CN109852765A - 一种钢水包底吹氩智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢水包底吹氩智能控制方法，对吹氩强度进行分类，对吹氩强度进行量化界定，根据吹氩强度的量化界定，对不同钢种不同阶段吹氩拟定吹氩曲线，氩气通入钢包并通过图像捕捉系统捕捉图像，图像捕捉系统信息传递到自动控制系统并进行回归分析及底吹氩流量控制，闭环设定。本发明利用钢包底吹偏心布局特点，将图像捕捉系统设置在吹氩上方，采集数据反馈至自动控制系统，自动控制系统中设定了不同钢种底吹曲线，氩气流量控制阀控制连接至自动控制系统，在自动控制系统实现实际底吹效果曲线的回归分析及底吹氩的流量控制。

Description

一种钢水包底吹氩智能控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种钢水包底吹氩智能控制方法。

背景技术

现有钢水包底吹氩，通过调整钢水包底吹氩流量和压力，实现以时间为横坐标的底吹曲线和自动控制。现有钢水底吹氩控制以设定底吹曲线为目标，被动按照底吹曲线进行控制，但因钢水包底吹氩受底吹管线、氩气压力、钢包包况、透气砖、钢水初始温度以及生产节奏等影响，很难确保底吹效果严格按照设定曲线进行。

中国发明专利CN2006101021335的发明专利《精炼炉底吹氩智能控制方法》，将流量传感器、压力传感器、温度传感器测得参数，利用模糊自适应算法的工业计算机完成基本模糊控制级、自适应调整级、过程状态判断级。该发明也只是间接控制流量、压力等参数实现底吹精准控制，但也无法体现闭环和实际吹氩效果。

中国发明专利CN201710215767的发明专利《钢包底吹氩动态自动控制装置及控制方法》，采用氩气流量计算装置、氩气流量控制装置、物料加入信息采集装置、冶炼状态采集装置、纯吹氩时间计算装置、纯吹氩时间计量装置、底吹曲线装置、底吹控制装置以及HMI画面显示装置,实现了吹氩过程的自动控制,减少人工操作。但该发明无法实现对吹氩条件的物理判断，更无法形成吹氩过程智能闭环控制。

中国发明专利CN201611216708的发明专利《一种钢包底吹氩气流量的控制装置和控制方法》，利用摄像头、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，实现钢包底吹氩的自动精确控制,提高了钢水质量。但该发明对钢渣界面图像识别、判定以及过程控制等没有明确的描述。

钢中夹杂物不同工艺阶段具有不同特性，去除夹杂也需要不同的吹氩强度。由于钢水包溶池深，钢液循环带入钢包底部的夹杂和卷入钢液的渣需要一定时间上浮，吹入的氩气泡过小不易排出的夹杂颗粒上浮，即不能提供粘附的基体，使之粘附在气泡表面排入渣中；吹入氩气泡过大易导致钢液面大翻造成能源浪费、钢水卷渣、钢水二次氧化且对钢包耐材冲蚀严重。钢中夹杂物的上浮服从Stokes定律，又由该定律可知20μm的夹杂物在钢液中上浮lm大约需要130min。因此这些小尺寸的夹杂物在浇铸时很难去除。经钢水吹氩一方面通过气泡去除小尺寸的夹杂物，另一方面小尺寸夹杂物相互碰撞、聚集、更快形成大颗粒的夹杂物，使夹杂物迅速上浮排除。所以根据精炼过程不同时间阶段夹杂物形态及工艺需求的不同，底吹效果实现分阶段控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对现有技术存在问题和不足，本发明通过图像识别系统实时监测钢液面波动和钢水亮面变化，根据产品质量要求动态调节和优化精炼过程底吹氩工艺曲线，实现钢水包底吹氩闭环智能控制，高效的均匀钢水温度和化学成分，减少钢种夹杂物数量，提高氩气使用效率，提高钢水质量、降低生产成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钢水包底吹氩智能控制方法，其特征在于，对吹氩强度进行分类，对吹氩强度进行量化界定，根据吹氩强度的量化界定，对不同钢种不同阶段吹氩拟定吹氩曲线，氩气通入钢包并通过图像捕捉系统捕捉图像，图像捕捉系统信息传递到自动控制系统并进行回归分析及底吹氩流量控制，闭环设定。

进一步，所述对吹氩强度进行分类为针对不同类型钢包，对吹氩钢水波动和亮面区，按照吹氩强度：强搅拌、中吹氩、软吹三种方式进行界定，并以此为识别边际，实现钢包底吹氩智能闭环控制。

