CN110073008A - 高炉出铁口温度测量装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施方案的高炉出铁口温度测量装置可以包括：温度测量单元，所述温度测量单元用于测量高炉出铁口的温度值；比率测量单元，所述比率测量单元用于测量高炉出铁口处的铁水与炉渣之间的比率；以及校正单元，所述校正单元用于通过将对应于该比率的校正温度值应用于由温度测量单元测量的温度值来产生最终温度值。

Description

高炉出铁口温度测量装置
技术领域
本发明涉及高炉出铁口温度测量装置。
背景技术
在炼铁过程的操作条件下快速反映高炉出铁口的精确温度对于高炉的稳定化、生产效率和能量消耗效率是重要的。
根据相关技术，高炉出铁口的温度高到足以改变一些物质的状态，因此难以准确地测量其温度。
发明内容
技术问题
本公开的一方面可以提供能够准确地测量出铁口温度的高炉出铁口温度测量装置。
技术方案
根据本公开的一方面，高炉出铁口温度测量装置包括：温度测量单元，所述温度测量单元用于通过测量高炉出铁口的第一波长辐射能量和第二波长辐射能量以及将第一波长辐射能量和第二波长辐射能量应用于参照发射率比率来测量温度值；相机，所述相机用于获得高炉出铁口的图像；图像处理单元，所述图像处理单元用于通过从图像中识别炉渣和铁水来计算炉渣和铁水的比率；以及校正单元，所述校正单元用于通过将校正温度值应用于由温度测量单元测量的温度值来生成最终温度值，所述校正温度值对应于由图像处理单元计算的比率与参照比率之间的差异，所述参照比率对应于参照发射率比率。
有益效果
根据本公开内容的示例性实施方案，可以在炼铁过程的操作条件下准确测量和快速反映高炉出铁口的温度，并且可以改进高炉的稳定化、生产效率和能量消耗效率。
附图说明
图1是示出根据实施方案的高炉出铁口温度测量装置的视图。
图2是示出可以通过温度测量单元测量的辐射能量的分布的视图。
图3是示出对于炉渣和铁水的各波长的发射率特性的视图。
图4是示出根据炉渣和铁水的比率的发射率比率的视图。
图5是示出根据炉渣和铁水的比率的温度值误差的视图。
图6是示出比率测量单元的视图。
图7是示出相机的捕获图像中的亮度分析的视图。
图8是示出相机的捕获图像中的位置分析的视图。
图9是示出相机的捕获图像中的分析区域的视图。
图10是示出相机的捕获图像中的最大亮度、最小亮度和平均亮度的视图。
具体实施方式
在下文中将参照附图对本公开的实施方案进行描述。然而，本公开可以以许多不同的形式例示，并且不应该被解释为限于本文阐述的具体实施方案。为了清楚起见，附图中所示的部件的形状和尺寸被放大。在整个说明书中，具有基本相同或等同的构造和功能的元件由相同的附图标记指代。
图1是示出根据实施方案的高炉出铁口温度测量装置的视图。
参照图1，根据实施方案的高炉出铁口温度测量装置可以包括温度测量单元110、比率测量单元120和校正单元130。
温度测量单元110可以测量高炉出铁口10的温度值。例如，温度测量单元110可以是测量具有不同波长的辐射能量以生成温度值的双波长温度计。
比率测量单元120可以测量高炉出铁口10的炉渣和铁水的比率。例如，比率测量单元120可以获得高炉出铁口10的图像以及分析图像以测量炉渣和铁水的比率。
校正单元130可以通过将校正温度值应用于由温度测量单元110测量的温度值来生成最终温度值，所述校正温度值对应于由比率测量单元120测量的比率。
存在如下特征：由温度测量单元110测量的温度值不同于根据炉渣和铁水的比率的实际温度。关于该方面，校正单元130对上述特征进行校正，从而生成与由温度测量单元110测量的温度值相比更接近实际温度的最终温度值。因此，可以准确地测量高炉出铁口10的温度。
图2是示出可以通过温度测量单元测量的辐射能量的分布的视图，并且示出了根据特定温度T的黑体的波长λ的辐射能量Eλ,b(λ,T)和根据特定温度T的实际表面的波长λ的辐射能量Eλ(λ,T)。
在此，实际表面的辐射能量Eλ(λ,T)可以被定义为黑体的辐射能量Eλ,b(λ,T)与发射率ελ的乘积。
其中设定了发射率的双波长温度计可以测量在特定温度下第一波长λ1的辐射能量Eλ1和第二波长λ2的辐射能量Eλ2，并且可以生成对应于两种类型的辐射能量之间的差值的温度值。在此，可以根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律设定差值与温度值之间的关系。
