CN110926619A - 一种钢包内钢水温度的连续测温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢包内钢水温度的连续测温方法，当钢包内倒入钢水时，计算机系统启动相机摄像系统，安装在透气砖气室内部的光纤通过透气砖的气缝采集钢水辐射进来的红外线，并传输到红外相机镜头成像，计算机系统利用红外热像分析光纤传输过来的影像，得到该影像的温度场分布和温度的最高值，并将温度的最高值显示在操作室的计算机显示屏上。本方法成本低，安全性好，同时节省人工；连续测温，检测温度精度高，可连续检测钢水温度的变化，检测钢水温度的精度可达到±1℃；不仅可以连续测温，而且对生产操作没有任何影响，不需要单独的测温操作和测温时间，可以缩短冶炼周期5‑8分钟，降低生产成本和提高生产产量。
Description
技术领域
本发明涉及冶金检测技术领域，特别涉及一种钢包内钢水温度的连续测温方法。
背景技术
一般炼钢工艺采用转炉或者电炉熔炼钢水后，还需要将钢水倒入到钢包内进行精炼，钢包是储存、运输和精炼钢水的重要工具和容器，钢水需要达到合适的温度和成分才能到连铸平台进行浇注，因此，钢水温度是炼钢和连铸的重要参数和考核指标。一般情况下，由于钢水在储存、运输和精炼过程中，温度都会发生变化，因此需要在不同阶段和时间内，对钢包内的钢水进行多次测温操作。
由于钢包表面覆盖有厚厚的渣层，渣层温度一般低于钢水温度，目前采用的测温方法为：在不同的工位和时间点，采用人工或者机械手插入安装有测温热电偶的测温枪，测温枪需穿过渣层，插入到钢液面下300-400mm深度，利用热电偶测温。
目前采用的测温方式，需要人工安装电偶探头和人工插入测温枪等操作，不仅劳动强度大、安全性差，还需要消耗大量的测温探头，生产成本高；同时由于钢水温度极高，通常在1600℃以上，钢水的高温辐射很强烈，测温过程中钢渣还可能溅出，容易发生烫伤和烧伤事故。此外，由于这种测温方式是间断式测温，每隔十分钟左右需要测一次温度，除了消耗大量的测温探头以外，也无法对钢水温度的连续变化进行精确掌握，钢水温度的控制精度无法满足在线连续的要求。因此，非接触式、连续的自动测温方式和方法一直是冶金工作者孜孜以求的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种钢包内钢水温度的连续测温方法，本方法采用红外热像分析，不需要人工操作，也不需要消耗电偶，成本低，安全性好，同时节省人工；连续测温，检测温度精度高，可连续检测钢水温度的变化，检测钢水温度的精度可达到±1℃；不仅可以连续测温，而且对生产操作没有任何影响，不需要单独的测温操作和测温时间，可以缩短冶炼周期5-8分钟，降低生产成本和提高生产产量。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种钢包内钢水温度的连续测温方法，包括钢包，所述钢包的底部安装有透气砖，在钢包的底端还安装有钢包滑板，所述透气砖的内部开设有透气砖气缝和透气砖气室，在透气砖的内部安装有光纤，所述光纤的外部套接有进气管道，进气管道的底端连接氩气总管，所述光纤的底端部从进气管道内穿透出后连接有红外相机，光纤和进气管道的表面通过管道密封口密封，光纤的顶端位于透气砖气室内，且光纤的顶端和透气砖气缝相连通，光纤的顶端插入至进气管道内并延伸至透气砖的透气砖气室内，保持光纤头部端面对准透气砖出气缝的出气口，通过光纤将钢包内钢水热辐射的信号传输到钢包外部的红外相机，控制该红外相机的计算机系统采用红外热像识别技术，实现钢包内钢水温度的非接触式的连续温度检测；
其钢水温度的测温方法如下：当钢包内倒入钢水时，计算机系统启动相机摄像系统，安装在透气砖气室内部的光纤通过透气砖的气缝采集钢水辐射进来的红外线，并传输到红外相机镜头成像，计算机系统利用红外热像分析光纤传输过来的影像，得到该影像的温度场分布和温度的最高值，并将温度的最高值显示在操作室的计算机显示屏上，该温度即为钢水的温度。
作为本发明的一种优选技术方案，所述光纤为多芯光纤，且光纤的材质为石英，光纤芯数为6-12，光纤直径为6-20mm。
作为本发明的一种优选技术方案，所述透气砖和进气管道相连通。
作为本发明的一种优选技术方案，所述红外相机的测温范围为400-2000℃，红外相机9的镜头视场角为10-55°，所述红外线机和钢包之间间距为5-15米。
