CN113088622A - 一种出钢过程中的自动压炉控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转炉出钢过程中的自动压炉控制方法及系统,该方法包括以下步骤:在转炉出钢侧的合适位置安装工业红外摄像机和普通工业摄像机拍摄视频;转炉按照设置的倾角时长表自动倾动;二级计算机根据视频实时判断出钢过程中钢水液位低和出钢口有渣的情况,并生成压炉指令发给PLC;PLC接收到压炉指令后自动下压转炉,压炉后一定时间内不得再次压炉。本发明提供的自动压炉控制方法,用摄像机取代了人工肉眼的观察,用视频识别软件取代了人工的判断,可保持转炉出钢时炉内的钢水液面高度合适,减少了出钢口出渣的情况,降低了工作人员的劳动强度,提高了转炉出钢的自动化程度和智能化水平。
Description
技术领域
本发明涉及转炉自动控制技术领域,具体地涉及一种转炉出钢过程中的自动压炉控制方法及系统。
背景技术
转炉炼钢是当今世界上最主要的炼钢方法,钢产量占世界钢总产量的65%以上。随着市场对高品质钢的需求增多,如汽车板、高级船板、电工钢、不锈钢等,对转炉炼钢的钢水洁净度要求也越来越高,因此钢水的杂质元素含量要尽量少。在转炉炼钢末期,将钢水从转炉倾倒入钢包的过程中,炉渣也会伴随着钢水一起流入钢包内,影响钢水的洁净度。因此,严格控制出钢过程是避免钢包内混入钢渣的重要手段。
当前的转炉出钢是工作人员在摇炉房通过控制摇炉手柄来进行转炉的倾动控制,摇炉过程中的操作完全依赖于摇炉工的肉眼观察以及经验判断。摇炉工先操作转炉倾动到一定的角度,然后停留一段时间等待钢水逐渐流入钢包中,然后再次停留一段时间等待钢水流入钢包,就这样反复进行直到钢水出尽。
自动出钢的时候模仿人手动出钢的操作,将出钢过程分为若干个步骤,每一个步骤制定一个转炉倾角值和停留时长值,所有的这些步骤参数组成一张表,称为倾角时长表。自动出钢控制系统将按照倾角时长表控制转炉分步骤完成出钢过程。
由于转炉内的钢水温度很高,亮度也非常高,再加上火焰和烟雾的遮挡,对摇炉工的肉眼观察造成很大的影响,人工判断的误差较大,且手动摇炉的控制精度难以保证,在手动出钢时经常发生下渣的情况。若转炉的倾角过小(摇炉过慢)则钢水液面较低,浮在钢水表面的钢渣可能会从出钢口溢出,这些钢渣混在钢水中影响了钢水的洁净度,另外转炉的下渣检测系统一旦在出钢口检测到较多的钢渣则会立刻关上滑板,那么转炉里面可能还剩有一部分钢水没有倒出来,造成很大的浪费,因此出钢口出渣的情况是应该尽量避免的。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的是提供一种转炉出钢过程中的自动压炉控制方法及系统,可在出钢过程中自动下压转炉,避免发生钢水液位低或出钢口有渣的情况,解决人工操作的不稳定性和精度差的问题。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
根据本发明的一方面,提供了一种出钢过程中的自动压炉控制方法,其可包括以下步骤:
S1、在转炉出钢侧的合适位置安装工业红外摄像机和普通工业摄像机并将其与二级计算机通讯连接;
S2、转炉按照设置的倾角时长表自动倾动;
S3、根据工业红外摄像机拍摄的红外视频实时监测出钢过程中钢水液位并产生相应液位报警信号;
S4、根据普通工业摄像机拍摄的视频实时判断出钢口是否有渣并产生出钢口有渣报警信号;
S5、根据液位报警信号和有渣报警信号触发压炉指令;
S6、转炉在等待状态下接收到压炉指令后自动下压。
进一步地,S3具体包括:
S31、二级计算机对红外视频进行处理,得到钢水液位的高度H1及炉口的高度H2;
S32、计算两者的高度差ΔH=H2-H1;