进一步，所述对吹氩强度进行量化界定为对于150t钢水强搅拌对应的波动和亮面半径为300～500mm；中等搅拌强度对应的吹氩波动和亮面半径为100～300mm；软吹对应的波动和亮面半径为0～100mm。

进一步，所述氩气通入钢包并通过图像捕捉系统捕捉图像，包括以下步骤：

1)氩气通过氩气管线对钢包输入氩气；

2)氩气罐内设置氩气流量控制阀，控制氩气流量；

3)氩气流量控制阀上端连接自动控制系统，自动控制系统上端连接图像捕捉系统，图像捕捉系统对液面进行识别捕捉，有效捕捉分析钢水包液面波动和亮面大小，并通过现行VD液面成像观察设备来观察钢水与液态渣成像对比度。

进一步，所述钢包底为偏心布局设置。

进一步，所述图像捕捉系统在钢包的透气侧上方设置。

进一步，所述图像捕捉系统将信息传递到自动控制系统并进行回归分析，包括以下步骤：

1)将信息反馈至自动控制系统；

2)结合不同钢种设定的底吹氩曲线与实际底吹效果曲线进行回归分析。

进一步，所述闭环设定包括以下步骤：

1)利用实际底吹效果曲线反馈给自动控制系统；

2)通过自动控制系统调整底吹氩流量获得相应的液面波动和亮面大小，即实际底吹氩效果。

进一步，所述钢包底一侧为吹氩集中区，一侧为出钢口。

本发明具有以下有益效果：利用钢包底吹偏心布局特点，将图像捕捉系统设置在吹氩上方，采集数据反馈至自动控制系统，自动控制系统中设定了不同钢种底吹曲线，氩气流量控制阀控制连接至自动控制系统，在自动控制系统实现实际底吹效果曲线的回归分析及底吹氩的流量控制。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的结构俯视图。

其中，1、图像捕捉系统，2、自动控制系统，3、氩气流量控制阀，4、氩气管线，5、钢包，6、吹氩集中区，7、出钢口，8、氩气罐。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1-3所示，一种钢水包底吹氩智能控制方法，此方法包括：一种钢水包底吹氩智能控制方法，其特征在于，对吹氩强度进行分类，对吹氩强度进行量化界定，根据吹氩强度的量化界定，对不同钢种不同阶段吹氩拟定吹氩曲线，氩气通入钢包5并通过图像捕捉系统1捕捉图像，图像捕捉系统1信息传递到自动控制系统2并进行回归分析及底吹氩流量控制，闭环设定。

进一步，所述对吹氩强度进行分类为针对不同类型钢包，对吹氩钢水波动和亮面区，按照吹氩强度：强搅拌、中吹氩、软吹三种方式进行界定，并以此为识别边际，实现钢包底吹氩智能闭环控制。

进一步，所述对吹氩强度进行量化界定为对于150t钢水强搅拌对应的波动和亮面半径为300～500mm；中等搅拌强度对应的吹氩波动和亮面半径为100～300mm；软吹对应的波动和亮面半径为0～100mm。

进一步，所述氩气通入钢包并通过图像捕捉系统1捕捉图像，包括以下步骤：

3)氩气通过氩气管线4对钢包5输入氩气；

4)氩气罐8内设置氩气流量控制阀3，控制氩气流量；

3)氩气流量控制阀3上端连接自动控制系统2，自动控制系统2上端连接图像捕捉系统1，图像捕捉系统1对液面进行识别捕捉，有效捕捉分析钢水包液面波动和亮面大小，并通过现行VD液面成像观察设备来观察钢水与液态渣成像对比度。

进一步，所述钢包底为偏心布局设置。

进一步，所述图像捕捉系统1在钢包5的透气侧上方设置。

进一步，所述图像捕捉系统1将信息传递到自动控制系统2并进行回归分析，包括以下步骤：

2)将信息反馈至自动控制系统2；

2)结合不同钢种设定的底吹氩曲线与实际底吹效果曲线进行回归分析。

进一步，所述闭环设定包括以下步骤：

1)利用实际底吹效果曲线反馈给自动控制系统2；

2)通过自动控制系统2调整底吹氩流量获得相应的液面波动和亮面大小，即实际底吹氩效果。

进一步，所述钢包5底一侧为吹氩集中区6，一侧为出钢口7。

具体实施例如下：

步骤1、对吹氩强度进行分类，针对不同类型钢包，对吹氩钢水波动和亮面区，按照吹氩强度：强搅拌、中吹氩、软吹三种方式进行界定，并以此为识别边际，实现钢包底吹氩智能闭环控制。

