢水裸露面占钢水液面比例标准：强搅拌指钢水裸露面积占钢水液面的比例为26-75％；弱搅拌指钢水裸露面积占钢水液面的比例为5-25％；暴吹指钢水裸露面积占钢水液面的比例＞75％；搅拌不良指钢水裸露面积占钢水液面的比例＜5％；

2)根据钢水处理需要，操控图像处理与控制中心服务器设定钢包吹氩强搅拌或设定钢包吹氩弱搅拌，操控图像处理与控制中心服务器将钢包吹氩信号通过电缆传输给氩气流量调节阀；

3)操控氩气流量调节阀根据图像处理与控制中心服务器的数据库中对应表自动将氩气流量调节阀开度调节到设定值；如果是强搅拌，操控氩气流量调节阀开度初始值为40％，氩气流量为30m³/h，钢水裸露面积比例目标值为50％；如果是弱搅拌，操控氩气流量调节阀开度初始值为10％，氩气流量为15m³/h，钢水裸露面积比例目标值为15％；

4)操控摄像头采集搅拌状态下的钢包内钢水和钢渣的图像，操控摄像头将采集的图像信号通过连接电缆传输送至图像处理与控制中心服务器；

5)操控图像处理与控制中心服务器对接受的图像信号进行处理并计算钢包内实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例；操控图像处理与控制中心服务器将计算出的钢包内实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例与图像处理与控制中心服务器中设有的钢包吹氩强搅拌或弱搅拌对应的钢水裸露面占钢水液面比例标准进行比对；

6)操控图像处理与控制中心服务器向氩气流量调节阀输出阀门开度调整信号；操控氩气流量调节阀调整阀门开度；强搅拌时，如果实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例＞75％，与钢水裸露面积占钢水液面面积的比例的目标值50％相比，每增加10％，操控氩气流量调节阀开度关小10％，直至实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例为目标值50％；如果实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例＜26％，与钢水裸露面积占钢水液面面积的比例的目标值50％相比，每减少10％，操控氩气流量调节阀开度开大10％，直至实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例为目标值50％；设定弱搅拌时，如果实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例＞25％，与钢水裸露面积占钢水液面面积的比例的目标值15％相比，每增加2％，操控流量调节阀开度关小1％，直至实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例为目标值15％；如果实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例＜15％，与钢水裸露面积占钢水液面面积的比例的目标值15％相比，每减少2％，操控氩气流量调节阀开度开大1％，直至实际钢水裸露面积占钢水液面面积的比例为目标值15％。