CN112501367A - 一种定量推定高炉出铁时铁水硅硫含量的方法和系统 - Google Patents

一种定量推定高炉出铁时铁水硅硫含量的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高炉冶炼领域，公开了一种定量推定高炉出铁时铁水硅硫含量的方法和系统，所述方法包括以下步骤：步骤S1：获取包括铁水特征图像信息和对应的铁水硅硫含量测量数据的数据集，根据所述数据集拟合获得高炉开铁口时的铁水特征图像信息和铁水硅硫含量的关系式；步骤S2：获取目标炉次高炉的开铁口时的铁水特征图像信息，根据所述关系式计算，获得铁水硅硫含量。根据本发明，在常规操作中可以连续并快速获得高炉铁水的硅硫信息，提高了高炉的热平衡监控的整合性，从而解决高炉热源过剩或短缺的问题，对高炉操作者稳定高炉操作做出了重要贡献。同时，省去了大量检测费用，利于降低生产成本。

Description

一种定量推定高炉出铁时铁水硅硫含量的方法和系统
技术领域
本发明涉及高炉冶炼领域，尤其涉及一种定量推定高炉出铁时铁水硅硫含量的方法和系统。
背景技术
生产质量合格的铁水是高炉炼铁的重要目标之一。铁水中硅(Si)、硫(S)含量不仅是检验铁水合格与否的重要指标，同时也反映了高炉状态及其变化。在以往的生产过程中，高炉生产铁水硅、硫含量的检测方法如下：高炉出铁前，通知送样人到达现场并进行炉前取样，炉前工用样品勺在铁沟取出铁水，注入样模中，待冷却凝固后，由送样人送至理化检验室利用分析仪器进行成分检测，检测前还需要对样品进行处理，如打磨、制样等，检测完成后由检验室将检测结果反馈给高炉操作室。整个检测过程不仅耗费大量人力及物力，而且检测时间长，检测结果对高炉工长操作高炉、实时了解高炉运行状态意义不大。
为解决取样、制样及检测时间长的问题，专利CN109975274A提出了一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置。利用安装在铁水沟正上方的在线检测系统，对铁水进行取样，然后利用光谱对铁水硅含量进行在线检测。类似的，专利CN201732059U、专利CN104297218B提出了铁水原位、在线检测装置及方法，该方法将高温光学探头置入铁水中，高温探头采集信号传给中端光学传感器后，再将信号传给后端控制器铁水成分信息。
这些方法虽然能实现铁水成分的在线检测，但可以预见的，这些方法均需投入高昂的设备费用及维护费用。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种定量推定高炉出铁时铁水硅硫含量的方法和系统，在常规操作中可以快速获得高炉铁水的硅硫信息，以提高高炉的热平衡监控的整合性，从而解决高炉热源过剩或短缺的问题，稳定高炉操作。
为实现上述目的，本发明提供了一种定量推定高炉出铁时铁水硅硫含量的方法，包括以下步骤：
步骤S1：获取包括铁水特征图像信息和对应的铁水硅硫含量测量数据的数据集，根据所述数据集拟合获得高炉开铁口时的铁水特征图像信息和铁水硅硫含量的关系式；
步骤S2：获取目标炉次高炉的开铁口时的铁水特征图像信息，根据所述关系式计算，获得铁水硅硫含量。
进一步的，所述铁水特征图像包括铁水火花图像、铁水取样颜色图像、取样冷态样图像中的一种。
进一步的，所述铁水特征图像是铁水火花图像，所述铁水硅硫含量和铁水火花图像信息的关系式为：
所述步骤S1包括：
Si＝ax1+bx2+cr1
S＝dx1+ex2+fr1
其中，x1表示火花高度信息值，x2表示火花长度信息值，r1表示火花密度信息值，a、b、c、d、e、f表示关系式的系数，Si表示铁水中硅的含量，S表示铁水中硫的含量。
进一步的，所述铁水特征图像是铁水取样颜色图像，所述铁水硅硫含量与铁水取样颜色图像信息的关系式为：
Si＝axr+bxb+crg
S＝dxr+exb+frg
其中，xr表示铁样图像中红色的亮度信息、xb表示铁样图像中蓝色的亮度信息，xg表示铁样图像中绿色的亮度信息；a、b、c、d、e、f表示关系式的系数；Si表示铁水中硅的含量，S表示铁水中硫的含量。
进一步的，所述铁水特征图像是取样冷态样图像，铁水硅硫含量与所述取样冷态样图像信息的关系式为：
Si＝ay1+by2+cy3
S＝dy1+ey2+fy3
其中，y1、y2、y3分别为第一图像纹路信息特征值、第二图像纹路信息特征值、第三图像纹路信息特征值；a、b、c、d、e、f表示关系式的系数；Si表示铁水中硅的含量，S表示铁水中硫的含量。
进一步的，所述步骤S1具体包括：
1)设置机器视觉，摄取目标炉次开铁口时的铁水特征图像信息；
