CN113621760A - 一种rh炉自动化吹氩系统及其使用方法 - Google Patents

一种rh炉自动化吹氩系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种RH炉自动化吹氩系统及其使用方法，涉及RH炉吹氩技术，用以解决传统的人工吹氩控制，减少人工，降低安全隐患。该系统包括：图像采集模块，用于采集RH炉内数据；图像分析模块，用于分析所述图像采集模块采集的数据，判定RH炉内的钢液的状况；PLC控制器，用于调控氩气的输送量大小；吹氩系统，用于氩气输送作业；显示模块；控制室，用于监控所述显示模块，异常情况做出应急处理。使用方法包括以下步骤：S1、设备检查；S2、数据收集；S3、数据分析；S4、PLC调控；S5、氩气输送；S6、异常处理。本发明通过PLC控制器自动控制，不需要人工操作，节省人力成本。

Description

一种RH炉自动化吹氩系统及其使用方法
技术领域
本发明属于金属冶炼领域，涉及RH炉吹氩技术，具体是一种RH炉自动化吹氩系统及其使用方法。
背景技术
RH精炼法是一种多功能二次精炼方法，因为采用钢水在真空槽环流的技术从而达到处理时间短、效率高、能够与转炉连铸匹配的优点而被转炉工序大量采用。它是在真空室抽真空，并从浸渍管的上升管吹入氩气，使盛钢桶中的钢液进入真空室，然后钢液从浸渍管中的另一根下降管流回盛钢桶的循环重复过程。钢液在真空室中循环流动，实现脱气、脱碳、脱硫，提高纯净度等精炼目的。
在RH炉的精炼过程中，吹氩量的过大或者过小都会对钢水的精炼结果产生很大的影响，传统的吹氩控制，是现场工作人员根据从观察窗口中观察到的炉内钢水状态，人工判定来控制吹氩量的大小。传统的人工吹氩控制，自动化程度不足，过于依赖人工经验，无法做到及时有效精准的控制，容易造成误判，存在一定程度上的生产安全隐患。为此，本领域技术人员现提供一种RH炉自动化吹氩系统及其使用方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种RH炉自动化吹氩系统及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种RH炉自动化吹氩系统，包括：
图像采集模块，用于采集RH炉内数据；
图像分析模块，用于分析所述图像采集模块采集的数据，判定RH炉内的钢液的状况；
PLC控制器，用于调控氩气的输送量大小；
吹氩系统，用于氩气输送作业；
显示模块，用于显示所述图像采集模块采集的RH炉内的照片、图像分析数据、氩气实时输送数据；
控制室，用于监控所述显示模块，异常情况做出应急处理。
作为本发明再进一步的方案：所述图像采集模块包括工业智能相机和用以防护工业智能相机的高温防护罩。
作为本发明再进一步的方案：所述图像分析模块为安装了自动化吹氩系统软件的工控机，包括储存单元、分析单元和处理单元，所述储存单元用于储存所述图像采集模块采集的RH炉内数据，所述分析单元用于分析采集的RH炉内数据，判定RH炉内状况，所述处理单元用于根据RH炉内状况做出相应的处理指令。
作为本发明再进一步的方案：所述显示模块由多个显示器组成。
作为本发明再进一步的方案：所述RH炉包括壳体和位于壳体内部的真空室，所述壳体顶部中心开设有探测孔，所述壳体上部一侧开设有抽空孔，另一侧设置有合金加料口，所述壳体底部设置有浸渍管上升管和浸渍管下降管，所述壳体底部一侧设置有输氩管，所述输氩管的一端与所述浸渍管上升管连通，另一端连接有氩气桶，所述浸渍管上升管和所述浸渍管下降管底部连通设置有盛钢桶，所述盛钢桶内装有钢液，所述浸渍管上升管和所述浸渍管下降管浸入所述钢液内。
作为本发明再进一步的方案：所述探测孔内安装有工业智能相机，所述工业智能相机固定于所述高温防护罩内部，所述高温防护罩位于所述工业智能相机的一侧设置有隔热玻璃，所述高温防护罩内开设有水冷槽，所述水冷槽顶侧开设有入水口，所述水冷槽底侧开设有出水口，所述入水口和所述出水口与外部冷却系统连接，所述高温防护罩靠近所述隔热玻璃的一侧底部设置有进气管，所述高温防护罩远离所述隔热玻璃的一侧设置有出气管，所述进气管与所述出气管均与所述氩气桶连接。
