CN112359163B - 一种出钢口监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种出钢口监测方法及系统，方法包括：采集出钢口关联信息，出钢口关联信息至少包括以下之一：实时钢流图像和钢包的液位信号；根据实时钢流图像，获取出钢口的钢流关联信息，钢流关联信息至少包括以下之一：预设的固定区域内的第一钢流宽度信息、预设的非固定区域的第二钢流宽度信息、钢流出钢时间、出钢口使用次数；根据液位信号，获取钢包中的钢水从第一液位到第二液位的上升时间，其中，第一液位为出钢前钢包内的液位高度，第二液位为出钢后钢包内的液位高度；根据钢流关联信息和/或上升时间，对出钢口进行监控；本发明中的出钢口监测方法通过获取钢流关联信息和/或钢包内钢水的上升时间，对出钢口的状态进行实时监测与预警。

Description

一种出钢口监测方法及系统

技术领域

本发明涉及检测领域，尤其涉及一种出钢口监测方法及系统。

背景技术

转炉出钢口是钢水由转炉进入钢包的唯一通道，出钢操作时，出钢口要承受1600℃以上的高温钢水、炉渣的磨擦冲刷和氧化侵蚀，出钢过程中，出钢口应保持一定的直径、长度和合理的角度，以维持合适的出钢时间，若出钢口变形扩大，出钢易散流、还会大流下渣，造成出钢时间缩短，这将导致钢包内的钢水回磷，而且加入的合金未得充分熔化，降低出钢过程合金收得率，若出钢口发生堵塞造成出钢时间过长，则加剧钢流二次氧化，加重脱氧负担，而且钢水温降大，这会严重影响转炉出钢温度和炉衬寿命，目前，通常采用人工的方式对转炉出钢口进行监测，监测精确度较低，工作效率较低，存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明提供一种出钢口监测方法及系统，以解决现有技术中采用人工的方式不便于对转炉出钢口进行监测，精确度较低的问题。

本发明提供的出钢口监测方法，包括：

采集出钢口关联信息，所述出钢口关联信息至少包括以下之一：实时钢流图像和钢包的液位信号；

根据所述实时钢流图像，获取出钢口的钢流关联信息，所述钢流关联信息至少包括以下之一：预设的固定区域内的第一钢流宽度信息、预设的非固定区域的第二钢流宽度信息、钢流出钢时间、出钢口使用次数；

根据所述液位信号，获取钢包中的钢水从第一液位到第二液位的上升时间，其中，所述第一液位为出钢前钢包内的液位高度，所述第二液位为出钢后钢包内的液位高度；

根据所述钢流关联信息和/或所述上升时间，对出钢口进行监控。

可选的，所述第一钢流宽度信息的获取步骤包括：

根据预设的钢流区域划分原则，将所述实时钢流图像划分为固定区域和非固定区域；

提取所述固定区域中的钢流特征信息，进而获取所述固定区域内的第一钢流宽度信息。

可选的，获取所述第一钢流宽度信息的步骤之后包括：

判断所述第一钢流宽度信息中的钢流宽度是否超出预设的第一阈值范围，进而获取第一判断结果；

根据所述第一判断结果，发出警报。

可选的，根据预设的非固定区域的第二钢流宽度信息对出钢口进行监控的步骤包括：

根据预设的钢流区域划分原则，将所述实时钢流图像划分为固定区域和非固定区域；

提取所述非固定区域中的钢流特征信息，进而获取所述非固定区域内的第二钢流宽度信息。

判断所述第二钢流宽度信息中的钢流宽度是否超出预设的第二阈值范围，进而获取第二判断结果；

根据所述第二判断结果，发出警报。

可选的，所述钢流出钢时间的获取步骤包括：

对所述实时钢流图像中的钢流特征进行第一识别，获取第一识别结果，所述第一识别结果包括：识别到钢流特征和未识别到钢流特征；

当所述第一识别结果为识别到钢流特征时，获取第一时间信息，进而对所述实时钢流图像中的钢流特征进行第二识别，获取第二识别结果，所述第二识别结果包括：识别到钢流特征和未识别到钢流特征；

