CN110110429B - 一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法 - Google Patents
一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，属于冶金轧钢技术领域。它包括在钢坯上进行氧化铁皮采集、根据氧化铁皮的厚度使用扫描仪扫描成像的方法、将扫描形成的图像进行区域分割、氧化铁皮面积计算方法和氧化烧损率计算。本发明能实现钢坯氧化烧损率快速、准确的测定，解决了通过氧化铁皮间接测定钢坯氧化烧损率方法中需要使用氧化铁皮厚度、容重参数，导致氧化烧损率测定不准的问题，具有方法简便、设计合理、易于实施的优点。
Description
技术领域
本发明属于冶金轧钢技术领域，更具体地说，涉及一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法。
背景技术
目前，为了降低能耗，降低成本，改善金属及合金的加工工艺性能，以及提高生产效率，加快轧制速度，许多钢坯都需要对其进行热轧工艺。热轧工艺中，对轧钢加热炉钢坯加热过程中，不可避免地产生钢坯氧化烧损，钢坯氧化烧损直接影响轧钢生产成材率和生产成本，为此，需要对钢坯的氧化烧损率测定，以便对钢坯氧化烧损控制。一般有三种测定氧化烧损率的方法，称重法、试块法和氧化铁皮间接测量法。
称重法：采用加热前对钢坯称重，加热后，去除氧化铁皮再次称重，得出减少重量，计算钢坯氧化烧损率的方法；还可以采用一批钢坯加热前称重，减去其轧制成品重量并计算氧化烧损率的方法。使用称重法对氧化烧损率进行测量和计算的方法，需要行车来回吊运钢坯称重，彻底清理热轧后钢坯表面氧化铁皮，费时费力，检测费用高，影响正常生产。而且由于钢坯称重仪器测量精度的影响，氧化烧损率测定结果误差大。
试块法：利用与钢坯同钢种材质制作的小试块测定氧化烧损率，将同钢种试块随钢坯入炉加热，通过试块加热前和加热后去除氧化铁皮的重量计算氧化烧损率，再按与钢坯的比表面积计算钢坯氧化烧损率。由于试块放置于钢坯表面，体积小升温速度比钢坯快，其氧化烧损往往高于钢坯，测定钢坯氧化烧损率偏高。
氧化铁皮间接测量法：通过测定氧化铁皮厚度，结合氧化铁皮容重和含铁量推算钢坯氧化烧损率。由于一块氧化铁皮上厚度变化较大，氧化铁皮样本平均厚度检测误差较大，氧化铁皮中氧化物各成分的比例变化和因存在气孔，疏松程度的不同，其容重变化较大，以及氧化铁皮中的含铁量存在变化。通过氧化铁皮厚度间接计算钢坯氧化烧损率，往往不能准确反映钢坯实际氧化烧损情况。
经检索，中国专利申请号为201210272950.0，申请日为2012.08.02的“一种测量钢坯氧化烧损率的装置及方法”其试块悬在钢坯上，升温速率必然比钢坯表面快，温度高，氧化烧损高于钢坯。又如，中国专利申请号为200910076136.X，申请日为2009.01.07的“一种钢坯氧化烧损的测定方法”，其利用同钢种小型样坯氧化烧损测试，将同种小样坯与大型目标钢坯同炉加热，通过小样坯氧化烧损率测定与目标钢坯的比表面积计算，确定目标钢坯的钢化烧损率。
上述两篇文献都利用试块法测定钢坯的氧化烧损率，两种都存在如下问题，放置的试块数量有限，不能反映整个钢坯氧化烧损情况，而且需要采用与钢坯同钢种材质制作试块。因此，用试块法检测钢坯氧化烧损率存在局限性。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有测定钢坯氧化烧损率的方法不能准确的反映钢坯实际氧化烧损率的问题，本发明提供一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，其可实现钢坯氧化烧损率快速、准确的测定，解决了氧化铁皮间接测定钢坯氧化烧损率的方法中需要使用氧化铁皮厚度、容重参数，导致氧化烧损率测定不准的问题。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，包括以下步骤：