2)制作目标炉次铁水样，并检测铁水硅硫含量；
3)提取铁水特征图像的图像特征并辨识，获得铁水特征图像信息；
4)根据包括铁水硅硫含量及铁水特征图像信息的数据集，拟合得到铁水特征图像信息与铁水硅硫含量的关系式。
为实现上述目的，本发明还提供了一种定量推定高炉出铁时铁水硅硫含量的系统，包括：机器视觉系统、取样机器人、铁水样检测装置和计算机；
所述机器视觉系统用于获取高炉开铁口时的铁水特征图像信息；
所述取样机器人用于铁水样的样本取样和制样；
所述铁水样检测装置用于检测铁水样，获取铁水硅硫含量；
所述计算机运行有图像特征提取模块、关系式拟合模块和计算模块，所述图像特征模块用于辨识铁水特征图像的种类并根据种类提取铁水特征图像信息的信息值；所述关系式拟合模块用于根据铁水特征图像信息的信息值和铁水硅硫含量进行关系式拟合，获取铁水特征图像信息和铁水硅硫含量的关系式；所述计算模块用于输入目标炉次的铁水特征图像信息，通过对应的关系式计算获取目标炉次的铁水硅硫含量。
进一步的，所述机器视觉系统包括光源、镜头、相机、采集卡和机械平台。
进一步的，所述铁水样检测装置是光谱分析检测装置。
本发明实现了如下技术效果：
根据本发明，在常规操作中可以连续并快速获得高炉铁水的硅硫信息，提高了高炉的热平衡监控的整合性，从而解决高炉热源过剩或短缺的问题，对高炉操作者稳定高炉操作做出了重要贡献。同时，省去了大量检测费用，利于降低生产成本。
附图说明
图1是本发明的实施例1的工作流程图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明了公开了一种定量推定高炉出铁时铁水硅硫含量的方法，包括以下步骤：
步骤S1：获取包括铁水特征图像信息和对应的铁水硅硫含量测量数据的数据集，根据所述数据集拟合获得高炉开铁口时的铁水特征图像信息和铁水硅硫含量的关系式；
步骤S2：获取目标炉次高炉的开铁口时的铁水特征图像信息，根据所述关系式计算，获得铁水硅硫含量。
经过技术人员的大量的数据分析，优选的，所述铁水特征图像可以铁水火花图像、铁水取样颜色图像、取样冷态样图像和铁水流动性图像等图像。以下通过多个实施例，以说明采用铁水特征图像执行步骤S1的工作流程图。
实施例1
如图1所示，铁水特征图像为铁水火花图像，具体步骤如下：
1、在铁口附近合适位置设置机器视觉系统，采集铁口火花图像；
2、在铁口附近合适位置设置取样机器人，取铁水样，制样，并进行光谱检测；
3、由图像处理和辨识系统对铁口火花图像进行辨识和处理，提取火花高度信息特征值x1，火花长度信息特征值x2，以及火花密度信息值r1；
4、根据包括铁水硅硫含量及火花图像的数据集，拟合铁水硅硫含量与火花图像信息值之间的关系式
Si＝ax1+bx2+cr1
S＝dx1+ex2+fr1
获得系数a、b、c、d、e、f，其中Si表示铁水中硅的含量，S表示铁水中硫的含量；
5、根据机器视觉摄取图像信息，获得火花高度信息特征值x1、火花长度信息特征值x2以及火花密度信息值r1，代入所述关系式计算获得铁水硅硫含量。
实施例2
1、在铁沟沟头合适位置设置机器视觉系统和取样机器人；
2、取样机器人取样本铁水样及制样，机器视觉系统摄取铁样图像，同时样本铁样进行光谱检测；
3、由图像处理和辨识系统对铁样图像进行辨识和处理，提取图像红、蓝、绿三中颜色的亮度信息xr、xb、xg；
4、根据包括铁水硅硫含量及铁样图像的数据集，建立铁水硅硫含量与铁样图像信息值之间的关系式
Si＝axr+bxb+crg
S＝dxr+exb+frg
5、根据机器视觉摄取图像信息，进行铁水硅硫含量检测。
实施例3：
1、在铁沟沟头合适位置设置机器视觉系统和取样机器人；
2、取样机器人取样本铁水样及制样，机器视觉系统摄取铁样图像，同时样本铁样进行光谱检测；
3、由图像处理和辨识系统对铁样图像进行辨识和处理，提取图像纹路信息特征值y1、y2、y3；
4、根据包括铁水硅硫含量及铁样图像的数据集，建立铁水硅硫含量与铁样图像信息值之间的关系式
Si＝ay1+by2+cy3
S＝dy1+ey2+fy3
5、根据机器视觉摄取图像信息，进行铁水硅硫含量检测。
根据本发明的上述实施例，均可在常规操作中连续并快速获得高炉铁水的硅硫信息，提高高炉的热平衡监控的整合性，从而解决高炉热源过剩或短缺的问题，对高炉操作者稳定高炉操作做出了重要贡献。同时，省去了大量检测费用，利于降低生产成本。
