CN109164126B - 一种红外转炉下渣检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外转炉下渣检测系统，包括中央处理模块，中央处理模块的输出端与红外线热成像仪的输入端连接，红外线热成像仪的输出端与图像处理系统的输入端连接，图像处理系统包括热成像接收模块、A/D转换模块、温度数据生成模块和温度数值分析模块，热成像接收模块的输出端与A/D转换模块的输入端连接，涉及炼钢技术领域。该红外转炉下渣检测系统，实现通过红外转炉下渣检测系统的基础上对转炉出钢口进行检测记录统计，达到了通过记录数据可以分析出转炉出钢口运行状态情况，来帮助现场维护操作工能在生产间隙及时修补和清理维护出钢口的目的，从而实现了在不影响生产不增加额外成本的情况下使转炉出钢口的寿命最大化。

Description

一种红外转炉下渣检测系统

技术领域

本发明涉及炼钢技术领域，具体为一种红外转炉下渣检测系统。

背景技术

转炉炉衬中，出钢口具有特殊意义，转炉出钢口是液态钢水从BOF炉流向钢包的出口通道，它是转炉的关键耐火元件之一，它也是转炉生产中一个易损的消耗件，从设备层面分析由于出钢口通钢量大、钢水温度高、钢水氧化性强，出钢口受到高温钢液冲刷、氧化浸蚀，工作条件相当恶劣，一般情况下出钢口寿命很低，需要不断的修补或更换，从使用操作层面分析由于转炉厂维护操作工的责任心差，维护保养不到位不及时，保养维护水平参差不齐，原材料的质量问题，转炉操作工的操作技能水平问题等对出钢口寿命低的影响，不仅影响生产时间，而且直接影响到钢水质量及生产稳定性，对钢厂而言，延长出钢口的寿命、降低耐材消耗，提高出钢质量降低生产运营成本是企业越来越关注重视的问题。

在提高转炉出钢口使用寿命的工作上各家钢厂都做出很多改进工艺和努力，大多数钢厂转炉出钢口寿命较低，平均仅为250炉左右，同时由于热换采用人工作业，热换平均时间长达60分钟以上，被迫使用内径较小的出钢口套砖尽可能延长出钢口寿命，进而导致转炉平均出钢时间较长，极大的限制了转炉作业率的进一步提高，各家炼钢厂都在通过自己的探索和实践，寻找一套提高出钢口寿命的生产工艺。

目前钢口的使用寿命还没得到大幅度提高，不能有效缩短转炉冶炼的周期，不能实现通过红外转炉下渣检测系统的基础上对转炉出钢口进行检测记录统计，无法达到通过记录数据可以分析出转炉出钢口运行状态情况，来帮助现场维护操作工能在生产间隙及时修补和清理维护出钢口的目的，从而不能实现在不影响生产不增加额外成本的情况下使转炉出钢口的寿命最大化。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种红外转炉下渣检测系统，解决了现有钢口的使用寿命还没得到大幅度提高，不能有效缩短转炉冶炼的周期，不能实现通过红外转炉下渣检测系统的基础上对转炉出钢口进行检测记录统计，无法达到通过记录数据可以分析出转炉出钢口运行状态情况，来帮助现场维护操作工能在生产间隙及时修补和清理维护出钢口目的的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种红外转炉下渣检测系统，包括中央处理模块，所述中央处理模块的输出端与红外线热成像仪的输入端连接，且红外线热成像仪的输出端与图像处理系统的输入端连接，所述图像处理系统包括热成像接收模块、A/D转换模块、温度数据生成模块和温度数值分析模块，所述热成像接收模块的输出端与A/D转换模块的输入端连接，且A/D转换模块的输出端与温度数据生成模块的输入端连接，所述温度数据生成模块的输出端与温度数值分析模块的输入端连接，所述图像处理系统的输出端与温度数据发送模块的输入端连接，且温度数据发送模块的输出端与中央处理模块的输入端连接。