A、钢坯氧化铁皮样本采集，根据钢坯的断面和形状选择氧化铁皮样本数量N，并对采集的N个氧化铁皮样本分别进行编号；
B、扫描仪参数设定，设定扫描仪长度L、宽度W二维扫描尺寸，扫描仪扫描面积sb作为标定面积，对应的像素量为Lp×Wp；
C、用游标卡尺测量氧化铁皮样本厚度，样本厚度≤1mm，按步骤D扫描为图像；样本厚度＞1mm，按步骤E扫描为图像；
D、氧化铁皮样本直接放到扫描仪上扫描；
E、将氧化铁皮样本放置于纯色垫板上，用笔沿着氧化铁皮样本边界描绘出氧化铁皮样本轮廓，将描绘有氧化铁皮样本轮廓的垫板或纸置于扫描仪中扫描成图像；
F、将扫描图像中的氧化铁皮样本面积与背景分割，按照步骤D获取的扫描图像采用阈值分割法将氧化铁皮样本面积与背景分割，按照步骤E获取的扫描图像采用边缘检测法将氧化铁皮样本面积与背景分割；
G、计算氧化铁皮面积部分的像素数量Mi，下标i为氧化铁皮样本编号，计算氧化铁皮样本的面积si；
H、使用称重仪器对氧化铁皮样本称重，重量记为wi；
I、按《GB/T223.7-2002铁粉铁含量的测定重铬酸钾滴定法》标准的重铬酸钾滴定法测定氧化铁皮样本的含铁量ai；
J、对钢坯称重，或按钢坯体积计算钢坯重量P，按钢坯几何尺寸计算钢坯表面积S；
K、根据上述的数据计算单位面积烧损量δi、样本氧化烧损率ηi以及钢坯氧化烧损率η。
作为本发明优选的方案，所述的步骤A中氧化铁皮样本采集数量N＝3时，从钢坯两端及中间位置各采集一个，为进一步提高钢坯氧化烧损检测准确性，可根据钢坯的断面和形状，增加样本采集数量，选择具有代表性的氧化铁皮样本，即N≥3，单个氧化铁皮样本面积≥200cm2。
作为本发明优选的方案，所述的步骤B中扫描仪分辨率γ≥72dpi，其扫描仪扫描方式为彩色扫描模式、黑白二值扫描模式或灰度扫描模式。
作为本发明优选的方案，所述的步骤D中，扫描时，扫描仪扫描方式为黑白二值扫描模式，样本表面覆盖白色盖板；扫描仪扫描方式为彩色扫描模式或灰度扫描模式，样本表面覆盖纯色盖板，且纯色盖板颜色与氧化铁皮样本颜色存在色差；扫描仪玻璃与氧化铁皮样本之间放置有透明薄膜。
作为本发明优选的方案，所述的步骤E中，所述的步骤E中，扫描时，扫描仪扫描方式为黑白二值扫描模式，纯色垫板为白色；扫描仪扫描方式为彩色扫描模式或灰度扫描模式，纯色垫板颜色与氧化铁皮样本颜色存在色差。
作为本发明优选的方案，所述的步骤G中对于扫描仪分辨率γ已知的扫描图像，氧化铁皮样本的面积si的计算公式为：
作为本发明优选的方案，所述的步骤G中对于无法获知分辨率γ的扫描图像，氧化铁皮样本的面积si的计算公式为：
作为本发明优选的方案，所述的步骤K中样本钢坯单位面积烧损量δi的计算公式为：
作为本发明优选的方案，所述的步骤K中样本氧化烧损率ηi的计算公式为：
作为本发明优选的方案，所述的步骤K中钢坯氧化烧损率η的计算公式为：
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，可以实现钢坯氧化烧损率快速、准确的测定，测定方法简单易行，避免现有钢坯氧化烧损率测定的称重法过于繁琐、劳动强度大、影响正常轧钢生产、氧化烧损率测定误差大的问题；也不必寻找与被测定钢坯相同的材质制作试块，运用试块法测定钢坯氧化烧损率；解决了氧化铁皮间接测定钢坯氧化烧损率的方法中需要使用氧化铁皮厚度、容重参数，导致氧化烧损率测定不准的问题；