当所述第二识别结果为未识别到钢流特征时，获取第二时间信息；

根据所述第一时间信息和第二时间信息，获取所述钢流出钢时间。

可选的，获取所述钢流出钢时间的步骤之后包括：

判断所述钢流出钢时间是否超出预设的第三阈值范围，进而获取第三判断结果；

根据所述第三判断结果，发出警报。

可选的，所述出钢口使用次数的获取步骤包括：

对所述实时钢流图像中的钢流特征进行一次识别，若一次识别时识别到所述实时钢流图像中的钢流特征，则出钢口状态为出钢开始，进而对所述实时钢流图像中的钢流特征进行二次识别，若二次识别时未识别到所述实时钢流图像中的钢流特征，则出钢口状态为出钢结束；

若二次识别时所述出钢口状态为出钢结束，则使用次数累加一次，进而获取所述出钢口使用次数。

可选的，获取所述出钢口使用次数的步骤之后包括：

判断所述出钢口使用次数是否超过预设的第四阈值范围，进而获取第四判断结果；

根据所述第四判断结果，发出警报。

可选的，根据所述上升时间对出钢口进行监控的步骤包括：

判断所述上升时间是否超出预设的上升时间阈值范围，进而获取上升时间判断结果；

根据所述上升时间判断结果，发出警报。

本发明还提供一种出钢口监测系统，包括：

采集模块，用于采集出钢口关联信息，所述出钢口关联信息至少包括以下之一：实时钢流图像和钢包的液位信号；

第一处理模块，用于根据所述实时钢流图像，获取出钢口的钢流关联信息，所述钢流关联信息至少包括以下之一：预设的固定区域内的第一钢流宽度信息、预设的非固定区域的第二钢流宽度信息、钢流出钢时间、出钢口使用次数；

第二处理模块，用于根据所述液位信号，获取钢包中的钢水从第一液位到第二液位的上升时间，其中，所述第一液位为出钢前钢包内的液位高度，所述第二液位为出钢后钢包内的液位高度；

监控模块，用于根据所述钢流关联信息和/或所述上升时间，对出钢口进行监控；

所述采集模块的输出端分别与第一处理模块的输入端和第二处理模块的输入端连接，所述第一处理模块的输出端和第二处理模块的输出端分别与所述监控模块的输入端连接。

本发明的有益效果：本发明中的出钢口监测方法通过获取钢流关联信息和/或钢包内钢水的上升时间，对出钢口的状态进行实时监测与预警，保障出钢过程中出钢口的工作安全性，实施较方便，精确度较高。

附图说明

图1是本发明实施例中出钢口监测方法的一流程示意图；

图2是本发明实施例中出钢口监测方法的另一流程示意图；

图3是本发明实施例中出钢口监测系统的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

发明人发现，在钢铁产业，转炉出钢口的监控与维护非常重要，目前，通常采用人工的方式对转炉出钢口进行监测，监测精确度较低，工作效率较低，存在较大的安全隐患，因此，发明人提出一种出钢口监测方法及系统，通过对出钢口关联信息进行采集和处理，实现对出钢口的状态的实时监测与预警，保障出钢过程中出钢口的工作安全性，避免出现出钢口侵蚀严重和出钢口堵塞的情况，实施较方便，精确度较高。

如图1所示，本实施例中的出钢口监测方法，包括：

S101：采集出钢口关联信息，所述出钢口关联信息至少包括以下之一：实时钢流图像和钢包的液位信号；

S102：根据所述实时钢流图像，获取出钢口的钢流关联信息，所述钢流关联信息至少包括以下之一：预设的固定区域内的第一钢流宽度信息、预设的非固定区域的第二钢流宽度信息、钢流出钢时间、出钢口使用次数；