优选的，所述中央处理模块与温度数值分析对比系统实现双向连接，且温度数值分析对比系统与数据存储库实现双向连接，所述数据存储库与中央处理模块实现双向连接。

优选的，所述温度数值分析对比系统包括前时间戳数据提取模块、前后时间戳数据接收模块、温度数据分析对比模块和分析对比结果发送模块，所述前时间戳数据提取模块的输出端与前后时间戳数据接收模块的输入端连接。

优选的，所述前后时间戳数据接收模块的输出端与温度数据分析对比模块的输入端连接，且温度数据分析对比模块的输出端与分析对比结果发送模块的输入端连接。

优选的，所述中央处理模块的输出端与显示单元的输入端连接，且显示单元的输入端与红外线热成像仪的输出端连接。

优选的，所述中央处理模块与实时计时单元实现双向连接，且中央处理模块与人员操作报警模块实现双向连接。

优选的，所述中央处理模块的输入端与电源模块的输出端电性连接，且电源模块的输出端分别与红外线热成像仪、温度数据发送模块和温度数值分析对比系统的输入端电性连接。

(三)有益效果

本发明提供了一种红外转炉下渣检测系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该红外转炉下渣检测系统，通过在中央处理模块的输出端与红外线热成像仪的输入端连接，且红外线热成像仪的输出端与图像处理系统的输入端连接，再分别通过热成像接收模块、A/D转换模块、温度数据生成模块、温度数值分析模块、温度数据发送模块、温度数值分析对比系统、数据存储库、前时间戳数据提取模块、前后时间戳数据接收模块、温度数据分析对比模块、分析对比结果发送模块、实时计时单元和人员操作报警模块的配合设置，可实现通过使用红外线热成像仪开发的红外转炉下渣检测系统，来用于分辨钢水和钢渣，帮助转炉长在出钢过程中减少钢渣混入钢水大包中，提高钢水质量，通过对热像图进行图像分析对比，利用图像处理算法准确识别出钢水、钢渣和出钢口的状态，使钢口的使用寿命得到大幅度提高，有效的缩短转炉冶炼的周期，实现了通过红外转炉下渣检测系统的基础上对转炉出钢口进行检测记录统计，很好的达到了通过记录数据可以分析出转炉出钢口运行状态情况，来帮助现场维护操作工能在生产间隙及时修补和清理维护出钢口的目的，从而实现了在不影响生产不增加额外成本的情况下使转炉出钢口的寿命最大化。

(2)、该红外转炉下渣检测系统，通过在中央处理模块的输出端与显示单元的输入端连接，再通过在显示单元的输入端与红外线热成像仪的输出端连接，可实现显示出红外线热成像仪采集的红外图像和转换处理后的钢水、钢渣和出钢口的温度数值，同时也显示出每个时间点检测的温度数值比较情况，从而大大方便了工作人员进行监管。

(3)、该红外转炉下渣检测系统，通过在中央处理模块的输入端与电源模块的输出端电性连接，再分别通过在电源模块的输出端分别与红外线热成像仪、温度数据发送模块和温度数值分析对比系统的输入端电性连接，可实现为整个系统进行通电，从而保证了整个系统的正常检测工作。