(2)本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，在进行钢坯氧化铁皮样本的采集时，可根据钢坯的断面和形状选择具有代表性的氧化铁皮样本，板坯或方坯可等距离选取或按照断面形状进行选取，不规则钢坯根据钢坯断面以及形状选择能够反映钢坯实际氧化烧损率的样本，并且选取较多数量的样本，样本数量较少时，计算结果的偶然性较大，不能反映钢坯的实际氧化烧损率，每一个样本的氧化铁皮面积也应当适当，样本面积过小，计算误差大，经过大量实验和计算得到，氧化铁皮样本采集数量N≥3，单个氧化铁皮样本面积≥200cm2，能够解决上述的问题；
(3)本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，对扫描仪进行参数设定，设定扫描仪长度L、宽度W二维扫描尺寸，扫描仪扫描面积sb作为标定面积，对应的像素量为Lp×Wp，扫描仪分辨率γ≥72dpi，为确保扫描仪扫描的精度，扫描仪分辨率γ值需要在一定范围内，经实际测算得到扫描仪分辨率γ≥72dpi时，扫描得到的图像精度对于后续的计算精度影响在可控制范围内；
(4)本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，对氧化铁皮样本厚度进行测量，在进行扫描时，由于样本厚度会在扫描得到的图像上留下阴影，为了减少样本厚度对样本面积的影响，在实际测算中总结得到，样本厚度≤1mm，样本厚度对样本面积的影响在可控范围内，对于氧化烧损率的计算精度影响较小，氧化铁皮样本可直接放到扫描仪上扫描，样本厚度＞1mm，为减小样本厚度对氧化烧损率的计算精度影响，需要将氧化铁皮样本放置于纯色垫板上，用笔沿着氧化铁皮样本边界描绘出氧化铁皮样本轮廓，将描绘有氧化铁皮样本轮廓的垫板置于扫描仪中扫描成图像；
(5)本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，扫描仪扫描方式为彩色扫描模式、灰度模式和黑白二值模式，根据需要选择适应的扫描模式，黑白二值扫描模式图像上，每个像素点只有两种可能，即为黑色和白色，便于分辨和使用，彩色扫描模式和灰度扫描模式图像上，颜色相对于黑白二值扫描较为丰富，可适用于较为复杂分辨的需要；
(6)本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，氧化铁皮样本直接放到扫描仪上扫描时，扫描仪扫描方式为黑白二值扫描模式，样本表面覆盖白色盖板，由于黑白二值扫描模式图像只有黑白两种颜色，氧化铁皮样本为不是白色，扫描之后为黑色，故需要白色背景，使用白色盖板；扫描仪扫描方式为灰度扫描模式，样本表面覆盖纯色盖板，且纯色盖板颜色与氧化铁皮样本颜色不同，彩色扫描模式和灰度扫描模式只需要背景色与氧化铁皮样本颜色不相同即可；扫描仪玻璃与氧化铁皮样本之间放置有透明薄膜，避免氧化铁皮样本磨损刮花扫描仪玻璃，且透明薄膜对于扫描过程不会有影响；
(7)本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，将氧化铁皮样本在纯色垫板上描绘处轮廓，并对纯色垫板进行扫描时，扫描仪扫描方式为黑白二值扫描模式，纯色垫板为白色；扫描仪扫描方式为彩色扫描模式、灰度扫描模式，纯色垫板颜色与氧化铁皮样本颜色不同，方便使用；
(8)本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，氧化铁皮样本直接扫描获取图像的采用阈值分割法将氧化铁皮样本面积与背景分割，氧化铁皮样本描绘轮廓后进行扫描的采用边缘检测法将氧化铁皮样本面积与背景分割；阈值分割法是一种基于区域的图像分割技术，把图像象素点分为若干类，实现简单、计算量小、性能较稳定，极大的压缩数据量，而且也大大简化了分析和处理步骤；边缘检测法大幅度地减少了数据量，并且剔除了可以认为不相关的信息，保留了图像重要的结构属性，适应于本发明的扫描需要；
