CN113637820B - 基于图像识别的转炉底吹供气支管差异化控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像识别的转炉底吹供气支管差异化控制方法及系统，属于转炉炼钢技术领域，通过转炉炉底厚度的测量，确定各支底吹供气元件的侵蚀凹陷深度，通过底吹供气元件透气“黑眼”形貌特征识别和损毁状态，进行底吹供气元件透气状态的判别与标记，并根据不同的状态发出相应转炉维护的信息；根据底吹供气元件支管控制参数控制和单支底吹供气元件控制参数计算，通过单支底吹供气元件控制指令的下发与执行，实现各支底吹供气元件的差异化控制，达到延长底吹供气元件服役寿命、抑制个别底吹供气元件的快速损毁、强化底吹供气元件之间协同搅拌效果、稳定转炉底吹搅拌效果、提高转炉生产效率与改善钢水质量等综合目的。

Description

基于图像识别的转炉底吹供气支管差异化控制方法及系统

技术领域

本发明属于转炉炼钢技术领域，更具体地，涉及一种基于图像识别的转炉底吹供气支管差异化控制方法及系统。

背景技术

转炉顶底复吹炼钢是从转炉熔池上部通过氧枪向熔池的铁水吹入氧气，从转炉底部通过底枪向熔池吹入氮气或氩气进行熔池搅拌。在转炉冶炼过程中，随着底吹流量的增大，熔池搅拌强度和传质效率增大，不仅促进渣钢平衡，改善炉内碳氧反应动力学条件，而且提高顶吹氧气的利用效率，降低转炉终点碳氧积，但底吹供气元件安装在转炉炉底，面临着高温金属或氧化性炉渣熔体的渗透蚀损与透气回流冲击磨损，同时，转炉间歇式冶炼生产模式和底吹供气元件透气冷却，导致转炉底吹元件及其周围耐火材料高温热震冲击剧烈，加剧了供气元件与供气元件周围护砖的损毁进程，成为转炉炉衬最易损毁区域，导致底吹供气元件的长度不断缩短，虽然频繁的溅渣护炉和炉衬修补避免了炉底的快速减薄和蚀损凹坑的快速扩展，但无法实现供气元件蚀损的生长，同时，供气元件溅渣层与修补层的覆盖，还增大了供气流动阻力，若操作不当将导致供气元件堵塞，甚至完全堵塞而停用，导致炉内碳氧反应动力学条件严重劣化，转炉终点碳氧积增加。为此，实际生产中则采用转炉化炉底操作，降低底吹供气元件覆盖渣层厚度和供气流动阻力，改善底吹搅拌效果，减少转炉终点碳氧积。由此可见，在转炉生产过程中，基于不同的转炉维护模式与炉役寿命，底吹供气元件会将呈现畅通、部分堵塞、完全堵塞三种状态间的动态交替，甚至完全堵塞后无法复通而关闭停用；由于转炉底吹常温气体的冷却效应和气体逸出驱赶作用，炉底热态渣层将形成“黑眼”通孔，根据“黑眼”的形成与否，即供气的可视与非可视状态，则可判断转炉底吹供气元件的堵塞状态，通过‘黑眼’面积的大小、覆盖炉渣高度以及底吹供气元件通畅度的综合分析，则可以判断底吹供气元件的透气效果。

基于顶底复吹转炉服役过程中底吹供气元件可视化的动态变化及其对转炉冶炼动力学条件的显著影响，以提高转炉底吹供气元件服役寿命、稳定降低转炉终点碳氧积为目标，从底吹透气效果监测、供气元件维护、供气流量控制与强化转炉冶金效果等方面开展了大量的研究，并形成了系列技术。如：

