CN111127420B - 一种量化判断转炉出钢过程中炉口溢渣情况的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种量化判断转炉出钢过程中炉口溢渣情况的方法，全程监控出钢过程中转炉炉口情况，在转炉直立时和转炉转动至炉口下沿完全水平时，对炉口下沿溢渣处分别进行标定；选取溢渣最严重时的图像上的溢渣宽度端点在图像上的位置进行标定；计算炉口下沿在图像中高度上的坐标位置，并划定溢渣判定区域；实时检测高温钢渣亮面的边缘曲线，若溢渣判定区域内不存在高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，则炉口溢渣率为零，若溢渣判定区域内存在高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，则计算炉口溢渣率。本发明可以通过实时监控转炉炉口画面，并动态的圈定图像中的溢渣判定区域，及时准确的识别出转炉炉口是否溢渣，通过转炉炉口溢渣情况的量化判断，对后续准确采取应对措施提供支持。

Description

一种量化判断转炉出钢过程中炉口溢渣情况的方法
技术领域
本专利申请属于钢铁冶金技术领域，更具体地说，是涉及一种量化判断转炉出钢过程中炉口溢渣情况的方法。
背景技术
随着钢铁企业标准化作业要求的提高和转炉冶炼技术的进步，转炉炼钢技术的发展也在向着自动化、智能化的方向进行。转炉炼钢的自动化控制技术发展不仅能够为炼钢企业减少人力消耗、提高生产效率，还能促进炼钢过程的标准化和准确化。
转炉炼钢是一个高温反应过程，对自动化控制的安全性、稳定性和对异常状况的智能反应就提出了更高的要求。其中转炉全自动出钢技术在钢铁企业少有成熟应用，其中重要制约条件之一就是缺乏有效的实时量化判断转炉自动出钢过程中转炉炉口溢渣情况的方法，以动态调整转炉自动出钢的控制动作，避免转炉下渣等生产事故的发生。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种能够实时的、量化的判断转炉自动出钢过程中转炉炉口溢渣情况的方法，用以动态调整转炉自动出钢的控制动作，使自动出钢过程能够成熟稳定的应用。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种量化判断转炉出钢过程中炉口溢渣情况的方法，包括如下步骤：
S1、在能够全程监控到出钢过程中转炉炉口情况的炉口正面位置安装视频监控装置(摄像头)，并将视频监控装置采集到的图像传输给计算机；
S2、对转炉直立时和转炉转动至炉口下沿完全水平时，对炉口下沿溢渣处分别在图像上的位置进行标定，转炉直立时炉口下沿溢渣处在图像高度上的坐标为Y1，转炉转动至炉口下沿完全水平时炉口下沿溢渣处在图像高度上的坐标为Y2；
S3、选取溢渣最严重时的图像上的溢渣宽度端点在图像上的位置进行标定，溢渣的最左侧在图像宽度上的坐标为X1，溢渣的最右侧在图像宽度上的坐标为X2；
S4、计算炉口下沿在图像中高度上的坐标位置，
Figure GDA0004076108810000011
Figure GDA0004076108810000012
其中Y为炉口下沿在图像中高度上的坐标位置；R为转炉炉口半径，单位m；H为转炉炉口与转炉耳轴之间的高度差，单位m；α为转炉出钢时相对直立方向倾转的角度，单位°；
S5、在图像中划定溢渣判定区域，溢渣判定区域为宽度方向从X1至X2，高度方向从Y至图像最下部的矩形区域；
S6、实时检测高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，如果溢渣判定区域内不存在该高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，则判定溢渣率为零。如果溢渣判定区域内存在高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，则记录溢渣判定区域内的边缘曲线最左侧端点在图像宽度上的坐标为B1，溢渣判定区域内的边缘曲线最右侧端点在图像宽度上的坐标为B2，根据公式η＝100*(B2-B1)/(X2-X1)计算实时的溢渣率。其中η为转炉炉口溢渣率，单位％。
本发明技术方案的进一步改进在于：S1中，视频监控装置为摄像头。
本发明技术方案的进一步改进在于：S3中，溢渣最严重时的图像的选取过程为：根据转炉生产过程中转炉炉口溢渣事故记录中找出一年来每次溢渣事故的时间，将这些时间对应的炉口监控图像逐一进行分析，将炉口溢出的炉渣在图像宽度方向上像素中跨越幅度最大的图像作为溢渣最严重的情况。