(9)本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，针对扫描仪已知分辨率γ和未知分辨率γ的两种情况，提供两种计算公式，已知扫描仪分辨率γ，计算公式简单易计算，未知分辨率γ，提供了通用的计算公式，提高了计算方法的适用性，更加易于使用；
(10)本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，对于计算单位面积烧损量δi、样本氧化烧损率ηi以及钢坯氧化烧损率η的公式，是经过推导得到，并经过大量的实验进行验证为可行的，并且计算所得氧化烧损率的相对精度较高，便于使用，并推广到实际生产中进行氧化烧损率的测算；
(11)本发明计算简单，设计合理，易于使用。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法流程示意图。
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
实施例1
如图1所示，本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，包括以下步骤：
A、钢坯氧化铁皮样本采集，根据钢坯的断面和形状选择氧化铁皮样本数量N，并对采集的N个氧化铁皮样本分别进行编号。在进行钢坯氧化铁皮样本的采集时，可根据钢坯的断面和形状选择具有代表性的氧化铁皮样本，板坯或方坯可等距离选取，不规则钢坯根据钢坯断面以及形状选择能够反映钢坯实际氧化烧损率的样本，并且选取较多数量的样本，样本数量较少时，计算结果的偶然性较大，不能反映钢坯的实际氧化烧损率，每一个样本的氧化铁皮面积也应当适当，样本面积过小，计算误差大，经过大量实验和计算得到，氧化铁皮样本采集数量N≥3，单个氧化铁皮样本面积≥200cm2，能够解决上述的问题。
B、扫描仪参数设定，设定扫描仪长度L、宽度W二维扫描尺寸，扫描仪扫描面积sb作为标定面积，对应的像素量为Lp×Wp。扫描仪分辨率γ≥72dpi，为确保扫描仪扫描的精度，扫描仪分辨率γ值需要在一定范围内，经实际测算得到扫描仪分辨率γ≥72dpi时，扫描得到的图像精度对于后续的计算精度影响在可控制范围内。扫描仪扫描方式为彩色扫描模式、黑白二值扫描模式或灰度扫描模式，根据需要选择适应的扫描模式，黑白二值扫描模式图像上，每个像素点只有两种可能，即为黑色和白色，便于分辨和使用，彩色扫描模式和灰度扫描模式图像上，颜色相对于黑白二值扫描较为丰富，可适用于较为复杂分辨的需要。
C、用游标卡尺测量氧化铁皮样本厚度，样本厚度≤1mm，按步骤D扫描为图像；样本厚度＞1mm，按步骤E扫描为图像。在进行扫描时，由于样本厚度会在扫描得到的图像上留下阴影，为了减少样本厚度对样本面积的影响，在实际测算中总结得到，样本厚度≤1mm，样本厚度对样本面积的影响在可控范围内，对于氧化烧损率的计算精度影响较小，氧化铁皮样可本直接放到扫描仪上扫描，样本厚度＞1mm，为减小样本厚度对氧化烧损率的计算精度影响，需要将氧化铁皮样本放置于纯色垫板上，用笔沿着氧化铁皮样本边界描绘出氧化铁皮样本轮廓，将描绘有氧化铁皮样本轮廓的垫板置于扫描仪中扫描成图像。
D、氧化铁皮样本直接放到扫描仪上扫描时，扫描仪扫描方式为黑白二值扫描模式，样本表面覆盖白色盖板，由于黑白二值扫描模式图像只有黑白两种颜色，氧化铁皮样本为不是白色，扫描之后为黑色，故需要白色背景，使用白色盖板。扫描仪扫描方式为彩色扫描模式或灰度扫描模式，样本表面覆盖纯色盖板，且纯色盖板颜色与氧化铁皮样本颜色不同，灰度扫描模式只需要背景色与氧化铁皮样本颜色不相同即可。扫描仪玻璃与氧化铁皮样本之间放置有透明薄膜，避免氧化铁皮样本磨损刮花扫描仪玻璃，且透明薄膜对于扫描过程不会有影响。