S103：根据所述液位信号，获取钢包中的钢水从第一液位到第二液位的上升时间，其中，所述第一液位为出钢前钢包内的液位高度，所述第二液位为出钢后钢包内的液位高度；

S104：根据所述钢流关联信息和/或所述上升时间，对出钢口进行监控。通过采集实时钢流图像，能够获取出钢口的钢流关联信息，其中，钢流关联信息包括：预设固定区域的第一钢流宽度信息、预设的非固定区域的第二钢流宽度信息、钢流出钢时间、出钢口使用次数，利用图像识别、区域划分和特征提取，获取一个或多个钢流关联信息；通过采集钢包的液位信号，能够获取钢包中的钢水从出钢开始到出钢结束的液位上升时间，根据所述钢流关联信息和/或所述上升时间，对出钢口的状态进行实时监测与预警，保障出钢过程中出钢口的工作安全性，避免出现出钢口侵蚀严重和出钢口堵塞的情况，实施较方便，精确度较高。

如图2所示，本实施例中的出钢口监测方法，包括：

S201：采集出钢口关联信息，所述出钢口关联信息至少包括以下之一：实时钢流图像和钢包的液位信号；例如：预先设置采集时间段，实时采集实时钢流图像和/或钢包的液位信号；

S202：根据预设的钢流区域划分原则，将所述实时钢流图像划分为固定区域和非固定区域；

S203：提取所述固定区域中的钢流特征信息，进而获取所述固定区域内的第一钢流宽度信息；例如：提取固定区域中的钢流特征信息，获取固定区域内的钢流宽度，其中，钢流宽度为垂直于钢流从转炉进入钢包的方向上的钢流长度；

S204：判断所述第一钢流宽度信息中的钢流宽度是否超出预设的第一阈值范围，进而获取第一判断结果；例如：判断所述第一钢流宽度信息中的钢流宽度是否超出预设的第一阈值范围，若第一钢流宽度信息中的钢流宽度超出预设的第一阈值范围，则判定出钢口侵蚀严重；

S205：提取所述非固定区域中的钢流特征信息，进而获取所述非固定区域内的第二钢流宽度信息；例如：提取识别非固定区域中的钢流特征信息，获取所述非固定区域内的钢流的宽度，即获取钢流的散流程度，通过对非固定区域内的钢流宽度的检测，得到钢流的散流程度，进而对出钢口进行实时监测；

S206：判断所述第二钢流宽度信息中的钢流宽度是否超出预设的第二阈值范围，进而获取第二判断结果；例如：判断所述第二钢流宽度信息中的钢流宽度是否超出预设的第二阈值范围，当第二钢流宽度信息中的钢流宽度超出预设的第二阈值范围时，则判定出钢口侵蚀严重；在一些实施例中，还可以通过累计第二钢流宽度信息中的钢流宽度超出预设的第二阈值范围的次数，获取非固定区域内的散流频率，根据所述散流频率，对出钢口进行实时监测及预警，避免发生安全事故；

S207：对所述实时钢流图像中的钢流特征进行第一识别与第二识别，进而获取所述钢流出钢时间，即对所述实时钢流图像中的钢流特征进行第一识别，获取第一识别结果，所述第一识别结果包括：识别到钢流特征和未识别到钢流特征；

当所述第一识别结果为识别到钢流特征时，获取第一时间信息，进而对所述实时钢流图像中的钢流特征进行第二识别，获取第二识别结果，所述第二识别结果包括：识别到钢流特征和未识别到钢流特征；

当所述第二识别结果为未识别到钢流特征时，获取第二时间信息；

根据所述第一时间信息和第二时间信息，获取所述钢流出钢时间；例如：对实时钢流图像中的钢流特征的第一识别与第二识别，当第一识别结果为识别到钢流特征时，获取与第一识别对应的时刻作为第一时间信息，进而进行第二识别，当第二识别结果为未识别到钢流特征时，获取与第二识别对应的时刻作为第二时间信息，将第二时间信息中的时刻减去第一时间信息中的时刻，其差值为钢流出钢时间，通过图像识别与特征提取，获取钢流出钢时间，精确度较高；