本发明技术方案的进一步改进在于：S6中，采用分水岭法实时检测高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线。
本发明技术方案的进一步改进在于：分水岭法包括拓扑学，形态学，浸水模拟和降水模拟方式的一种或多种。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：
(1)本发明可以通过实时监控转炉炉口画面，并动态的圈定图像中的溢渣判定区域，及时准确的识别出转炉炉口是否溢渣。
(2)本发明实现了转炉炉口溢渣情况的量化判断，对后续准确采取应对措施提供支持。
附图说明
图1为本发明实施例一转炉炉口监控画面；
图2为本发明实施例二转炉炉口监控画面；
图3为本发明实施例三转炉炉口监控画面。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明公开了一种量化判断转炉出钢过程中炉口溢渣情况的方法，包括如下步骤：
S1、在能够全程监控到出钢过程中转炉炉口情况的炉口正面位置安装视频监控装置(摄像头)，并将视频监控装置采集到的图像传输给计算机；
S2、对转炉直立时和转炉转动至炉口下沿完全水平时，对炉口下沿溢渣处分别在图像上的位置进行标定，转炉直立时炉口下沿溢渣处在图像高度上的坐标为Y1，转炉转动至炉口下沿完全水平时炉口下沿溢渣处在图像高度上的坐标为Y2；
S3、选取溢渣最严重时的图像上的溢渣宽度端点在图像上的位置进行标定，溢渣的最左侧在图像宽度上的坐标为X1，溢渣的最右侧在图像宽度上的坐标为X2；
S4、计算炉口下沿在图像中高度上的坐标位置，
Figure GDA0004076108810000031
Figure GDA0004076108810000032
其中Y为炉口下沿在图像中高度上的坐标位置；R为转炉炉口半径，单位m；H为转炉炉口与转炉耳轴之间的高度差，单位m；α为转炉出钢时相对直立方向倾转的角度，单位°；
S5、在图像中划定溢渣判定区域，溢渣判定区域为宽度方向从X1至X2，高度方向从Y至图像最下部的矩形区域；
S6、实时检测高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，如果溢渣判定区域内不存在该高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，则判定溢渣率为零。如果溢渣判定区域内存在高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，则记录溢渣判定区域内的边缘曲线最左侧端点在图像宽度上的坐标为B1，溢渣判定区域内的边缘曲线最右侧端点在图像宽度上的坐标为B2，根据公式η＝100*(B2-B1)/(X2-X1)计算实时的溢渣率。其中η为转炉炉口溢渣率，单位％。
S1中，视频监控装置为摄像头。
S3中，溢渣最严重时的图像的选取过程为：根据转炉生产过程中转炉炉口溢渣事故记录中，找出一年来每次溢渣事故的时间，将这些时间对应的炉口监控图像逐一进行分析，将炉口溢出的炉渣在图像宽度方向上像素中跨越幅度最大的图像作为溢渣最严重的情况。
S6中，采用分水岭法实时检测高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，分水岭法包括拓扑学，形态学，浸水模拟和降水模拟方式的一种或多种。
以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。以下实施例中转炉的炉口半径为1.4m，转炉炉口与转炉耳轴之间的高度差为2.4m。在各实施例前，在摄像头安装完成后对以下坐标进行标定，转炉直立时炉口下沿溢渣处在图像高度上的坐标Y1为28，转炉转动至炉口下沿完全水平时炉口下沿溢渣处在图像高度上的坐标Y2为610，溢渣最严重时的图像上的溢渣最左侧在图像宽度上的坐标X1为96，溢渣最右侧在图像宽度上的坐标X2为579。
实施例1：
摄像头拍摄到的转炉炉口监控画面见附图1，转炉出钢角度α为43.5°。
根据公式
Figure GDA0004076108810000033
计算炉口下沿坐标位置Y＝422。
在图像中划定溢渣判定区域，溢渣判定区域为宽度方向从96至579，高度方向从422至图像最下部的矩形区域。
采用分水岭法检测高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，溢渣判定区域内不存在该高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，因此判定溢渣率为零。