S33、当ΔH>TH1时,则产生液位低报警信号L并发送给PLC,当ΔH>TH2时,则产生液位低低报警信号LL并发送给PLC,其中,TH1和TH2为门槛值,且TH2>TH1。
进一步地,TH1=12mm,TH2=20mm。
进一步地,S4的具体过程为:
设置一个门槛值TH3,如果从普通工业摄像机拍摄的视频中检测到钢水中混有钢渣,且数量超过TH3,二级计算机会产生出钢口有渣报警信号并发送给PLC。
进一步地,S5的具体过程为:
设置定时器T1,当液位低报警信号L变为1且持续时间超过T1以后,则触发压炉指令;
如果液位低低报警信号LL变为1,则直接触发压炉指令;
如果出钢口有渣报警信号变为1,则直接触发压炉指令。
进一步地,在S6中,设置定时器T2,当压炉指令变为1持续时间超过T2以后,则跳到出钢的下一个步骤,转炉开始下压到下一个步骤的指定倾角。
进一步地,在S6中,设置定时器T3,在该定时器T3运行时间内,再次接收到压炉指令是无效的,不能再次压炉。
进一步地,T1=1.5S,T2=0.5S,T3=10S。
根据本发明的另一方面,还提供了一种转炉出钢自动压炉控制系统,其可包括可前后倾动的转炉、工业红外摄像机、普通工业摄像机、二级计算机和PLC控制器;其中,所述工业红外摄像机和所述普通工业摄像机安装在转炉出钢侧的合适位置并与所述二级计算机通讯连接,所述二级计算机和PLC控制器根据预设程序完成如上所述的出钢过程中的自动压炉控制方法。
本发明采用上述技术方案,具有的有益效果是:
1.实现了转炉自动出钢过程中的自动压炉功能,用摄像机取代了人工肉眼的观察,用视频识别软件取代了人工的判断,降低了工作人员的劳动强度,提高了转炉出钢的自动化程度和智能化水平。
2.当判断出有摇炉过慢的情况发生时,自动跳过本步骤,从而可保持转炉出钢时炉内的钢水液面高度合适,减少了出钢口出渣的情况。
附图说明
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。
图1是本发明的一种转炉出钢过程中的自动压炉控制方法的流程图;
图2是本发明的一种转炉出钢过程中的自动压炉控制系统的示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示,一种转炉出钢过程中的自动压炉控制方法,可包括以下步骤:
S1、在转炉6出钢侧的合适位置安装工业红外摄像机13和普通工业摄像机14拍摄视频并将其与二级计算机1通讯连接,参见图2。
在转炉出钢侧的合适位置安装摄像机取代人工的肉眼观察。具体地,在转炉出钢侧较高的平台顶部位置安装工业红外摄像机,调整好镜头角度和焦距以尽可能清晰地拍摄到出钢时转炉炉口的情况。同时在转炉出钢侧较低的位置安装普通工业摄像机,调好镜头角度和焦距以尽可能清晰地拍摄到出钢时转炉出钢口处的钢流情况。
S2、转炉按照设置的倾角时长表自动倾动。
自动出钢所有前提条件满足后,由人工确认启动出钢,则自动出钢控制系统控制转炉按照设置的倾角时长表自动倾动。转炉首先到达第一个步骤,到达步骤的设定倾角后启动定时器,等时长到达设定的停留时长后,第一个步骤完成,转炉开始下压到第二个步骤,然后等待设定的停留时长,就这样逐步完成所有的步骤。
S3、根据工业红外摄像机拍摄的红外视频实时监测出钢过程中钢水液位并产生相应液位报警信号。
自动出钢时,设置的倾角时长表可能会不适合当前这一炉的炉况,从而出现某些步骤时摇炉过快或过慢的情况,因此需要二级计算机根据视频实时作出判断,以便控制系统进行处理。