S208：判断所述钢流出钢时间是否超出预设的第三阈值范围，进而获取第三判断结果；例如：当钢流出钢时间大于预设的第三阈值范围时，则判断出钢口侵蚀严重，当钢流出钢时间小于预设的第三阈值范围时，则判断出钢口堵塞；

S209：对所述实时钢流图像中的钢流特征进行一次识别与二次识别，进而获取所述出钢口使用次数，即对所述实时钢流图像中的钢流特征进行一次识别，若一次识别时识别到所述实时钢流图像中的钢流特征，则出钢口状态为出钢开始，进而对所述实时钢流图像中的钢流特征进行二次识别，若二次识别时未识别到所述实时钢流图像中的钢流特征，则出钢口状态为出钢结束；若二次识别时所述出钢口状态为出钢结束，则使用次数累加一次，进而获取所述出钢口使用次数；例如：对实时钢流图像中的钢流进行一次识别，当一次识别时识别到钢流特征时，出钢口状态为出钢开始，进而进行二次识别，当二次识别未识别到钢流特征时，出钢口状态为出钢结束，当出钢口状态为出钢结束时，则出钢口使用次数累加一次，进而获取出钢口使用次数；在一些实施例中，一次识别和第一识别可以是同一次识别，二次识别和第二识别可以是同一次识别；

S210：判断所述出钢口使用次数是否超过预设的第四阈值范围，进而获取第四判断结果；例如：当出钢口使用次数超出预设的第四阈值范围时，则判定出钢口达到安全使用寿命；

S211：判断所述上升时间是否超出预设的上升时间阈值范围，进而获取上升时间判断结果；例如：实时采集钢包内钢水的液位信号，获取钢包中的钢水从第一液位和第二液位的液位信号，其中，第一液位为出钢前钢水的液位高度，第二液位为出钢后钢水的液位高度，得到与第一液位的液位信号对应的时刻和与第二液位的液位信号对应的时刻，进而获取钢包内的钢水的液位的上升时间，当所述上升时间小于预设的上升时间阈值范围时，则判定出钢口堵塞，当所述上升时间大于预设的上升时间阈值范围时，则判定出钢口侵蚀严重；

在一些实施例中，还可以根据出钢前后钢水重量的变化时间对出钢口的状态进行监控，例如：实时检测钢水重量，获取钢水重量增加前对应的时间和钢水重量增加后对应的时间，进而获取出钢前后钢水重量的变化时间，判断所述变化时间是否超于预设的变化时间阈值范围，若所述变化时间小于预设的变化时间阈值范围，则判定出钢口堵塞，若所述变化时间大于预设的变化时间阈值范围，则判定出钢口侵蚀严重，根据该判断结果，对出钢口的状态进行实时监控与预警；进一步地，还可以实时检测钢水的重量，根据所述钢水的重量和钢包的尺寸，获取钢包中钢水的液位高度，进而获取钢包中的钢水从第一液位到第二液位的上升时间，根据上升时间，对出钢口进行实时监控；

S212：根据所述第一判断结果、第二判断结果、第三判断结果、第四判断结果和上升时间判断结果中的一个或多个，发出警报。例如：当第一判断结果、第二判断结果、第三判断结果、第四判断结果和上升时间判断结果中的一个或多个为出钢口堵塞或出钢口侵蚀严重时，则发出警报，通过对实时钢流图像进行区域划分，提取不同区域内的钢流特征，获取钢流的第一钢流宽度信息和第二钢流宽度信息；通过对实时钢流图像中的钢流特征进行识别，获取钢流出钢时间和出钢口使用次数，通过实时采集钢包内钢水的液位信号，获取出钢前钢包内的钢水液位对应的时间与出钢后钢包内的钢水液位对应的时间，进而获取液位上升时间，通过分别判断第一钢流宽度信息、第二钢流宽度信息、钢流出钢时间、出钢口使用次数和上升时间是否超出对应的阈值范围，获取相应的判断结果，根据判断结果，判定是否发出警报，精确度较高，实现对出钢口状态的多重监控，实施较方便。