在此，该关系可以通过等式1推广。在此，通过将第一波长λ1的发射率ε1除以第二波长λ2的发射率ε2而获得的值可以被定义为发射率比率。
[等式1]
温度测量单元可以测量高炉出铁口的第一波长辐射能量Eλ1和第二波长辐射能量Eλ2，以及可以将参照发射率比率应用于第一波长辐射能量Eλ1和第二波长辐射能量Eλ2以生成温度值。例如，温度测量单元可以将在高炉出铁口的炉渣和铁水的比率为参照比率时的发射率比率设定为参照发射率比率。
另一方面，在高炉出铁口中，出铁开始时的炉渣的比率可能大于出铁结束时的炉渣的比率。因此，可以将参照比率设定为高炉出铁口的出铁中间的平均炉渣的比率。
图3是示出对于炉渣(炉渣)和铁水(钢)的各波长的发射率特性的视图，并且示出了根据炉渣和铁水的各波长的发射率。
在此，炉渣的发射率可以几乎不受波长的影响，而铁水的发射率可能受波长的显著影响。换句话说，炉渣的发射率比率可以接近1，但是铁水的发射率比率可以不接近1。
因此，根据炉渣的发射率和铁水的发射率的反映，等式1可以由等式2表示。在此，m是铁水的发射率、εs是炉渣的发射率、Am是铁水的面积比、As是炉渣的面积比、铁水的面积比和炉渣的面积比之和是1。
[等式2]
图4是示出根据炉渣和铁水的比率的发射率比率的视图，并且示出了根据炉渣的比率(炉渣比率)的总发射率比率(发射率斜率)。
当炉渣的比率较高时，总发射率比率可以变为1，这接近于炉渣的发射率比率。
图5是示出根据炉渣和铁水的比率的温度值误差的视图，并且示出了根据炉渣的比率(炉渣比率)的温度值误差(温度差)。
在此，在温度测量单元中设定的参照发射率比率可以被假设为当炉渣的比率为40％时的发射率比率。
例如，每个炉渣的比率可以对应于温度值误差。校正单元可以生成校正温度值，该校正温度值是对与由比率测量单元测量的比率相对应的温度值误差取负的数(negativenumber)。
例如，当由比率测量单元测量的炉渣的比率与参照比率相比较大时，校正单元可以生成较大的校正温度值，并且当由比率测量单元测量的炉渣的比率与参照比率相比较小时，校正单元可以生成较小的校正温度值。
图6是示出比率测量单元的视图。
参照图6，比率测量单元可以包括相机121、图像处理单元122和控制单元123。
相机121可以获得高炉出铁口10的图像。例如，相机121可以是能够每秒捕获200次图像的高速相机，并且可以具有变焦功能。
图像处理单元122可以通过从图像中识别炉渣和铁水来计算比率。例如，图像处理单元122可以实现为包括处理器、存储器、输入装置、输出装置和通信连接的计算环境。
控制单元123可以基于图像处理单元122的图像分析结果来控制相机121的捕获范围。例如，控制单元123可以通过控制相机121的透镜来调整捕获范围的大小，并且可以通过驱动相机121来调整捕获范围的位置。
图7是示出相机的捕获图像中的亮度分析的视图，并且示出了图像的实例、示出根据图像位置的亮度的图的实例、第一参照亮度(阈值1)的实例、第二参照亮度(阈值2)的实例以及对应于炉渣与铁水之间的边界点的亮度的实例。
例如，包括在比率测量单元中的图像处理单元可以计算图像中亮度高于第一参照亮度和第二参照亮度的像素相对于图像中亮度高于第一参照亮度且低于第二参照亮度的像素的比率。
例如，包括在比率测量单元中的图像处理单元可以将图像中亮度低于第一参照亮度(阈值1)的像素组识别为背景，可以将图像中亮度高于第一参照亮度(阈值1)且低于第二参照亮度(阈值2)的像素组识别为铁水，可以将图像中亮度高于第一参照亮度和第二参照亮度(阈值1和阈值2)的像素组识别为炉渣。
在此，上文和下文描述的像素不仅可以包括单个像素，而且可以包括包含彼此相邻的多个像素的像素组。
图8是示出相机的捕获图像中的位置分析的视图，并且示出了图像的实例以及在图像中设定的参照线1至参照线3的实例。
例如，包括在比率测量单元中的控制单元可以根据对应于图像中的背景的暗区域中的整体位置来调整相机的捕获范围。图像可以被划分为参照线1下方的区域、参照线1与参照线2之间的区域、参照线2与参照线3之间的区域以及参照线3上方的区域。随着参照线1下方的区域中的暗区域的比率与参照线3上方的区域中的暗区域的比率之间的差增大，控制单元可以允许相机的捕获范围更多地移动。