附图说明

图1为本发明系统的结构原理框图；

图2为本发明图像处理系统的结构原理框图。

图中，1中央处理模块、2红外线热成像仪、3图像处理系统、31热成像接收模块、32A/D转换模块、33温度数据生成模块、34温度数值分析模块、4温度数据发送模块、5温度数值分析对比系统、51前时间戳数据提取模块、52前后时间戳数据接收模块、53温度数据分析对比模块、54分析对比结果发送模块、6数据存储库、7显示单元、8实时计时单元、9人员操作报警模块、10电源模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种红外转炉下渣检测系统，包括中央处理模块1，中央处理模块1的输出端与红外线热成像仪2的输入端连接，且红外线热成像仪2的输出端与图像处理系统3的输入端连接，图像处理系统3包括热成像接收模块31、A/D转换模块32、温度数据生成模块33和温度数值分析模块34，热成像接收模块31的输出端与A/D转换模块32的输入端连接，且A/D转换模块32的输出端与温度数据生成模块33的输入端连接，温度数据生成模块33的输出端与温度数值分析模块34的输入端连接，由于转炉炼钢的钢水温度在1500℃-1750℃左右，出钢口的辐射亮度非常高，人眼基本无法辨识，普通摄像头也无法识别，只能通过高温红外线热成像仪2成像才能够看清出钢口的运行状况，图像处理系统3的输出端与温度数据发送模块4的输入端连接，且温度数据发送模块4的输出端与中央处理模块1的输入端连接，中央处理模块1与温度数值分析对比系统5实现双向连接，且温度数值分析对比系统5与数据存储库6实现双向连接，数据存储库6与中央处理模块1实现双向连接，温度数值分析对比系统5包括前时间戳数据提取模块51、前后时间戳数据接收模块52、温度数据分析对比模块53和分析对比结果发送模块54，前时间戳数据提取模块51的输出端与前后时间戳数据接收模块52的输入端连接，前后时间戳数据接收模块52的输出端与温度数据分析对比模块53的输入端连接，且温度数据分析对比模块53的输出端与分析对比结果发送模块54的输入端连接，在出钢口使用初期，出钢口比较干净，基本没有什么钢渣附着，而且出钢口尚未侵蚀，出钢钢流较细，转炉内部钢水流出比较均匀，不会产生旋涡，也不容易夹带出钢渣影响钢水质量，而在出钢口使用中后期由于出钢口的侵蚀氧化、钢水高温冲刷等等原因导致出钢口会损耗孔径变大，孔径磨损变形，钢流变粗，出钢口附着钢渣，在此状态下出钢速度过快容易造成卷渣，钢渣夹带，影响钢水质量，而且钢水流出过快会对转炉的炉衬侵蚀产生影响，影响转炉内部炉衬的维护保养周期，据统计在正常使用无保养的情况下，出钢口使用初期，一个300顿的转炉出完一炉钢水基本耗时9-10分钟左右，而在出钢口使用末期则只需要5-6分钟就可以出完一炉钢水，所以出钢口的好坏对转炉出钢的影响是非常大的，中央处理模块1的输出端与显示单元7的输入端连接，且显示单元7的输入端与红外线热成像仪2的输出端连接，中央处理模块1与实时计时单元8实现双向连接，且中央处理模块1与人员操作报警模块9实现双向连接，中央处理模块1的输入端与电源模块10的输出端电性连接，且电源模块10的输出端分别与红外线热成像仪2、温度数据发送模块4和温度数值分析对比系统5的输入端电性连接，根据数据统计分析指导，钢厂可以有计划有针对性的对出钢口进行维护保养，以前是定时周期性保养维护，维护补口的好坏都是根据经验来判断的，人为因素影响很大，有时候保养不及时，保养不到位的问题依然无法有效延长转炉出钢口的寿命，而现在通过转炉红外监控系统，能够清晰有效的看到转炉出钢口的真实运行状况，做到及时保养维护，有针对性的修补出钢口，且保证修复到位，同时保证在使用过程中能够及时清理附着在出钢口的钢渣，红外线热成像仪2对转炉出钢口的高温热成像，通过图像识别算法计算分析得出具有指导意义的维护数据给到转炉厂的现场技术人员后，现场作业人员制定定时定量的维修保养计划，执行三个月后，发现精准有效的保养大大提高的转炉出钢口的使用寿命，平均达到300炉次的使用水平，不紧节省了设备成本，而且还保证了生产质量，为转炉炼钢厂创造了明显的经济效益。