E、将氧化铁皮样本放置于纯色垫板上，用笔沿着氧化铁皮样本边界描绘出氧化铁皮样本轮廓，将描绘有氧化铁皮样本轮廓的垫板置于扫描仪中扫描成图像。扫描仪扫描方式为黑白二值扫描模式，纯色垫板为白色。扫描仪扫描方式为彩色扫描模式或灰度扫描模式，纯色垫板颜色与氧化铁皮样本颜色不同，方便使用。
F、将扫描图像中的氧化铁皮样本面积与背景分割，按照步骤D获取的扫描图像采用阈值分割法将氧化铁皮样本面积与背景分割，按照步骤E获取的扫描图像采用边缘检测法将氧化铁皮样本面积与背景分割。
阈值分割法：阈值分割法是一种基于区域的图像分割技术，原理是把图像象素点分为若干类。图像阈值化分割是一种传统的最常用的图像分割方法，因其实现简单、计算量小、性能较稳定而成为图像分割中最基本和应用最广泛的分割技术。它特别适用于目标和背景占据不同灰度级范围的图像。它不仅可以极大的压缩数据量，而且也大大简化了分析和处理步骤，因此在很多情况下，是进行图像分析、特征提取与模式识别之前的必要的图像预处理过程。图像阈值化的目的是要按照灰度级，对像素集合进行一个划分，得到的每个子集形成一个与现实景物相对应的区域，各个区域内部具有一致的属性，而相邻区域不具有这种一致属性。这样的划分可以通过从灰度级出发选取一个或多个阈值来实现。
边缘检测法：图像边缘检测大幅度地减少了数据量，并且剔除了可以认为不相关的信息，保留了图像重要的结构属性。有许多方法用于边缘检测，它们的绝大部分可以划分为两类：基于查找一类和基于零穿越的一类。基于查找的方法通过寻找图像一阶导数中的最大和最小值来检测边界，通常是将边界定位在梯度最大的方向。基于零穿越的方法通过寻找图像二阶导数零穿越来寻找边界，通常是Laplacian过零点或者非线性差分表示的过零点。
G、计算氧化铁皮面积部分的像素数量Mi，下标i为氧化铁皮样本编号，计算氧化铁皮样本的面积si。
对于扫描仪分辨率γ已知的扫描图像，氧化铁皮样本的面积si的计算公式为：
对于无法获知分辨率γ的扫描图像，氧化铁皮样本的面积si的计算公式为：
针对扫描仪已知分辨率γ和未知分辨率γ的两种情况，提供两种计算公式，已知扫描仪分辨率γ，计算公式简单易计算，未知分辨率γ，提供了通用的计算公式，提高了计算方法的适用性，更加易于使用。
H、使用称重仪器(天平或精度较高的电子称重仪器)对氧化铁皮样本称重，重量记为wi。
I、按《GB/T 223.7-2002铁粉铁含量的测定重铬酸钾滴定法》标准的重铬酸钾滴定法测定氧化铁皮样本的含铁量ai。
J、对钢坯称重，或按钢坯体积计算钢坯重量P，按钢坯几何尺寸计算钢坯表面积S。
K、根据上述的数据计算单位面积烧损量δi、样本氧化烧损率ηi以及钢坯氧化烧损率η。
样本钢坯单位面积烧损量δi的计算公式为：
样本氧化烧损率ηi的计算公式为：
钢坯氧化烧损率η的计算公式为：
对于计算单位面积烧损量δi、样本氧化烧损率ηi以及钢坯氧化烧损率η的公式，是经过推导得到，并经过大量的实验进行验证为可行的，并且计算所得氧化烧损率的相对精度较高，便于使用，并推广到实际生产中进行氧化烧损率的测算。
上述钢坯氧化烧损率测定与计算方法可以实现钢坯氧化烧损率快速、准确的测定，测定方法简单易行，避免现有钢坯氧化烧损率测定的称重法过于繁琐、劳动强度大、影响正常轧钢生产、氧化烧损率测定误差大的问题；也不必寻找与被测定钢坯相同的材质制作试块，运用试块法测定钢坯氧化烧损率；解决了氧化铁皮间接测定钢坯氧化烧损率的方法中需要使用氧化铁皮厚度、容重参数，导致氧化烧损率测定不准的问题。
实施例2
本实施例与实施例1提供的方法相同，不同之处在于提供了实际生产中对于钢坯氧化烧损率测定和计算的数据，并对本发明进一步解释。
本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，包括以下步骤：
