CN112082395A - 一种用于lf炉的监控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种用于LF炉的监控装置，LF炉的钢包上方设有炉盖，所述炉盖上开设有监控口，摄像头组件固定在监控口上，所述摄像头组件的镜头向下或斜向下监控钢包内的钢液。本发明通过实时监控炉内钢液面裸露情况及精炼渣的渣况，优化LF精炼工艺，实现LF精炼过程中底吹模式和精炼渣的精确控制，提升了LF精炼效率和效果，提高了钢水质量。

Description

一种用于LF炉的监控装置
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及LF炉的耐高温防喷溅防干扰视频监控装置。
背景技术
LF炉是炼钢工艺中最常用的精炼方法之一。LF精炼主要功能一方面调整钢水温度和成分，另一方面实现钢水脱氧、脱硫和去除夹杂物。LF精炼过程中钢包底吹状况和精炼渣渣况直接关系到LF精炼效果和钢水质量。
根据LF精炼功能作用，LF精炼过程底吹制度可分成四种底吹模式：强搅模式、中搅模式、弱搅模式和微搅模式，在不同的精炼时期采用不同的底吹模式，实现有效的精炼效果。通常在成分调整和脱硫阶段，采用强搅底吹模式，这种底吹模式时间需要严格控制，不宜过长；在加热和成分微调阶段，采用中搅底吹模式，这种模式也需要控制时间，LF精炼过程中其他阶段底吹模式控制在弱搅和微搅模式。由于钢包底吹元件及管路系统的实际情况不同，底吹搅拌效果与实际气体流量之间对应关系不明显，不能通过底吹气体流量界定底吹模式。因此，在LF精炼操作过程中，为了有效控制钢包底吹搅拌效果，实现相应精炼功能作用，根据实际钢包渣面钢液裸露面单量直径尺寸大小界定底吹搅拌模式，调整氩气流量，实现有效的底吹搅拌。
LF精炼过程中精炼渣渣况主要包括精炼渣流动性及氧化性，精炼渣过于黏稠或过于稀薄，均不利于钢水的精炼和质量的提高，同时渣子氧化性高，渣子颜色偏黑色，也不利于钢水脱氧和夹杂物去除。
目前钢包渣面的钢水裸露面大小及精炼渣渣况完全依靠操作人员去现场通过目视方式主观判断，然后进行相应的工艺调整。该控制方式劳动强度大、控制效果差，而且存在控制不稳定性等问题。时常出现底吹模式不合理和渣况不合适的状况，严重影响到LF精炼效果和钢水质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种适合LF精炼环境的实时视频监控装置，该系统装置需要具有耐高温、防喷溅、抗强电磁干扰等特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于LF炉的监控装置，LF炉的钢包上方设有炉盖，所述炉盖上开设有监控口，摄像头组件固定在监控口上，所述摄像头组件的镜头向下或斜向下监控钢包内的钢液。
所述摄像头组件的摄像头本体外设有摄像头保护套，所述摄像头保护套的一端固接有安装底座，所述安装底座固定在监控口上。
所述摄像头护套内设有包裹住摄像头本体的水套，所述摄像头护套上设有连通其内部水套的护套冷却水路，所述护套冷却水路连接冷却循环机构。
所述安装底座内为圆锥状通孔，开口大的一端连接监控口，开口小的一端连接摄像头护套，所述圆锥状通孔中心处设有通孔，所述通孔上安装有摄像头本体的镜头。
所述圆锥状通孔内壁设有一层可更换耐材，所述圆锥状通孔内部设有水套，所述安装底座上设有连通其内部水套的底座冷却水路，所述底座冷却水路连接冷却循环机构。
所述摄像头护套的水套中心设有气体通道，所述气体通道内端连接通孔，所述摄像头本体置于气体通道内，所述镜头与气体通道内端之间具有间隙，通过所述气体通道内的气体经间隙吹拂镜头后吹入圆锥状通孔内，所述气体通道外端连接气源通道。
所述气源为氮气，流量为200Nm3/h-400Nm3/h，所述冷却循环机构的冷却水的水流量为3m3/h-7m3/h。