在一些实施例中，还包括：对第一判断结果、第二判断结果、第三判断结果、第四判断结果和上升时间判断结果中的一个或多个进行显示，并根据第一判断结果、第二判断结果、第三判断结果、第四判断结果和上升时间判断结果中的一个或多个提出出钢口维护建议，显示所述出钢口维护建议，以供工作人员参考，例如：当判断结果为出钢口侵蚀严重时，则建议更换出钢口，当判断结果为出钢口堵塞时，则建议更换出钢口或清理维护，当出钢口达到安全寿命时，则建议更换出钢口。

如图3所示，本实施例还提供一种出钢口监测系统，包括：

采集模块，用于采集出钢口关联信息，所述出钢口关联信息至少包括以下之一：实时钢流图像和钢包的液位信号；

第一处理模块，用于根据所述实时钢流图像，获取出钢口的钢流关联信息，所述钢流关联信息至少包括以下之一：预设的固定区域内的第一钢流宽度信息、预设的非固定区域的第二钢流宽度信息、钢流出钢时间、出钢口使用次数；

第二处理模块，用于根据所述液位信号，获取钢包中的钢水从第一液位到第二液位的上升时间，其中，所述第一液位为出钢前钢包内的液位高度，所述第二液位为出钢后钢包内的液位高度；

监控模块，用于根据所述钢流关联信息和/或所述上升时间，对出钢口进行监控；

所述采集模块的输出端分别与第一处理模块的输入端和第二处理模块的输入端连接，所述第一处理模块的输出端和第二处理模块的输出端分别与所述监控模块的输入端连接。通过采集出钢口关联信息，并根据所述出钢口关联信息，获取钢流关联信息和/或上升时间，根据所述钢流关联信息和/或上升时间，对出钢口的状态进行实时监测与预警，保障出钢过程中出钢口的工作安全性，避免出现出钢口侵蚀严重和出钢口堵塞的情况，实施较方便，精确度较高。

在一些实施例中，还包括：用于显示出钢口监控状态与建议的显示模块，所述显示模块与所述监控模块连接，其中，出钢口监控状态包括：正常、出钢口侵蚀严重，出钢口堵塞、出钢口达到安全寿命。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种出钢口监测方法，其特征在于，包括：

采集出钢口关联信息，所述出钢口关联信息至少包括以下之一：实时钢流图像和钢包的液位信号；

根据所述实时钢流图像，获取出钢口的钢流关联信息，所述钢流关联信息至少包括以下之一：预设的固定区域内的第一钢流宽度信息、预设的非固定区域的第二钢流宽度信息、钢流出钢时间、出钢口使用次数；

根据所述液位信号，获取钢包中的钢水从第一液位到第二液位的上升时间，其中，所述第一液位为出钢前钢包内的液位高度，所述第二液位为出钢后钢包内的液位高度；

根据所述钢流关联信息和/或所述上升时间，对出钢口进行监控；

根据预设的非固定区域的第二钢流宽度信息对出钢口进行监控的步骤包括：

根据预设的钢流区域划分原则，将所述实时钢流图像划分为固定区域和非固定区域；

提取所述非固定区域中的钢流特征信息，进而获取所述非固定区域内的第二钢流宽度信息；

判断所述第二钢流宽度信息中的钢流宽度是否超出预设的第二阈值范围，进而获取第二判断结果；

根据所述第二判断结果，发出警报；

所述钢流出钢时间的获取步骤包括：

对所述实时钢流图像中的钢流特征进行第一识别，获取第一识别结果，所述第一识别结果包括：识别到钢流特征和未识别到钢流特征；

当所述第一识别结果为识别到钢流特征时，获取第一时间信息，进而对所述实时钢流图像中的钢流特征进行第二识别，获取第二识别结果，所述第二识别结果包括：识别到钢流特征和未识别到钢流特征；