A、钢坯氧化铁皮样本采集，根据钢坯的断面和形状选择氧化铁皮样本数量N，并对采集的N个氧化铁皮样本分别进行编号；氧化铁皮样本采集数量N＝8，单个氧化铁皮样本面积≥200cm2(约1/3的A4纸面积)。
B、扫描仪参数设定，设定扫描仪长度L、宽度W二维扫描尺寸，扫描仪扫描面积sb作为标定面积，对应的像素量为Lp×Wp；扫描仪分辨率γ≥72dpi，其扫描仪扫描方式为黑白二值扫描模式。
C、用游标卡尺测量氧化铁皮样本厚度，样本厚度≤1mm，按步骤D扫描为图像；样本厚度＞1mm，按步骤E扫描为图像。
D、氧化铁皮样本直接放到扫描仪上扫描；扫描时，样本上表面覆盖白色盖板做背景；扫描仪玻璃与氧化铁皮样本之间放置有透明薄膜。
E、将氧化铁皮样本放置于白色垫板上，用笔沿着氧化铁皮样本边界描绘出氧化铁皮样本轮廓，将描绘有氧化铁皮样本轮廓的垫板置于扫描仪中扫描成图像。
F、将扫描图像中的氧化铁皮样本面积与背景分割，按照步骤D获取的扫描图像采用阈值分割法将氧化铁皮样本面积与背景分割，按照步骤E获取的扫描图像采用边缘检测法将氧化铁皮样本面积与背景分割。
G、计算氧化铁皮面积部分的像素数量Mi，下标i为氧化铁皮样本编号，计算氧化铁皮样本的面积si,单位mm2。对于扫描仪分辨率γ已知的扫描图像，氧化铁皮样本的面积si的计算公式为：
对于无法获知分辨率γ的扫描图像，氧化铁皮样本的面积si的计算公式为：
H、使用称重仪器对氧化铁皮样本称重，重量记为wi；
I、按《GB/T 223.7-2002铁粉铁含量的测定重铬酸钾滴定法》标准的重铬酸钾滴定法测定氧化铁皮样本的含铁量ai；
J、对钢坯称重，或按钢坯体积计算钢坯重量P，按钢坯几何尺寸计算钢坯表面积S；
K、根据上述的数据计算单位面积烧损量δi、样本氧化烧损率ηi以及钢坯氧化烧损率η。
样本钢坯单位面积烧损量δi的计算公式为：
样本氧化烧损率ηi的计算公式为：
钢坯氧化烧损率η的计算公式为：
具体为：被测试钢坯尺寸为9700mm×1300mm×230mm，根据钢坯的断面形状及整体形状在加热钢坯不同部位采集8片氧化铁皮样本，按上述测定方式对氧化铁皮样品扫描、称重，应用matlab软件对扫描图像计算分析，计算结果见表1，测得的钢坯氧化烧损率为0.79％。
表1钢坯氧化烧损率测定分析
实施例3
本实施例与实施例1提供的方法相同，不同之处在于提供了实际生产中对于钢坯氧化烧损率测定和计算的数据，并对本发明进一步解释。
本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，包括以下步骤：
A、钢坯氧化铁皮样本采集，根据钢坯的断面和形状选择氧化铁皮样本数量N，并对采集的N个氧化铁皮样本分别进行编号；氧化铁皮样本采集数量N＝3，单个氧化铁皮样本面积≥200cm2(约1/3的A4纸面积)。
B、扫描仪参数设定，设定扫描仪长度L、宽度W二维扫描尺寸，扫描仪扫描面积sb作为标定面积，对应的像素量为Lp×Wp；扫描仪分辨率γ≥72dpi，其扫描仪扫描方式为灰度扫描模式。
C、用游标卡尺测量氧化铁皮样本厚度，样本厚度≤1mm，按步骤D扫描为图像；样本厚度＞1mm，按步骤E扫描为图像。
D、氧化铁皮样本直接放到扫描仪上扫描；扫描时，样本上表面覆盖白纸作为背景；扫描仪玻璃与氧化铁皮样本之间放置有透明薄膜。
E、将氧化铁皮样本放置于白纸上，用笔沿着氧化铁皮样本边界描绘出氧化铁皮样本轮廓，将描绘有氧化铁皮样本轮廓的白纸置于扫描仪中扫描成图像。
F、将扫描图像中的氧化铁皮样本面积与背景分割，按照步骤D获取的扫描图像采用阈值分割法将氧化铁皮样本面积与背景分割，按照步骤E获取的扫描图像采用边缘检测法将氧化铁皮样本面积与背景分割。
G、计算氧化铁皮面积部分的像素数量Mi，下标i为氧化铁皮样本编号，计算氧化铁皮样本的面积si,单位mm2。对于扫描仪分辨率γ已知的扫描图像，氧化铁皮样本的面积si的计算公式为：