所述摄像头护套为不锈钢材质，所述摄像头本体的通过光缆与显示屏相连接。
本发明通过实时监控炉内钢液面裸露情况及精炼渣的渣况，优化LF精炼工艺，实现LF精炼过程中底吹模式和精炼渣的精确控制，提升了LF精炼效率和效果，提高了钢水质量。
具体来说具有以下有益效果：
(1)建立了钢包渣面钢液裸露面当量尺寸与底吹模式可视化对应规则，借助实时视频监控，精确控制底吹模式；
(2)建立LF精炼渣渣况对比图谱，实时监控精炼渣渣况，及时优化精炼工艺，保持精炼渣处于最佳状态，提高LF精炼效果和钢水质量；
(3)采用不导磁的不锈钢护套、光缆传输，采用高压力、高纯净度的氮气对针孔式的摄像装置镜头进行吹扫与冷却，采用内外套管式的冷却水路及摄像头前部用可更换耐材等技术措施，设计和制造出耐高温防喷溅抗干扰适应LF环境的监控系统。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为监控装置示意图；
图2为图1中摄像头组件结构示意图；
上述图中的标记均为：1、摄像头组件；2、炉盖窗口；3、底吹通道；4、炉盖；5、钢包；6、钢液；11、安装底座；12、底座冷却水路；13、可更换耐材；14、摄像头护套；15、护套冷却水路；16、镜头；17、摄像头本体；18、气源通道；19、光缆。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
用于LF炉的监控装置是一种能够适应LF精炼环境，耐高温、防喷溅、抗强电磁干扰并能够长时间稳定运行的实时监控装置，对LF炉钢包5底吹及精炼渣的渣况实时监控，优化精炼工艺，实现底吹模式和精炼渣的精确控制，提升LF精炼效率和效果，提高钢水质量。
本发明采用带有冷却水路的不锈钢护套、氮气双重保护的高清摄像头、用光缆19传输图像，从而实现摄像装置的成像清晰度、防止高温烧坏、热态渣喷溅、以及强电磁损坏电路，以及要求的长寿命，使用效果好。
LF炉的钢包5上方设有炉盖4，炉盖4上开设有监控口，安装底座11采用法兰固定在监控口上，安装底座11内为圆锥状通孔，开口大的一端连接监控口，开口小的一端连接摄像头护套14，圆锥状通孔中心处设有通孔，即具有连通摄像头护套14的通孔，圆锥状通孔的内部会与LF炉内的空气接触，因此圆锥状通孔内壁设有一层可更换耐材13，便于在受到钢渣喷溅时容易清理，安装底座11内的可更换耐材13，可阻挡大部分的高温辐射热量。在圆锥状通孔内部设有水套，安装底座11上设有连通其内部水套的底座冷却水路12，底座冷却水路12连接冷却循环机构，水套用以保护安装底座11免受高温灼烧。
摄像头护套14的中心位置设有气体通道，气体通道内安装有摄像头本体17，摄像头本体17与气体通道之间具有供气体通过的间隙，气体通道一端连接圆锥状通孔，另一端连接气源通道18，摄像头本体17的镜头16为半球形或圆柱形，镜头16位于圆锥状通孔和气体通道交接处，镜头16与圆锥状通孔底部之间具有间隙，这个间隙供吹拂镜头16后吹入圆锥状通孔内，清洁的氮气流带着压力通过特殊设计的气体通道，始终吹拂着镜头16，最后从镜头16前的小孔(镜头16与通孔间隙)中喷出，可防止灰尘或其他异物粘结到镜头16上，始终保持镜头16的清晰，其次，底座内的喇叭形的耐材，以及从耐材中心喷出的氮气流场，使渣子不易沉积，且易于清理，起到了很好的防喷溅作用。
气体通道外包裹有水套，摄像头护套14上设有连通其内部水套的护套冷却水路15，护套冷却水路15连接冷却循环机构。这样安装底座11和摄像头保护套内均设有水套，通过冷却水路可保证内部环境不高于25℃；而内部的氮气流除了保证摄像头部件处于相对惰性的环境外，更进一步带走了热量，因而保证本实时监控装置的耐高温特性。