在底吹透气效果监测方面，参考专利CN109295277B，公开了一种转炉底吹供气元件透气效果的在线监测方法与装置，针对目前转炉底吹“黑眼”人眼观察透气效果判断存在的准确性差的不足，提出了透气效果评价参数K，建立了评价参数K的计算公式以及底吹供气元件畅通、轻微受阻和严重受阻的量化判据，公开了一种底吹供气元件透气效果在线监测判断方法与装置，采用压力传感器和流量传感器监测供气元件的供气压力与流量，采用红外热像仪监测供气元件“黑眼”区域面积，采用测厚仪监测炉底和供气元件高度，采用运行控制器获取供气管路压力、供气管路实际流量、底吹供气元件黑眼区域面积、炉底高度值和底吹供气元件高度值，并计算得到通畅度、冷却比和覆盖渣层高度，并根据通畅度、冷却比和覆盖渣层高度计算得到透气效果评价参数，从而实现转炉底吹供气元件透气效果的在线监测与判定。该发明通过综合测试和分析透气能力(畅通度数据)、透气方式(冷却比数据)和透气条件(覆盖渣层高度数据)，得到透气效果评价参数，通过透气效果评价参数，将转炉底吹供气元件的底吹效果进行量化，从而能够直观地反应出转炉底吹供气元件的透气效果，提高对底吹供气元件的透气效果判断的准确性和精确性，实现转炉底吹供气元件透气效果的在线监测与判定，为转炉复吹提供更科学、合理的技术支持。

在转炉底吹维护方面，由于转炉炼钢过程炉底厚度的变化是与冶炼钢种、冶炼工艺、出钢条件等工艺因素有关，通常分为以下两类情况：对于以生产中、高碳([C]≥0.04％)建筑钢材、特殊钢材和中厚板为主的转炉，由于终点钢水和炉渣的过氧化现象不严重，出钢温度较低，易造成炉底上涨；对于以生产低碳、超低碳([C]＜0.04％)板材为主的转炉，出钢温度高，钢水和炉渣的氧化性强，则易造成炉底熔损与凹陷。对于炉底上涨，可采用延长溅渣频率、增加低碳钢吹炼炉数和加强底吹搅拌促使钢流冲刷炉底以及炉底吹扫等措施，控制炉底上涨厚度≤200mm，保证底吹供气元件蘑菇头覆盖保护层的透气性。对于炉底熔损凹陷，由于底吹供气元件金属炉渣复合蘑菇头已随炉底一同熔损，因此需要进行蘑菇头再生并用耐火材料垫补炉底，以保证正常的炉底厚度，还要保持复吹工艺所必需的透气性。然而，这一问题目前国内外还未得到可靠的解决。为此，参考专利CN101487071B公开了一种金属炉渣复合蘑菇头再生的炉底垫补方法，具体垫补步骤分为清理炉底、金属蘑菇头再生和垫补烧结炉底三个阶段，其中，(1)清理炉底阶段：冶炼中发现炉底下陷(下陷深度≤200mm)应及时采用补炉操作使炉底恢复到正常厚度。采用补炉操作前首先要清理炉底，即当钢水冶炼完毕后应尽量将炉内的钢渣出净(必要时可采用顶吹氮气吹扫炉底)，并把底吹流量开至最大，避免炉底粘渣、留渣。(2)金属蘑菇头再生阶段：炉底清理后安排一炉中、高碳钢冶炼，出钢时少量留钢。摇正转炉将底吹流量调至补炉模式喷吹2～3min，将供气元件喷嘴周围凹坑内的钢水初步冷凝形成透气性良好的金属蘑菇头，然后倒净炉渣。(3)垫补透气性炉底阶段：倒渣后开始补炉操作，向炉内倒入垫补炉底的耐火材料。垫补炉底耐火材料要求严格控制粒度配比，其中≥5mm的大颗粒应占40％以上。倒入补炉料后通过反复摇炉使补炉料逐渐铺平，并均匀地涂在整个炉底凹陷处。然后开始烧结，烧结时底吹气体应手动开至最大流量，以保证气流能较顺利地通过补炉料层。烧结时间通常为30～40min。具体工艺要求为：在炉底清理后，安排一炉中、高碳钢冶炼，出钢时少量留钢，再摇正转炉将底吹流量调至补炉模式喷吹2～3min，将供气元件喷嘴周围凹坑内的钢水初步冷凝形成透气性良好的金属蘑菇头，然后倒净炉渣；补炉前一炉要求把钢水、炉渣出净，不进行溅渣，开大底吹流量到80～200Nm³/h，将炉底凹坑处的液态渣钢吹净；补炉时要求留钢水0.2-0.5吨，出钢后摇正炉体，通过底吹气体冷却喷嘴周围凹坑内的钢水，形成金属蘑菇头后倒掉全部炉渣。透气性炉底的补炉工艺步骤为：(a)严格控制垫补炉底耐火材料的粒度配比，其中≥5mm的大颗粒应占20-80％；(b)烧结过程中每支元件的流量采用“烧结前期＞200Nm³/h、烧结中期80～90Nm³/h、烧结后期＞200Nm³/h”底吹供气模式；(c)烧结时间为30～40min，烧结时底吹气体应手动控制，其中，烧结前期的大流量底吹保证在喷口上部形成发达的透气层，不影响喷嘴周围炉衬与补炉料的烧结过程；烧结中期较低的供气模式，主要是保证在喷口上方的补炉料能逐渐形成烧结层；烧结后期的大流量是保证喷口上方已局部烧结的耐火材料能进一步烧结，形成较发达的气流通道。该发明以控制炉底熔损量≤200mm为目标，当炉底熔损＞180mm时，进行蘑菇头再生和垫补炉底处理，保证炉底厚度与开炉时基本相当，同时保证再生后的蘑菇头和补炉后炉底的透气性完全可以满足吹炼过程中复吹工艺对冶炼供气量的要求。通过多家钢厂转炉上的应用，取得了底吹元件寿命与炉龄同步、炉龄超过10000炉的应用效果。