对于无法获知分辨率γ的扫描图像，氧化铁皮样本的面积si的计算公式为：
H、使用称重仪器对氧化铁皮样本称重，重量记为wi；
I、按《GB/T 223.7-2002铁粉铁含量的测定重铬酸钾滴定法》标准的重铬酸钾滴定法测定氧化铁皮样本的含铁量ai；
J、对钢坯称重，或按钢坯体积计算钢坯重量P，按钢坯几何尺寸计算钢坯表面积S；
K、根据上述的数据计算单位面积烧损量δi、样本氧化烧损率ηi以及钢坯氧化烧损率η。
样本钢坯单位面积烧损量δi的计算公式为：
样本氧化烧损率ηi的计算公式为：
钢坯氧化烧损率η的计算公式为：
具体为：被测试钢坯尺寸为9700mm×1300mm×230mm，在加热钢坯两端及中间部位采集3片氧化铁皮样本，按上述测定方式对氧化铁皮样品扫描、称重，应用matlab软件对扫描图像计算分析，计算结果见表2，测得的钢坯氧化烧损率为1.02％。
表2钢坯氧化烧损率测定分析
实施例4
本实施例与实施例1提供的方法相同，不同之处在于提供了实际生产中对于钢坯氧化烧损率测定和计算的数据，并对本发明进一步解释。
本发明的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，包括以下步骤：
A、钢坯氧化铁皮样本采集，根据钢坯的断面和形状选择氧化铁皮样本数量N，并对采集的N个氧化铁皮样本分别进行编号；氧化铁皮样本采集数量N＝5，单个氧化铁皮样本面积≥200cm2(约1/3的A4纸面积)。
B、扫描仪参数设定，设定扫描仪长度L、宽度W二维扫描尺寸，扫描仪扫描面积sb作为标定面积，对应的像素量为Lp×Wp；扫描仪分辨率γ≥72dpi，其扫描仪扫描方式为彩色扫描模式。
C、用游标卡尺测量氧化铁皮样本厚度，样本厚度≤1mm，按步骤D扫描为图像；样本厚度＞1mm，按步骤E扫描为图像。
D、氧化铁皮样本直接放到扫描仪上扫描；扫描时，扫描仪扫描方式为彩色扫描模式，样本表面覆盖纯色盖板；且纯色盖板颜色与氧化铁皮有色差；扫描仪玻璃与氧化铁皮样本之间放置有透明薄膜。
E、将氧化铁皮样本放置于纯色垫板上，用笔沿着氧化铁皮样本边界描绘出氧化铁皮样本轮廓，垫板颜色与笔描绘的颜色有色差，将描绘有氧化铁皮样本轮廓的垫板置于扫描仪中扫描成图像。
F、将扫描图像中的氧化铁皮样本面积与背景分割，按照步骤D获取的扫描图像采用阈值分割法将氧化铁皮样本面积与背景分割，按照步骤E获取的扫描图像采用边缘检测法将氧化铁皮样本面积与背景分割。
G、计算氧化铁皮面积部分的像素数量Mi，下标i为氧化铁皮样本编号，计算氧化铁皮样本的面积si,单位mm2。对于扫描仪分辨率γ已知的扫描图像，氧化铁皮样本的面积si的计算公式为：
对于无法获知分辨率γ的扫描图像，氧化铁皮样本的面积si的计算公式为：
H、使用称重仪器对氧化铁皮样本称重，重量记为wi；
I、按《GB/T 223.7-2002铁粉铁含量的测定重铬酸钾滴定法》标准的重铬酸钾滴定法测定氧化铁皮样本的含铁量ai；
J、对钢坯称重，或按钢坯体积计算钢坯重量P，按钢坯几何尺寸计算钢坯表面积S；
K、根据上述的数据计算单位面积烧损量δi、样本氧化烧损率ηi以及钢坯氧化烧损率η。
样本钢坯单位面积烧损量δi的计算公式为：
样本氧化烧损率ηi的计算公式为：
钢坯氧化烧损率η的计算公式为：
具体为：被测试钢坯尺寸为9700mm×1300mm×230mm，根据钢坯的断面形状及整体形状在加热钢坯不同部位采集5片氧化铁皮样本，按上述测定方式对氧化铁皮样品扫描、称重，应用matlab软件对扫描图像计算分析，计算结果见表3，测得的钢坯氧化烧损率为0.93％。
表3钢坯氧化烧损率测定分析
Claims (10)
1.一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、钢坯氧化铁皮样本采集，根据钢坯的断面和形状选择氧化铁皮样本数量N，并对采集的N个氧化铁皮样本分别进行编号；