另一方面，可以基于图像处理单元的分析结果来设定参照线1至参照线3。例如，可以基于炉渣或铁水与图像中的背景之间的边界的整体位置来设定参照线1至参照线3。然后，可以将参照线2设定在参照线1至参照线3的中心线处。参照线2可以被用于设定以下描述的分析区域。
图9是示出相机的捕获图像中的分析区域的视图，并且示出了图像的实例以及在图像中设定的分析区域的实例。
例如，包括在比率测量单元中的图像处理单元可以将分别对应于背景的暗区域的边界的位置设定为参照线1和参照线3，可以在参照线1与参照线3之间设定参照线2，可以设定包括部分参照线2的分析区域；可以计算分析区域中亮度高于第二参照亮度的像素相对于分析区域中亮度低于第二参照亮度的像素的比率。
因此，可以减少图像处理单元的图像处理所需的时间，并且可以容易地实现图像密集分析以提高图像处理单元的分析准确度。
另一方面，可以从基本上不包括亮度低于第一参照亮度的像素的区域中任意选择分析区域，而不需要设定参照线1至参照线3。
图10是示出相机的捕获图像中的最大亮度、最小亮度和平均亮度的视图，并且示出了根据图像的位置的铁水的亮度、图像的亮度和炉渣的亮度。
例如，包括在比率测量单元中的图像处理单元可以根据图像的最大亮度、最小亮度和平均亮度中至少之一来设定第一参照亮度和第二参照亮度。
由相机获得的图像的整体亮度可以根据高炉出铁口的环境而变化。整体亮度可以反映在最大亮度、最小亮度和平均亮度中。
因此，尽管高炉出铁口的环境灵活，但是根据实施方案的高炉出铁口温度测量装置可以准确地测量高炉出铁口的温度。
尽管上面已经示出和描述了示例性实施方案，但是对于本领域技术人员来说明显的是，在不脱离如由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行修改和改变。

Claims (8)

1.一种高炉出铁口温度测量装置，包括：
温度测量单元，所述温度测量单元用于通过测量高炉出铁口的第一波长辐射能量和第二波长辐射能量以及将参照发射率比率应用于所述第一波长辐射能量和所述第二波长辐射能量来测量温度值；
相机，所述相机用于获得所述高炉出铁口的图像；
图像处理单元，所述图像处理单元用于通过从所述图像中识别炉渣和铁水来计算所述炉渣和所述铁水的比率；以及
校正单元，所述校正单元用于通过将校正温度值应用于由所述温度测量单元测量的温度值来生成最终温度值，所述校正温度值对应于由所述图像处理单元计算的比率与参照比率之间的差异，所述参照比率对应于所述参照发射率比率。
2.根据权利要求1所述的高炉出铁口温度测量装置，其中当所述高炉出铁口中所述炉渣的量与所述铁水相比更大时，所述校正单元生成所述校正温度值使得所述最终温度值更高。
3.根据权利要求1所述的高炉出铁口温度测量装置，其中所述图像处理单元计算所述图像中亮度高于第一参照亮度和第二参照亮度的像素相对于所述图像中亮度高于所述第一参照亮度且低于所述第二参照亮度的像素的比率。
4.根据权利要求1所述的高炉出铁口温度测量装置，其中所述图像处理单元将所述图像中亮度低于第一参照亮度的像素组识别为背景，将所述图像中亮度高于所述第一参照亮度且低于第二参照亮度的像素组识别为所述铁水，以及将所述图像中亮度高于所述第一参照亮度和所述第二参照亮度的像素组识别为所述炉渣。
5.根据权利要求1所述的高炉出铁口温度测量装置，其中所述图像处理单元将所述图像中亮度低于第一参照亮度像素组识别为背景，将所述图像中分别对应于所述背景的边界的位置设定为参照线1和参照线3，在所述图像中在所述参照线1与所述参照线3之间设定参照线2，在所述图像中设定包括部分所述参照线2的分析区域，计算所述分析区域中亮度高于所述第二参照亮度的像素相对于所述分析区域中亮度低于所述第二参照亮度的像素的比率。
6.根据权利要求4所述的高炉出铁口温度测量装置，还包括控制单元，所述控制单元用于基于所述图像中所述背景的位置或所述图像中所述背景的比率来控制所述相机的捕获范围。
7.根据权利要求3所述的高炉出铁口温度测量装置，其中所述图像处理单元根据所述图像的最大亮度、最小亮度和平均亮度中至少之一来设定所述第一参照亮度和所述第二参照亮度。
8.根据权利要求5所述的高炉出铁口温度测量装置，其中所述图像处理单元根据所述图像的最大亮度、最小亮度和平均亮度中至少之一来设定所述第一参照亮度和所述第二参照亮度。
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