针对底吹供气元件服役过程中侵蚀凹坑深度波动大的问题，以控制转炉零位波动为目标，参考专利CN101338350B公开了一种炉役前期造粘渣敷涂、炉役中后期溅渣护炉的底吹供气元件保护方法，使底吹供气元件工作面形成厚薄可调的透气渣层，炉役期转炉零位下降受控幅度保持-250mm，达到底吹供气元件寿命与炉龄同步的目的；具体是：在转炉炼钢过程和/或出钢后，加入轻烧白云石和/或含镁改质剂，使炉渣成分达到CaO/SiO₂为3.0～4.0，MgO含量7～12wt％，TFe含量＜16wt％，通过摇炉使粘渣快速敷涂于炉底和炉衬，用氧枪喷吹14000～15000NM³/h氮气使炉渣均匀喷溅在炉衬工作面，其中，炉底上涨超过零位时，降低溅渣枪位和时间，溅渣后排渣，集中冶炼低碳高温品种钢，控制后期底吹流量≥0.06NM³/(min·t_钢)，底吹惰性气体流量调节范围为0～0.2NM³/(min·t_钢)；出钢后顶吹氧2min和/或底吹弱氧化性气体；炉底下降超过零位时，控制钢水温度不超过1700℃，降低炉渣氧化性，出钢后留渣以及添加补炉料修正炉型。该发明以炼钢过程掉渣及出钢后溅渣为特征的底吹供气元件保护方法，同时实现了炉底零位波动以及炉型、熔池深度综合控制，兼顾了底吹供气元件的保护及转炉冶金效果双重作用。

针对常规转炉溅渣护炉氮气底吹冷却强度低、供气元件工作面透气覆盖渣层形成速度慢以及大流量底吹供气元件工作面渣层易吹脱的问题，参考专利申请CN110863076A公开了一种以提高转炉溅渣护炉阶段底吹透气冷却强度为特征的供气元件维护方法，具体操作是在转炉出钢结束、转炉倒渣之前，通过转炉底吹原件吹入CH4和氮气混合气体来冷却风口周围炉渣，利用两种气体冷却能的不同，达到特定冷却能和供气强度，实现相同的底吹流量条件下不同的冷却能，并依据转炉风口维护工艺要求进行调节，实现对炉底金渣蘑菇头有效控制进而实现对转炉风口的有效控制。其中，底吹氮气和CH4的混合比例为10-90％；出钢结束时炉渣温度为1600-1680℃。底吹元件的强度为0.05-0.15m³/min·t。通过底吹CH4气体的升温物理热吸收冷却与温度＞1000℃时的裂解吸热，相同气量条件下转炉底吹CH4冷却效果达氮气的5.0倍，因而，不同比例CH4和N2混合气体底吹，冷却强度达到纯吹入氮气时的140-400％，实现对底吹元件周围炉渣进行冷却，获得稳定的蘑菇头，达到改善底吹风口维护效果的目的。