B、扫描仪参数设定，设定扫描仪长度L、宽度W二维扫描尺寸，扫描仪扫描面积sb作为标定面积，对应的像素量为Lp×Wp；
C、测量氧化铁皮样本厚度，样本厚度≤1mm，按步骤D扫描为图像；样本厚度＞1mm，按步骤E扫描为图像；
D、氧化铁皮样本直接放到扫描仪上扫描；
E、将氧化铁皮样本放置于纯色垫板上，用笔沿着氧化铁皮样本边界描绘出氧化铁皮样本轮廓，将描绘有氧化铁皮样本轮廓的垫板置于扫描仪中扫描成图像；
F、将扫描图像中的氧化铁皮样本面积与背景分割，按照步骤D获取的扫描图像采用阈值分割法将氧化铁皮样本面积与背景分割，按照步骤E获取的扫描图像采用边缘检测法将氧化铁皮样本面积与背景分割；
G、计算氧化铁皮面积部分的像素数量Mi，下标i为氧化铁皮样本编号，计算氧化铁皮样本的面积si；
H、使用称重仪器对氧化铁皮样本称重，重量记为wi；
I、通过化学检测的方法测算氧化铁皮样本的含铁量ai；
J、对钢坯称重，或按钢坯体积计算钢坯重量P，按钢坯几何尺寸计算钢坯表面积S；
K、根据上述的数据计算单位面积烧损量δi、样本氧化烧损率ηi以及钢坯氧化烧损率η。
2.根据权利要求1所述的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，其特征在于：所述的步骤A中氧化铁皮样本采集数量N≥3，单个氧化铁皮样本面积≥200cm2。
3.根据权利要求2所述的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，其特征在于：所述的步骤B中扫描仪分辨率γ≥72dpi，其扫描仪扫描方式为彩色扫描模式、黑白二值扫描模式或灰度扫描模式。
4.根据权利要求3所述的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，其特征在于：所述的步骤D中，扫描时，扫描仪扫描方式为黑白二值扫描模式，样本表面覆盖白色盖板；扫描仪扫描方式为彩色扫描模式或灰度扫描模式，样本表面覆盖纯色盖板，且纯色盖板颜色与氧化铁皮样本颜色存在色差；扫描仪玻璃与氧化铁皮样本之间放置有透明薄膜。
5.根据权利要求3所述的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，其特征在于：所述的步骤E中，扫描时，扫描仪扫描方式为黑白二值扫描模式，纯色垫板为白色；扫描仪扫描方式为彩色扫描模式或灰度扫描模式，纯色垫板颜色与氧化铁皮样本颜色存在色差。
6.根据权利要求3所述的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，其特征在于：所述的步骤G中对于扫描仪分辨率γ已知的扫描图像，氧化铁皮样本的面积si的计算公式为：
7.根据权利要求3所述的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，其特征在于：所述的步骤G中对于无法获知分辨率γ的扫描图像，氧化铁皮样本的面积si的计算公式为：
8.根据权利要求6或7所述的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，其特征在于：所述的步骤K中样本钢坯单位面积烧损量δi的计算公式为：
9.根据权利要求8所述的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，其特征在于：所述的步骤K中样本氧化烧损率ηi的计算公式为：
10.根据权利要求9所述的一种钢坯氧化烧损率测定与计算方法，其特征在于：所述的步骤K中钢坯氧化烧损率η的计算公式为：
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