由于钢水的温度同转炉内部炉壁的温度有较大不同,二级计算机对炉口的红外视频进行处理,可以得到钢水液面与转炉内部炉壁的分界线,在检测到的钢水液面的最低点作一条水平的直线,用于指示钢水液位的高度H1。转炉外面的炉身与炉口的温度也有较大差异,且炉口是圆弧形状的,二级计算机根据这两个条件来识别炉口的弧线,然后在炉口弧的最低点作一条水平的直线,用于指示炉口的高度H2。这两条直线之间的高度差ΔH=H2-H1即为钢水同炉口的距离,若高度差较大则表示摇炉过慢,此时钢水液位比较低,有可能会有钢渣从出钢口溢出。二级计算机根据这两条直线的高度差生成两个布尔量信号发往PLC。具体地,设置两个门槛值TH1和TH2,其中TH2>TH1,若高度差超过TH1(即,ΔH>TH1),则发出液位低报警信号L;若高度差超过TH2(即,ΔH>TH2),则发出液位低低报警信号LL。
例如在一具体实施例中,设置两个门槛值为TH1=12mm,TH2=20mm,若两条直线的高度差超过12mm则生成液位低报警信号L发往PLC,若高度差超过20mm则生成液位低低报警信号LL发往PLC。
S4、根据普通工业摄像机拍摄的视频实时判断出钢口是否有渣并产生出钢口有渣报警信号。
因为钢渣同钢水的亮度有一定差异,根据炉下安装的普通工业摄像机的视频可以判断从出钢口流出的钢水中是否混有钢渣,并可以获取钢渣的数量。设置一个门槛值TH3。如果从炉下摄像机的视频中检测到钢水中混有钢渣,且数量超过TH3,二级计算机会发出出钢口有渣报警信号。
例如在一具体实施例中,设置门槛值为TH3=50,若在出钢口的钢水中检测到渣的数量超过50,则生成出钢口有渣报警信号发往PLC。
S5、根据液位报警信号和有渣报警信号触发压炉指令。
设置定时器T1,当液位低报警信号L为1持续时间超过T1以后,则触发压炉指令。在一具体实施例中,设置T1=1.5S。
如果液位低低报警信号LL变为1,则直接触发压炉指令。
如果出钢口有渣报警信号变为1,则直接触发压炉指令。
S6、转炉等待状态下接收到压炉指令后,自动下压转炉。
出钢过程中转炉按照设定的倾角时长表运行,可能存在两种状态。一是本步骤完成后,松开抱闸,往下一个步骤下压,这个状态称为下压状态,这个状态持续的时间不长,一般在3s以内;二是到达设定倾角后,等待指定的时长的状态,这个状态称为等待状态。如果是在下压状态时接收到压炉指令,是不执行压炉操作的。只有当转炉处于等待状态时,接收到压炉指令才是有效的,这个时候将根据压炉指令进行压炉操作。
在转炉处于等待状态时接收到压炉指令,设置定时器T2,当压炉指令变为1持续时间超过T2以后,则跳到出钢的下一个步骤,转炉开始下压到下一个步骤的指定倾角。在一具体实施例中,设置T2=0.5S。
压炉后一定时间内不得再次压炉。具体地,在转炉处于等待状态时接收到压炉指令,触发一个定时器T3,在该定时器运行时间内,再次接收到压炉指令是无效的,不能再次压炉,以免造成连续压炉的情况,连续压炉可能会造成炉口溢渣的情况,严重的时候还可能造成钢水泼出的事故。在一具体实施例中,设置T3=10S。
经过这样处理,若出钢过程中二级计算机根据视频判断出某些步骤中钢水液位低或出钢口有渣情况,则自动跳过本步骤,从而解决了出钢过程中摇炉过慢的问题,这样就完成了这种转炉出钢过程中的自动压炉控制方法。
如图2所示,还提供了一种转炉出钢过程中的自动压炉控制系统。该自动压炉控制系统可包括二级计算机1、PLC控制器2、转炉倾动变频器3转炉倾动电机4、可前后倾动的转炉6、装载有钢包11的钢包车12、工业红外摄像机13和普通工业摄像机14等。所述转炉6具有出钢口8和炉口9,出钢的时候转炉向后倾动,分步骤逐渐下压,钢水10从出钢口8倒出到钢包11中。所述转炉的转动轴上安装有倾角编码器7。所述转炉倾动电机上安装有倾动速度编码器5。所述倾角编码器5用于测量转炉6的倾角实际值并发送给PLC控制器2。