本发明还提供了一种定量推定高炉出铁时铁水硅硫含量的系统，包括：机器视觉系统、取样机器人、铁水样检测装置和计算机(即图像处理和辨识系统)；所述机器视觉系统用于获取高炉开铁口时的铁水特征图像信息；所述取样机器人用于铁水样的样本取样和制样；所述铁水样检测装置用于检测铁水样，获取铁水硅硫含量；所述计算机运行有图像特征提取模块、关系式拟合模块和计算模块，所述图像特征模块用于辨识铁水特征图像的种类并根据种类提取铁水特征图像信息的信息值；所述关系式拟合模块用于根据铁水特征图像信息的信息值和铁水硅硫含量进行关系式拟合，获取铁水特征图像信息和铁水硅硫含量的关系式；所述计算模块用于输入目标炉次的铁水特征图像信息，通过对应的关系式计算获取目标炉次的铁水硅硫含量。
进一步的，所述机器视觉系统包括光源、镜头、相机、采集卡和机械平台。
进一步的，所述铁水样检测装置是光谱分析检测装置，可以通过光谱分析检测装置进行硅含量和硫含量的测定。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种定量推定高炉出铁时铁水硅硫含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：获取包括铁水特征图像信息和对应的铁水硅硫含量测量数据的数据集，根据所述数据集拟合获得高炉开铁口时的铁水特征图像信息和铁水硅硫含量的关系式；
步骤S2：获取目标炉次高炉的开铁口时的铁水特征图像信息，根据所述关系式计算，获得铁水硅硫含量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁水特征图像包括铁水火花图像、铁水取样颜色图像、取样冷态样图像中的一种。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁水特征图像是铁水火花图像，所述铁水硅硫含量和铁水火花图像信息的关系式为：
所述步骤S1包括：
Si＝ax1+bx2+cr1
S＝dx1+ex2+fr1
其中，x1表示火花高度信息值，x2表示火花长度信息值，r1表示火花密度信息值，a、b、c、d、e、f表示关系式的系数，Si表示铁水中硅的含量，S表示铁水中硫的含量。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁水特征图像是铁水取样颜色图像，所述铁水硅硫含量与铁水取样颜色图像信息的关系式为：
Si＝axr+bxb+crg
S＝dxr+exb+frg
其中，xr表示铁样图像中红色的亮度信息、xb表示铁样图像中蓝色的亮度信息，xg表示铁样图像中绿色的亮度信息；a、b、c、d、e、f表示关系式的系数；Si表示铁水中硅的含量，S表示铁水中硫的含量。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁水特征图像是取样冷态样图像，铁水硅硫含量与所述取样冷态样图像信息的关系式为：
Si＝ay1+by2+cy3
S＝dy1+ey2+fy3
其中，y1、y2、y3分别为第一图像纹路信息特征值、第二图像纹路信息特征值、第三图像纹路信息特征值；a、b、c、d、e、f表示关系式的系数；Si表示铁水中硅的含量，S表示铁水中硫的含量。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
1)设置机器视觉，摄取目标炉次开铁口时的铁水特征图像信息；
2)制作目标炉次铁水样，并检测铁水硅硫含量；
3)提取铁水特征图像的图像特征并辨识，获得铁水特征图像信息；
4)根据包括铁水硅硫含量及铁水特征图像信息的数据集，拟合得到铁水特征图像信息与铁水硅硫含量的关系式。
7.一种定量推定高炉出铁时铁水硅硫含量的系统，其特征在于，包括：机器视觉系统、取样机器人、铁水样检测装置和计算机；
所述机器视觉系统用于获取高炉开铁口时的铁水特征图像信息；
所述取样机器人用于铁水样的样本取样和制样；
所述铁水样检测装置用于检测铁水样，获取铁水硅硫含量；
所述计算机运行有图像特征提取模块、关系式拟合模块和计算模块，所述图像特征模块用于辨识铁水特征图像的种类并根据种类提取铁水特征图像信息的信息值；所述关系式拟合模块用于根据铁水特征图像信息的信息值和铁水硅硫含量进行关系式拟合，获取铁水特征图像信息和铁水硅硫含量的关系式；所述计算模块用于输入目标炉次的铁水特征图像信息，通过对应的关系式计算获取目标炉次的铁水硅硫含量。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述机器视觉系统包括光源、镜头、相机、采集卡和机械平台。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述铁水样检测装置是光谱分析检测装置。
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