步骤2、对吹氩强度进行量化界定，对于150t钢水强搅拌对应的波动和亮面半径为300～500mm；中等搅拌强度对应的吹氩波动和亮面半径为100～300mm；软吹对应的波动和亮面半径为0～100mm。

步骤3、根据吹氩强度的量化鉴定，对不同钢种不同阶段吹氩拟定吹氩曲线。

步骤4、氩气通过氩气管线4对钢包5输入氩气，且钢包5底为偏心布局设置，一侧为吹氩集中区6，另一侧为出钢口7，氩气罐8内设置氩气流量控制阀3，氩气流量控制阀3上端连接自动控制系统2，自动控制系统上端连接图像捕捉系统1，且图像捕捉系统1在钢包5的透气侧上方设置。

步骤5、图像捕捉系统1对液面进行识别捕捉，有效捕捉分析钢水包液面波动和亮面大小，并通过现行VD液面成像观察设备来观察钢水与液态渣成像对比度，并将信息反馈至自动控制系统2。

步骤6、氩气流量控制阀3对氩气流量进行控制。

步骤7、自动控制系统2内设置不同钢种底吹曲线，自动控制系统实现实际底吹效果曲线的回归分析及底吹氩的流量控制。

步骤8、闭环设定，将反馈到自动控制系统2的液面波动和亮面大小与氩气流量实现闭环统一。

步骤9、结合不同钢种设定的底吹氩曲线与实际底吹效果曲线进行回归分析。

步骤10、利用实际底吹效果曲线调整底吹氩流量获得相应的液面波动和亮面大小，即实际底吹氩效果。

本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种钢水包底吹氩智能控制方法，其特征在于：对吹氩强度进行分类，对吹氩强度进行量化界定，根据吹氩强度的量化界定，对不同钢种不同阶段吹氩拟定吹氩曲线，氩气通入钢包并通过图像捕捉系统捕捉图像，图像捕捉系统信息传递到自动控制系统并进行回归分析及底吹氩流量控制，闭环设定。

2.根据权利要求1所述的一种钢水包底吹氩智能控制方法，其特征在于：所述对吹氩强度进行分类为针对不同类型钢包，对吹氩钢水波动和亮面区，按照吹氩强度：强搅拌、中吹氩、软吹三种方式进行界定，并以此为识别边际，实现钢包底吹氩智能闭环控制。

3.根据权利要求1所述的一种钢水包底吹氩智能控制方法，其特征在于：所述对吹氩强度进行量化界定为对于150t钢水强搅拌对应的波动和亮面半径为300～500mm；中等搅拌强度对应的吹氩波动和亮面半径为100～300mm；软吹对应的波动和亮面半径为0～100mm。

4.根据权利要求1所述的一种钢水包底吹氩智能控制方法，其特征在于：所述氩气通入钢包并通过图像捕捉系统捕捉图像，包括以下步骤：

1)氩气通过氩气管线对钢包输入氩气；

2)氩气罐内设置氩气流量控制阀，控制氩气流量；

3)氩气流量控制阀上端连接自动控制系统，自动控制系统上端连接图像捕捉系统，图像捕捉系统对液面进行识别捕捉，有效捕捉分析钢水包液面波动和亮面大小，并通过现行VD液面成像观察设备来观察钢水与液态渣成像对比度。

5.根据权利要求1所述的一种钢水包底吹氩智能控制方法，其特征在于：所述钢包底为偏心布局设置。

6.根据权利要求1所述的一种钢水包底吹氩智能控制方法，其特征在于：所述图像捕捉系统在钢包的透气侧上方设置。

7.根据权利要求1所述的一种钢水包底吹氩智能控制方法，其特征在于：所述图像捕捉系统将信息传递到自动控制系统并进行回归分析，包括以下步骤：

1)将信息反馈至自动控制系统；

2)结合不同钢种设定的底吹氩曲线与实际底吹效果曲线进行回归分析。

8.根据权利要求1所述的一种钢水包底吹氩智能控制方法，其特征在于：所述闭环设定包括以下步骤：

1)利用实际底吹效果曲线反馈给自动控制系统；

2)通过自动控制系统调整底吹氩流量获得相应的液面波动和亮面大小，即实际底吹氩效果。

9.根据权利要求1所述的一种钢水包底吹氩智能控制方法，其特征在于：所述钢包底一侧为吹氩集中区，一侧为出钢口。