作为本发明的一种优选技术方案，所述红外相机的外部安装有防护罩，且防护罩和红外相机均外接水冷循环管，冷却水压力范围为0.2-0.5Mpa，所述防护罩上开设有供于光纤插入的插口。
作为本发明的一种优选技术方案，所述红外相机和计算机系统之间通过USB或者网线连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述光纤在进气管道外的端部从红外相机的防护罩插口插入，且插入后的光纤端面垂直正对红外相机的镜头。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)传统的、采用热电偶测温枪的插入式测温方法需要人工操作，安全性差；需要消耗大量的测温电偶，成本高；本方法采用红外热像分析，不需要人工操作，也不需要消耗电偶，成本低，安全性好，同时节省人工。
(2)传统测温方法是间断性的，对钢包内钢水温度的检测不是连续的，因此钢水温度的控制精度低；本方法是连续测温，检测温度精度高，可连续检测钢水温度的变化，检测钢水温度的精度可达到±1℃。
(3)传统测温方法对正常生产节奏有影响，需要暂停生产操作进行测温，每次测温需要3-5分钟；本方法不仅可以连续测温，而且对生产操作没有任何影响，不需要单独的测温操作和测温时间，可以缩短冶炼周期5-8分钟，降低生产成本和提高生产产量。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体结构示意图；
图中：1、钢包；2、透气砖气缝；3、透气砖；4、透气砖气室；5、管道密封口；6、进气管道；7、光纤；8、氩气总管；9、红外相机；10、计算机系统；11、钢包滑板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种钢包内钢水温度的连续测温方法，包括钢包1，钢包1的底部安装有透气砖3，在钢包1的底端还安装有钢包滑板11，透气砖3的内部开设有透气砖气缝2和透气砖气室4，在透气砖3的内部安装有光纤7，光纤7的外部套接有进气管道6，进气管道6的底端连接氩气总管8，光纤7的底端部从进气管道6内穿透出后连接有红外相机9，光纤7和进气管道6的表面通过管道密封口5密封，光纤7的顶端位于透气砖气室4内，且光纤7的顶端和透气砖气缝2相连通，光纤7的顶端插入至进气管道6内并延伸至透气砖3的透气砖气室4内，保持光纤7头部端面对准透气砖出气缝2的出气口，通过光纤7将钢包1内钢水热辐射的信号传输到钢包1外部的红外相机9，控制该红外相机9的计算机系统10采用红外热像识别技术，实现钢包内钢水温度的非接触式的连续温度检测；
其钢水温度的测温方法如下：当钢包1内倒入钢水时，计算机系统10启动相机摄像系统，安装在透气砖气室4内部的光纤7通过透气砖3的气缝采集钢水辐射进来的红外线，并传输到红外相机9镜头成像，计算机系统10利用红外热像分析光纤传输过来的影像，得到该影像的温度场分布和温度的最高值，并将温度的最高值显示在操作室的计算机显示屏上，该温度即为钢水的温度。
光纤7为多芯光纤，且光纤7的材质为石英，光纤7芯数为6-12，光纤7直径为6-20mm。
透气砖3和进气管道6相连通。
红外相机9的测温范围为400-2000℃，红外相机9的镜头视场角为10-55°，红外线机9和钢包1之间间距为5-15米。
红外相机9的外部安装有防护罩，且防护罩和红外相机9均外接水冷循环管，水冷循环管24小时常开，冷却水压力范围为0.2-0.5Mpa，防护罩上开设有供于光纤7插入的插口。
红外相机9和计算机系统10之间通过USB或者网线连接。
光纤7在进气管道6外的端部从红外相机9的防护罩插口插入，且插入后的光纤7端面垂直正对红外相机9的镜头。
具体的，通常钢包1底部都安装有透气砖3，通过透气砖3进行底部吹气用来搅拌和均匀钢水，透气砖3有很多种类型，一般情况下透气砖3都由中空耐火材料构成，内部结构为：进气管道6、气室和气缝；透气砖3的进气管道6可以与氩气总管8通过插拔连接，氩气总管8上安装有阀门，可以控制管道气体流量的大小；