实施例2：
摄像头拍摄到的转炉炉口监控画面见附图2，转炉出钢角度α为45.8°。
根据公式
Figure GDA0004076108810000041
计算炉口下沿坐标位置Y＝448。
在图像中划定溢渣判定区域，溢渣判定区域为宽度方向从96至579，高度方向从448至图像最下部的矩形区域。
采用分水岭法检测高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，溢渣判定区域内存在高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线。记录溢渣判定区域内的边缘曲线最左侧端点在图像宽度上的坐标为221，溢渣判定区域内的边缘曲线最右侧端点在图像宽度上的坐标为282，根据公式η＝100*(B2-B1)/(X2-X1)计算实时的溢渣率η为12.63％。
实施例3：
摄像头拍摄到的转炉炉口监控画面见附图3，转炉出钢角度α为54.6°。
根据公式
Figure GDA0004076108810000042
计算炉口下沿坐标位置Y＝550。
在图像中划定溢渣判定区域，溢渣判定区域为宽度方向从96至579，高度方向从550至图像最下部的矩形区域。
采用分水岭法检测高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，溢渣判定区域内存在高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线。记录溢渣判定区域内的边缘曲线最左侧端点在图像宽度上的坐标为150，溢渣判定区域内的边缘曲线最右侧端点在图像宽度上的坐标为337，根据公式η＝100*(B2-B1)/(X2-X1)计算实时的溢渣率η为38.72％。

Claims (5)

1.一种量化判断转炉出钢过程中炉口溢渣情况的方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、在能够全程监控到出钢过程中转炉炉口情况的炉口正面位置安装视频监控装置，并将视频监控装置采集到的图像传输给计算机；
S2、对转炉直立时和转炉转动至炉口下沿完全水平时，对炉口下沿溢渣处分别在图像上的位置进行标定，转炉直立时炉口下沿溢渣处在图像高度上的坐标为Y1，转炉转动至炉口下沿完全水平时炉口下沿溢渣处在图像高度上的坐标为Y2；
S3、选取溢渣最严重时的图像上的溢渣宽度端点在图像上的位置进行标定，溢渣的最左侧在图像宽度上的坐标为X1，溢渣的最右侧在图像宽度上的坐标为X2；
S4、计算炉口下沿在图像中高度上的坐标位置，其中Y为炉口下沿在图像中高度上的坐标位置；R为转炉炉口半径，单位m；H为转炉炉口与转炉耳轴之间的高度差，单位m；α为转炉出钢时相对直立方向倾转的角度，单位°；
S5、在图像中划定溢渣判定区域，溢渣判定区域为宽度方向从X1至X2，高度方向从Y至图像最下部的矩形区域；
S6、实时检测高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，如果溢渣判定区域内不存在该高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，则判定溢渣率为零，如果溢渣判定区域内存在高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线，则记录溢渣判定区域内的边缘曲线最左侧端点在图像宽度上的坐标为B1，溢渣判定区域内的边缘曲线最右侧端点在图像宽度上的坐标为B2，根据公式η＝100*(B2-B1)/(X2-X1)计算实时的溢渣率，其中η为转炉炉口溢渣率，单位％。
2.根据权利要求1所述的一种量化判断转炉出钢过程中炉口溢渣情况的方法，其特征在于：S1中，视频监控装置为摄像头。
3.根据权利要求1所述的一种量化判断转炉出钢过程中炉口溢渣情况的方法，其特征在于：S3中，溢渣最严重时的图像的选取过程为：根据转炉生产过程中转炉炉口溢渣事故记录中找出一年来每次溢渣事故的时间，将这些时间对应的炉口监控图像逐一进行分析，将炉口溢出的炉渣在图像宽度方向上像素中跨越幅度最大的图像作为溢渣最严重的情况。
4.根据权利要求1所述的一种量化判断转炉出钢过程中炉口溢渣情况的方法，其特征在于：S6中，采用分水岭法实时检测高温钢渣亮面的轮廓边缘曲线。
5.根据权利要求4所述的一种量化判断转炉出钢过程中炉口溢渣情况的方法，其特征在于：分水岭法包括拓扑学，形态学，浸水模拟和降水模拟方式的一种或多种。
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