整个摄像头本体17置于不导磁的不锈钢的摄像头护套14内，完全屏敝了电磁场对摄像头电路的干扰。其次，摄像头处于温度相对恒定的护套内部，加上氮气提供的惰性环境有利于摄像头电路的工作稳定。再次，由于氮气始终吹拂着镜头16，镜头16保持洁净，有利于图像的清晰稳定。最后，图像采用光缆19传输，不会受到电磁场的干扰。因此，可以使监控装置具有很强的抗干扰性能。
摄像头水套与安装底座11之间设有快速连接装置，便于水套的安装与更换。摄像头本体17通过光缆19与显示屏相连接，加上不导磁的不锈钢护套，可以完全屏敝电磁场的干扰。调整冷却水流量约5m3/h、氮气流量约300Nm3/h，接通电缆到监控视频，开始LF精炼操作。摄像头本体17建立了裸露面当量尺寸与底吹模式可视化对应规则，实时判断底吹效果，精确调整和控制底吹模式。建立LF精炼渣渣况对比图谱，实时判断LF精炼过程中精炼渣流动性和氧化性，并及时通过不同渣料加入调整渣况，实现精炼渣有效控制，提高精炼后钢水质量。
实施本发明后，通过视频监控可清晰地实时地看到整个钢包5内渣面状况，准确判断渣面钢液6裸露面单量尺寸，并与建立底吹模式规则对比，实时调整，精确控制底吹模式。同时，通过视频监控判断精炼渣流动性和氧化性，通过不同渣料的加入调整精炼渣渣况，有效精炼渣控制在合适状况下。
通过LF底吹和渣况的实时监控和优化调整，有效提高LF精炼效率和效果，LF炉技术经济指标得到进一步提升。LF精炼时间缩短5～10min，精炼渣氧化性指标T.Fe+MnO≤0.8，LF精炼终点钢中T.O控制水平得到了提高，实施前T.O波动范围15～30ppm，实施后波动范围10～20ppm。
本装置有效解决了LF精炼过程中底吹模式控制不合理及精炼渣渣况不合适的问题，LF炉精炼技术经济指标得到显著提升。LF精炼时间缩短产生经济效益吨钢成本降低15元，技术指标提升带来产品整体质量提高，减少内外部质量损失产生经济效益预计吨钢25元。每年按照70万吨产量计算，通过该发明实施预计每年产生经济效益2800万元。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于LF炉的监控装置，LF炉的钢包上方设有炉盖，其特征在于：所述炉盖上开设有监控口，摄像头组件固定在监控口上，所述摄像头组件的镜头向下或斜向下监控钢包内的钢液。
2.根据权利要求1所述的用于LF炉的监控装置，其特征在于：所述摄像头组件的摄像头本体外设有摄像头保护套，所述摄像头保护套的一端固接有安装底座，所述安装底座固定在监控口上。
3.根据权利要求2所述的用于LF炉的监控装置，其特征在于：所述摄像头护套内设有包裹住摄像头本体的水套，所述摄像头护套上设有连通其内部水套的护套冷却水路，所述护套冷却水路连接冷却循环机构。
4.根据权利要求2或3所述的用于LF炉的监控装置，其特征在于：所述安装底座内为圆锥状通孔，开口大的一端连接监控口，开口小的一端连接摄像头护套，所述圆锥状通孔中心处设有通孔，所述通孔上安装有摄像头本体的镜头。
5.根据权利要求4所述的用于LF炉的监控装置，其特征在于：所述圆锥状通孔内壁设有一层可更换耐材，所述圆锥状通孔内部设有水套，所述安装底座上设有连通其内部水套的底座冷却水路，所述底座冷却水路连接冷却循环机构。
6.根据权利要求5所述的用于LF炉的监控装置，其特征在于：所述摄像头护套的水套中心设有气体通道，所述气体通道内端连接通孔，所述摄像头本体置于气体通道内，所述镜头与气体通道内端之间具有间隙，通过所述气体通道内的气体经间隙吹拂镜头后吹入圆锥状通孔内，所述气体通道外端连接气源通道。
7.根据权利要求6所述的用于LF炉的监控装置，其特征在于：所述气源为氮气，流量为200Nm3/h-400Nm3/h，所述冷却循环机构的冷却水的水流量为3m3/h-7m3/h。
8.根据权利要求2、3、5、6或7所述的用于LF炉的监控装置，其特征在于：所述摄像头护套为不锈钢材质，所述摄像头本体的通过光缆与显示屏相连接。
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