当所述第二识别结果为未识别到钢流特征时，获取第二时间信息；

根据所述第一时间信息和第二时间信息，获取所述钢流出钢时间。

2.根据权利要求1所述的出钢口监测方法，其特征在于，所述第一钢流宽度信息的获取步骤包括：

根据预设的钢流区域划分原则，将所述实时钢流图像划分为固定区域和非固定区域；

提取所述固定区域中的钢流特征信息，进而获取所述固定区域内的第一钢流宽度信息。

3.根据权利要求2所述的出钢口监测方法，其特征在于，获取所述第一钢流宽度信息的步骤之后包括：

判断所述第一钢流宽度信息中的钢流宽度是否超出预设的第一阈值范围，进而获取第一判断结果；

根据所述第一判断结果，发出警报。

4.根据权利要求1所述的出钢口监测方法，其特征在于，获取所述钢流出钢时间的步骤之后包括：

判断所述钢流出钢时间是否超出预设的第三阈值范围，进而获取第三判断结果；

根据所述第三判断结果，发出警报。

5.根据权利要求1所述的出钢口监测方法，其特征在于，所述出钢口使用次数的获取步骤包括：

对所述实时钢流图像中的钢流特征进行一次识别，若一次识别时识别到所述实时钢流图像中的钢流特征，则出钢口状态为出钢开始，进而对所述实时钢流图像中的钢流特征进行二次识别，若二次识别时未识别到所述实时钢流图像中的钢流特征，则出钢口状态为出钢结束；

若二次识别时所述出钢口状态为出钢结束，则使用次数累加一次，进而获取所述出钢口使用次数。

6.根据权利要求5所述的出钢口监测方法，其特征在于，获取所述出钢口使用次数的步骤之后包括：

判断所述出钢口使用次数是否超过预设的第四阈值范围，进而获取第四判断结果；

根据所述第四判断结果，发出警报。

7.根据权利要求1所述的出钢口监测方法，其特征在于，根据所述上升时间对出钢口进行监控的步骤包括：

判断所述上升时间是否超出预设的上升时间阈值范围，进而获取上升时间判断结果；

根据所述上升时间判断结果，发出警报。

8.一种出钢口监测系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集出钢口关联信息，所述出钢口关联信息至少包括以下之一：实时钢流图像和钢包的液位信号；根据预设的钢流区域划分原则，将所述实时钢流图像划分为固定区域和非固定区域；提取所述非固定区域中的钢流特征信息，进而获取所述非固定区域内的第二钢流宽度信息；

第一处理模块，用于根据所述实时钢流图像，获取出钢口的钢流关联信息，所述钢流关联信息至少包括以下之一：预设的固定区域内的第一钢流宽度信息、预设的非固定区域的第二钢流宽度信息、钢流出钢时间、出钢口使用次数；所述钢流出钢时间的获取步骤包括：对所述实时钢流图像中的钢流特征进行第一识别，获取第一识别结果，所述第一识别结果包括：识别到钢流特征和未识别到钢流特征；当所述第一识别结果为识别到钢流特征时，获取第一时间信息，进而对所述实时钢流图像中的钢流特征进行第二识别，获取第二识别结果，所述第二识别结果包括：识别到钢流特征和未识别到钢流特征；当所述第二识别结果为未识别到钢流特征时，获取第二时间信息；根据所述第一时间信息和第二时间信息，获取所述钢流出钢时间；

第二处理模块，用于根据所述液位信号，获取钢包中的钢水从第一液位到第二液位的上升时间，其中，所述第一液位为出钢前钢包内的液位高度，所述第二液位为出钢后钢包内的液位高度；

监控模块，用于根据所述钢流关联信息和/或所述上升时间，对出钢口进行监控；判断所述第二钢流宽度信息中的钢流宽度是否超出预设的第二阈值范围，进而获取第二判断结果；根据所述第二判断结果，发出警报；

所述采集模块的输出端分别与第一处理模块的输入端和第二处理模块的输入端连接，所述第一处理模块的输出端和第二处理模块的输出端分别与所述监控模块的输入端连接。

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