一种RH炉自动化吹氩系统使用方法，包括以下步骤：
S1、设备检查，在确保各设备无故障后，启动系统；
S2、数据收集，启动工业智能相机对RH炉内部钢水状态进行观测，同时将图片传输至显示器，并将数据上传至工控机；
S3、数据分析，工控机将接收到的数据进行储存，并与设定的标准值进行比较分析，形成相应的氩气输送方案，发出处理指令，并将分析内容传输至显示器；
S4、PLC调控，PLC控制器在接收工控机指令后，设定好相应的氩气输送量，控制吹氩系统的氩气输送量，并将设定结果输送至显示屏；
S5、氩气输送，吹氩系统打开氩气桶的输送开关，根据设定值向RH炉内输送氩气，并将输送量实时反馈给PLC控制器；
S6、异常处理，操作人员在控制室观测显示屏的画面显示，在出现异常情况时，向PLC控制器发出暂停指令，及时排查。
作为本发明再进一步的方案：在步骤S2中，在工业智能相机工作过程中，高温防护罩内部冷却系统同时运转，外部冷却系统将冷却液从入水口输入水冷槽内，经出水口流回形成水冷循环，同时氩气桶从进气管向高温防护罩输送氩气，经出气管流回形成气冷循环。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、RH炉吹氩系统通过PLC控制器自动控制，不需要人工操作，节省人力成本。
2、通过工业智能相机采集数据，相比人工更加稳定，并采用安装了自动化吹氩系统软件的工控机，智能AI算法，自动分析对比，通过PLC控制器精准控制吹氩系统，钢水在真空室内脱碳，脱氢效果更好，钢水精炼纯净度更加。
3、通过在控制室实时观测显示屏，监控真空炉内状态，异常情况及时处理，减少安全隐患。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为一种RH炉自动化吹氩系统的流程图；
图2为RH炉内部结构图；
图3为氩气输送运转图；
图4为高温防护罩内部结构图；
图5为一种RH炉自动化吹氩系统使用方法流程图。
图中：10、RH炉；11、探测孔；12、抽空孔；13、合金加料口；14、输氩管；15、浸渍管上升管；16、浸渍管下降管；17、真空室；18、壳体；20、盛钢桶；21、钢液；30、工业智能相机；31、高温防护罩；311、水冷槽；312、入水口；313、出水口；314、进气管；315、出气管；316、隔热玻璃；40、氩气桶。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例:一种RH炉自动化吹氩系统,如图1所示，包括图像采集模块、图像分析模块、PLC控制器、吹氩系统、显示模块和控制室，其中图像采集模块用于采集RH炉10内数据，图像分析模块用于分析所述图像采集模块采集的数据，判定RH炉10内的钢液21的状况，PLC控制器用于调控氩气的输送量大小，吹氩系统用于氩气输送作业，显示模块用于显示所述图像采集模块采集的RH炉10内的照片、图像分析数据、氩气实时输送数据，控制室用于监控所述显示模块，异常情况做出应急处理。
优选的，图像采集模块包括工业智能相机30和用以防护工业智能相机30的高温防护罩31，工业智能相机30固定于高温防护罩31内部，高温防护罩31位于所述工业智能相机30的一侧设置有隔热玻璃316，用以防护摄像镜头，同时不影响拍照的清晰度，高温防护罩31内开设有水冷槽311，水冷槽311顶侧开设有入水口312，水冷槽311底侧开设有出水口313，入水口312和出水口313与外部冷却系统连接，形成循环的水冷系统，高温防护罩31靠近隔热玻璃316的一侧底部设置有进气管314，高温防护罩31远离隔热玻璃316的一侧设置有出气管315，进气管314与出气管315均与氩气桶40连接，形成循环的气冷系统，不浪费氩气，同时通过水冷与气冷的结合方式，加强工业智能相机30在高温状态下的防护。