所述倾动速度编码器5用于测量出转炉6的倾动速度实际值并发送给PLC控制器2。所述二级计算机1用于自学习手动出钢历史数据并生成出钢的倾角时长表,还用于处理工业红外摄像机13和普通工业摄像机14拍摄的转炉炉口和出钢口处的视频生成钢水液位低报警信号和出钢口有渣报警信号。进行处理后产生压炉指令发送给PLC控制器2,所述PLC控制器2用于发送倾动速度设定值给转炉倾动变频器3,由转炉倾动变频器3控制转炉倾动电机4,从而控制转炉转动。上述的转炉出钢过程中的自动压炉控制方法可以在二级计算机1和PLC控制器2中进行编程实现。
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)
1.一种出钢过程中的自动压炉控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、在转炉出钢侧的合适位置安装工业红外摄像机和普通工业摄像机并将其与二级计算机通讯连接;
S2、转炉按照设置的倾角时长表自动倾动;
S3、根据工业红外摄像机拍摄的红外视频实时监测出钢过程中钢水液位并产生相应液位报警信号;
S4、根据普通工业摄像机拍摄的视频实时判断出钢口是否有渣并产生出钢口有渣报警信号;
S5、根据液位报警信号和有渣报警信号触发压炉指令;
S6、转炉在等待状态下接收到压炉指令后自动下压。
2.如权利要求1所述的出钢过程中的自动压炉控制方法,其特征在于,S3具体包括:
S31、二级计算机对红外视频进行处理,得到钢水液位的高度H1及炉口的高度H2;
S32、计算两者的高度差ΔH=H2-H1;
S33、当ΔH>TH1时,则产生液位低报警信号L并发送给PLC,当ΔH>TH2时,则产生液位低低报警信号LL并发送给PLC,其中,TH1和TH2为门槛值,且TH2>TH1。
3.如权利要求2所述的出钢过程中的自动压炉控制方法,其特征在于,TH1=12mm,TH2=20mm。
4.如权利要求1所述的出钢过程中的自动压炉控制方法,其特征在于,S4的具体过程为:
设置一个门槛值TH3,如果从普通工业摄像机拍摄的视频中检测到钢水中混有钢渣,且数量超过TH3,二级计算机会产生出钢口有渣报警信号并发送给PLC。
5.如权利要求1所述的出钢过程中的自动压炉控制方法,其特征在于,S5的具体过程为:
设置定时器T1,当液位低报警信号L变为1且持续时间超过T1以后,则触发压炉指令;
如果液位低低报警信号LL变为1,则直接触发压炉指令;
如果出钢口有渣报警信号变为1,则直接触发压炉指令。
6.如权利要求5所述的出钢过程中的自动压炉控制方法,其特征在于,在S6中,设置定时器T2,当压炉指令变为1持续时间超过T2以后,则跳到出钢的下一个步骤,转炉开始下压到下一个步骤的指定倾角。
7.如权利要求6所述的出钢过程中的自动压炉控制方法,其特征在于,在S6中,设置定时器T3,在该定时器运行时间内,再次接收到压炉指令是无效的,不能再次压炉。
8.如权利要求7所述的出钢过程中的自动压炉控制方法,其特征在于,T1=1.5S,T2=0.5S,T3=10S。
9.一种转炉出钢自动压炉控制系统,其特征在于,包括可前后倾动的转炉、工业红外摄像机、普通工业摄像机、二级计算机和PLC控制器;其中,所述工业红外摄像机和所述普通工业摄像机安装在转炉出钢侧的合适位置并与所述二级计算机通讯连接,所述二级计算机和PLC控制器根据预设程序完成如权利要求1-8中任一项所述的出钢过程中的自动压炉控制方法。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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