使用时，先通过电源模块10分别使红外线热成像仪2、温度数据发送模块4、中央处理模块1和温度数值分析对比系统5通电，然后工作人员可通过人员操作报警模块9向温度数值分析对比系统5的温度数据分析对比模块53内输入标准差范围值，之后工作人员可通过中央处理模块1控制红外线热成像仪2开始对外界钢水、钢渣和出钢口的温度进行热成像拍摄，并将拍摄的图像分别传送至图像处理系统3和显示单元7内，图像处理系统3内的热成像接收模块31接收到图像之后，将热成像通过A/D转换模块32转换成数据信息，并通过温度数值生成模块33生成温度数值，之后通过温度数值分析模块34进行分析，之后通过温度数据发送模块4传送至中央处理模块1，中央处理模块1再将生产的温度数值分别传送至数据存储库6和温度数值分析对比系统5内，温度数值分析对比系统5内的前时间戳数据提取模块51可向数据存储库6内提取前时间点生产温度数值，并将提取的前温度数据传送至前后时间戳数据接收模块52内，同时此时的温度数据也传送至前后时间戳数据接收模块52内，之后通过温度数据分析对比模块53可对接收的前后两个温度数据进行求差算法处理，来得到前后温度点的温度差数值，之后分析对比结果发送模块54将分析对比结果传送至中央处理模块1内进行分析，若对比的结果差值较大，中央处理模块1可控制人员操作报警模块9进行报警，来提醒工作人员进行检查，同时显示单元7会显示对比结果，一个检测完成后实时计时单元8会开始计时，达到设定时间后进行再次检测工作，从而实现自动实时检测，这样就完成了该红外转炉下渣检测系统的整个工作过程。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种红外转炉下渣检测系统，包括中央处理模块(1)，其特征在于：所述中央处理模块(1)的输出端与红外线热成像仪(2)的输入端连接，且红外线热成像仪(2)的输出端与图像处理系统(3)的输入端连接，所述图像处理系统(3)包括热成像接收模块(31)、A/D转换模块(32)、温度数据生成模块(33)和温度数值分析模块(34)，所述热成像接收模块(31)的输出端与A/D转换模块(32)的输入端连接，且A/D转换模块(32)的输出端与温度数据生成模块(33)的输入端连接，所述温度数据生成模块(33)的输出端与温度数值分析模块(34)的输入端连接，所述图像处理系统(3)的输出端与温度数据发送模块(4)的输入端连接，且温度数据发送模块(4)的输出端与中央处理模块(1)的输入端连接；

所述中央处理模块(1)与温度数值分析对比系统(5)实现双向连接，且温度数值分析对比系统(5)与数据存储库(6)实现双向连接，所述数据存储库(6)与中央处理模块(1)实现双向连接，所述温度数值分析对比系统(5)包括前时间戳数据提取模块(51)、前后时间戳数据接收模块(52)、温度数据分析对比模块(53)和分析对比结果发送模块(54)，所述前时间戳数据提取模块(51)的输出端与前后时间戳数据接收模块(52)的输入端连接，所述前后时间戳数据接收模块(52)的输出端与温度数据分析对比模块(53)的输入端连接，且温度数据分析对比模块(53)的输出端与分析对比结果发送模块(54)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种红外转炉下渣检测系统，其特征在于：所述中央处理模块(1)的输出端与显示单元(7)的输入端连接，且显示单元(7)的输入端与红外线热成像仪(2)的输出端连接。

3.根据权利要求1所述的一种红外转炉下渣检测系统，其特征在于：所述中央处理模块(1)与实时计时单元(8)实现双向连接，且中央处理模块(1)与人员操作报警模块(9)实现双向连接。

4.根据权利要求1所述的一种红外转炉下渣检测系统，其特征在于：所述中央处理模块(1)的输入端与电源模块(10)的输出端电性连接，且电源模块(10)的输出端分别与红外线热成像仪(2)、温度数据发送模块(4)和温度数值分析对比系统(5)的输入端电性连接。

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