优选的，氩气桶40还用于RH炉10内的氩气输送，在冷区过后，氩气重新流回氩气桶40，继续给RH炉10提供氩气，实现氩气多次使用，提高利用率。
优选的，图像分析模块为安装了自动化吹氩系统软件的工控机，包括储存单元、分析单元和处理单元，其中储存单元用于储存图像采集模块采集的RH炉10内数据，分析单元用于分析采集的RH炉10内数据，判定RH炉10内状况，处理单元用于根据RH炉10内状况做出相应的处理指令，在工控机内已经设定好标准的数值，通过将采集的数据与设定值进行比较，合理做出氩气输送量判断后，向PLC控制发送调控指令。
优选的，显示模块由多个显示器组成，分别显示工业智能相机30所拍摄的炉10RH内情况与所收集的数据、图像分析模块的数据分析过程和氩气实时输送数据。
在本实施例中，进一步结合图2-4可知，RH炉10包括壳体18和位于壳体18内部的真空室17，壳体18顶部中心开设有探测孔11，探测孔11用于安装工业智能相机30，壳体18一侧顶部开设有抽空孔12，通过真空机从抽空孔12持续抽取炉10内气体，使炉10内达到真空状态，在壳体18另一侧设置有合金加料口13，用于添加各类金属，用去除钢水内其他杂质，进一步提纯。壳体18底部设置有浸渍管上升管15和浸渍管下降管16，壳体18位于浸渍管上升管15的一侧设置有输氩管14，输氩管14的一端与浸渍管上升管15连通，另一端连接有氩气桶40，浸渍管上升管15和浸渍管下降管16底部设置有盛钢桶20，盛钢桶20内装有钢液21，浸渍管上升管15和浸渍管下降管16浸入钢液21内，由于上升管不断向钢液21吹入氩气，相对没有吹氩的下降管产生了一个较高的静压差，使钢水从上升管进入并通过真空槽下部流向下降管，如此不断循环反复。在真空状态下，流经真空槽钢水中的氩气、氢气、一氧化碳等气体在钢液21循环过程中被抽走。同时，进入真空槽内的钢水还进行一系列的冶金反应，比如碳氧反应等；如此循环脱气精炼使钢液21得到净化。
如图5所示，一种RH炉自动化吹氩系统使用方法，包括以下步骤：
S1、设备检查，在确保各设备无故障后，启动系统；
S2、数据收集，启动工业智能相机30对RH炉10内部钢水状态进行观测，同时将图片传输至显示器，并将数据上传至工控机，在工业智能相机30工作过程中，高温防护罩31内部冷却系统同时运转，外部冷却系统将冷却液从入水口312输入水冷槽311内，经出水口313流回形成水冷循环，同时氩气桶40从进气管314向高温防护罩31输送氩气，经出气管315流回形成气冷循环；
S3、数据分析，工控机将接收到的数据进行储存，并与设定的标准值进行比较分析，形成相应的氩气输送方案，发出处理指令，并将分析内容传输至显示器；
S4、PLC调控，PLC控制器在接收工控机指令后，设定好相应的氩气输送量，控制吹氩系统的氩气输送量，并将设定结果输送至显示屏；
S5、氩气输送，吹氩系统打开氩气桶40的输送开关，根据设定值向RH炉10内输送氩气，并将输送量实时反馈给PLC控制器；
S6、异常处理，操作人员在控制室观测显示屏的画面显示，在出现异常情况时，向PLC控制器发出暂停指令，及时排查。
综上所述，本发明通过PLC控制器自动控制，不需要人工操作，节省人力成本；通过工业智能相机30采集数据，相比人工更加稳定，并采用安装了自动化吹氩系统软件的工控机，智能AI算法，自动分析对比，通过PLC控制器精准控制吹氩系统，钢水在真空室17内脱碳，脱氢效果更好，钢水精炼纯净度更加。通过在控制室实时观测显示屏，监控真空炉10RH内状态，异常情况及时处理，减少安全隐患；同时，通过将氩气桶40与工业智能相机30的冷却系统结合，使氩气对工业智能相机30进行冷却后，重新回到氩气桶40，同时持续的向RH炉10内输送氩气，提高氩气利用率，节约资源。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种RH炉自动化吹氩系统，其特征在于，包括：
图像采集模块，用于采集RH炉(10)内数据；
图像分析模块，用于分析所述图像采集模块采集的数据，判定RH炉(10)内的钢液(21)的状况；
PLC控制器，用于调控氩气的输送量大小；