本发明采取的技术方案为：在钢包透气砖的进气管道6上开设一个密封口，通过该密封口将光纤7插入到进气管道6内，并将光纤7的一端前伸进入透气砖3的气室内，光纤的另一端留在进气管道6密封口外部，光纤7的端面垂直对准相机镜头，当钢水倒入钢,1后，钢包1底部透气系统进行吹气时，在透气砖3的出口气缝与钢水接触的部位会形成一个吹气气室，钢水由于热辐射会发射大量的光线，该光线经过吹气口的缝隙进入到透气砖3的气室内，被埋设在透气砖内的光纤所接受，并传导给外部的红外相机9，由计算机系统10控制的相机通过红外热像比色分析，可以连续检测钢水的温度，当钢包承接钢水时，计算机系统10控制相机启动，开始采集影像，埋设在透气砖气室4内的光纤采集钢水辐射进来的光线和影像，传输到红外相机9镜头处，计算机系统10通过识别和判断该影像区范围，利用红外热像分析技术，分析该影像区域内的温度场分布，并将该区域的最高温度值显示在与相机连接的计算机显示屏上，该方法检测温度的精度为±1℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)传统的、采用热电偶测温枪的插入式测温方法需要人工操作，安全性差；需要消耗大量的测温电偶，成本高；本方法采用红外热像分析，不需要人工操作，也不需要消耗电偶，成本低，安全性好，同时节省人工。
(2)传统测温方法是间断性的，对钢包内钢水温度的检测不是连续的，因此钢水温度的控制精度低；本方法是连续测温，检测温度精度高，可连续检测钢水温度的变化，检测钢水温度的精度可达到±1℃。
(3)传统测温方法对正常生产节奏有影响，需要暂停生产操作进行测温，每次测温需要3-5分钟；本方法不仅可以连续测温，而且对生产操作没有任何影响，不需要单独的测温操作和测温时间，可以缩短冶炼周期5-8分钟，降低生产成本和提高生产产量。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种钢包内钢水温度的连续测温方法，包括钢包(1)，其特征在于，所述钢包(1)的底部安装有透气砖(3)，在钢包(1)的底端还安装有钢包滑板(11)，所述透气砖(3)的内部开设有透气砖气缝(2)和透气砖气室(4)，在透气砖(3)的内部安装有光纤(7)，所述光纤(7)的外部套接有进气管道(6)，进气管道(6)的底端连接氩气总管(8)，所述光纤(7)的底端部从进气管道(6)内穿透出后连接有红外相机(9)，光纤(7)和进气管道(6)的表面通过管道密封口(5)密封，光纤(7)的顶端位于透气砖气室(4)内，且光纤(7)的顶端和透气砖气缝(2)相连通，光纤(7)的顶端插入至进气管道(6)内并延伸至透气砖(3)的透气砖气室(4)内，保持光纤(7)头部端面对准透气砖出气缝(2)的出气口，通过光纤(7)将钢包(1)内钢水热辐射的信号传输到钢包(1)外部的红外相机(9)，控制该红外相机(9)的计算机系统(10)采用红外热像识别技术，实现钢包内钢水温度的非接触式的连续温度检测；
其钢水温度的测温方法如下：当钢包(1)内倒入钢水时，计算机系统(10)启动相机摄像系统，安装在透气砖气室(4)内部的光纤(7)通过透气砖(3)的气缝采集钢水辐射进来的红外线，并传输到红外相机(9)镜头成像，计算机系统(10)利用红外热像分析光纤传输过来的影像，得到该影像的温度场分布和温度的最高值，并将温度的最高值显示在操作室的计算机显示屏上，该温度即为钢水的温度。
2.根据权利要求1所述的一种钢包内钢水温度的连续测温方法，其特征在于，所述光纤(7)为多芯光纤，且光纤(7)的材质为石英，光纤(7)芯数为6-12，光纤(7)直径为6-20mm。
3.根据权利要求1所述的一种钢包内钢水温度的连续测温方法，其特征在于，所述透气砖(3)和进气管道(6)相连通。
4.根据权利要求1所述的一种钢包内钢水温度的连续测温方法，其特征在于，所述红外相机(9)的测温范围为400-2000℃，红外相机(9)的镜头视场角为10-55°，所述红外线机(9)和钢包(1)之间间距为5-15米。
5.根据权利要求1所述的一种钢包内钢水温度的连续测温方法，其特征在于，所述红外相机(9)的外部安装有防护罩，且防护罩和红外相机(9)均外接水冷循环管，冷却水压力范围为0.2-0.5Mpa，所述防护罩上开设有供于光纤(7)插入的插口。
6.根据权利要求1所述的一种钢包内钢水温度的连续测温方法，其特征在于，所述红外相机(9)和计算机系统(10)之间通过USB或者网线连接。
7.根据权利要求5所述的一种钢包内钢水温度的连续测温方法，其特征在于，所述光纤(7)在进气管道(6)外的端部从红外相机(9)的防护罩插口插入，且插入后的光纤(7)端面垂直正对红外相机(9)的镜头。
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