吹氩系统，用于氩气输送作业；
显示模块，用于显示所述图像采集模块采集的RH炉(10)内的照片、图像分析数据、氩气实时输送数据；
控制室，用于监控所述显示模块，异常情况做出应急处理。
2.根据权利要求1所述的一种RH炉自动化吹氩系统，其特征在于，所述图像采集模块包括工业智能相机(30)和用以防护工业智能相机(30)的高温防护罩(31)。
3.根据权利要求1所述的一种RH炉自动化吹氩系统，其特征在于，所述图像分析模块为安装了自动化吹氩系统软件的工控机，包括储存单元、分析单元和处理单元，所述储存单元用于储存所述图像采集模块采集的RH炉(10)内数据，所述分析单元用于分析采集的RH炉(10)内数据，判定RH炉(10)内状况，所述处理单元用于根据RH炉(10)内状况做出相应的处理指令。
4.根据权利要求1所述的一种RH炉自动化吹氩系统，其特征在于，所述显示模块由多个显示器组成。
5.根据权利要求2所述的一种RH炉自动化吹氩系统，其特征在于，所述RH炉(10)包括壳体(18)和位于壳体(18)内部的真空室(17)，所述壳体(18)顶部中心开设有探测孔(11)，所述壳体(18)上部一侧开设有抽空孔(12)，另一侧设置有合金加料口(13)，所述壳体(18)底部设置有浸渍管上升管(15)和浸渍管下降管(16)，所述壳体(18)底部一侧设置有输氩管(14)，所述输氩管(14)的一端与所述浸渍管上升管(15)连通，另一端连接有氩气桶(40)，所述浸渍管上升管(15)和所述浸渍管下降管(16)底部连通设置有盛钢桶(20)，所述盛钢桶(20)内装有钢液(21)，所述浸渍管上升管(15)和所述浸渍管下降管(16)浸入所述钢液(21)内。
6.根据权利要求5所述的一种RH炉自动化吹氩系统，其特征在于，所述探测孔(11)内安装有工业智能相机(30)，所述工业智能相机(30)固定于所述高温防护罩(31)内部，所述高温防护罩(31)位于所述工业智能相机(30)的一侧设置有隔热玻璃(316)，所述高温防护罩(31)内开设有水冷槽(311)，所述水冷槽(311)顶侧开设有入水口(312)，所述水冷槽(311)底侧开设有出水口(313)，所述入水口(312)和所述出水口(313)与外部冷却系统连接，所述高温防护罩(31)靠近所述隔热玻璃(316)的一侧底部设置有进气管(314)，所述高温防护罩(31)远离所述隔热玻璃(316)的一侧设置有出气管(315)，所述进气管(314)与所述出气管(315)均与所述氩气桶(40)连接。
7.一种RH炉自动化吹氩系统使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设备检查，在确保各设备无故障后，启动系统；
S2、数据收集，启动工业智能相机(30)对RH炉(10)内部钢水状态进行观测，同时将图片传输至显示器，并将数据上传至工控机；
S3、数据分析，工控机将接收到的数据进行储存，并与设定的标准值进行比较分析，形成相应的氩气输送方案，发出处理指令，并将分析内容传输至显示器；
S4、PLC调控，PLC控制器在接收工控机指令后，设定好相应的氩气输送量，控制吹氩系统的氩气输送量，并将设定结果输送至显示屏；
S5、氩气输送，吹氩系统打开氩气桶(40)的输送开关，根据设定值向RH炉(10)内输送氩气，并将输送量实时反馈给PLC控制器；
S6、异常处理，操作人员在控制室观测显示屏的画面显示，在出现异常情况时，向PLC控制器发出暂停指令，及时排查。
8.根据权利要求7所述的一种RH炉自动化吹氩系统使用方法，其特征在于，在步骤S2中，在工业智能相机(30)工作过程中，高温防护罩(31)内部冷却系统同时运转，外部冷却系统将冷却液从入水口(312)输入水冷槽(311)内，经出水口(313)流回形成水冷循环，同时氩气桶(40)从进气管(314)向高温防护罩(31)输送氩气，经出气管(315)流回形成气冷循环。
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