在底吹供气元件复通方面，参考专利申请CN111254252A，针对常规单独留渣洗炉底、兑铁洗炉底或留钢洗炉底等底吹复通方式存在的复通寿命短、复通效果稳定性差的问题，提供了一种以留渣+兑铁渣洗为特征的底吹元件复通与维护方法，具体的复通步骤为：(1)预留上一炉次的热态炉渣，加入铁水；(2)开启顶吹氧枪，控制顶吹氧枪的氧气使用压力及氧气流量，重复吹氧多次；(3)开启并调节底吹元件的吹气流量；(4)添加石灰冷却炉内炉渣，并将冷却后的炉渣和铁水的混合液倒掉；(5)观察底吹元件是否复通，如果没有复通，重复上述步骤一至步骤四。其中，步骤一中的热态炉渣预留量为上一炉次的1/3，加入铁水的质量为300～1000kg，步骤二中的氧气压力控制在0.25～0.35MPa，氧气流量控制为正常冶炼的1/3～1/2，顶吹氧枪位置为炉渣和铁水的混合液的液面之上500～1500mm，吹氧时间控制在6～10min，步骤三中的底吹气流量为0.10～0.15Nm³/min·t；步骤五中根据底吹系统控制画面显示的压力和流量数据(即：管道压力小于1.0MPa，底吹流量大于30Nm³/h)或者/和根据炉底热态画面是否出现“黑眼”来判断底吹元件是否复通。此外，还公开了炉底上涨出现堵塞倾向时执行大流量底吹模式、炉底下降导致底吹元件持续裸露时执行小流量模式的底吹供气元件维护方法。改发明通过顶吹氧气与炉内热态炉渣、铁水间的快速反应，并配合底吹射流，加快底吹供气元件的复通；通过留渣+兑铁操作，充分利用炉渣的余热，缩短渣洗时的吹氧时间；通过控制底吹气体强度的控制，增强熔池内液体的流动性，加速液体渣和钢水对炉底的冲刷，使炉底渣层厚度得到整体性的降低，提高转炉炉容比和铁水装入量，减少喷溅的发生，达到快速渣洗的目的。

在底吹供气流量控制方面，参考专利CN102041347B，针对品种钢大流量供氧冶炼模式下底吹供气强度较大、炉底动态控制难度较大引起的前期底吹供气元件侵蚀偏快、金属蘑菇头不易生成、底吹供气元件容易堵塞的问题，公开了一种底吹供气模式与转炉冶炼操作优化为特征的复吹与炉龄同步的方法，其中，底吹供气模式为：当转炉炉龄＜2000炉，底吹采用小流量(160-360Nm³/h、强度范围0.027-0.06Nm³/t.min)供气模式，即：转炉吹炼前10分钟底吹供气流量在160-180Nm³/h、11-13分钟底吹供气流量在220-240Nm³/h、14-15分钟底吹供气流量在340-360Nm³/h，避免底吹枪芯侵蚀过快，出钢后终渣改质。采用留渣护炉底，手动加大底吹气体流量(600Nm³/h、即0.1Nm³/t.min)，促进“透气性炉底”快速生成；透气性炉底生成技术为：通过调整转炉溅渣、冶炼操作以及转炉底吹透气砖的维护，在转炉底吹透气砖端部形成弥散的、可透气性渣料结合层，用于保护底吹透气砖砖芯的蚀损。调整转炉操作工艺：根据实际冶炼品种情况，按照成品C重量％＜0.1重量％，控制轻烧加入量2-2.5t，白灰加入量按照碱度3.4-3.6控制；其他品种冶炼时，控制轻烧加入0.5-1t，白灰加入量按照碱度按3.2-3.4控制，通过转炉冶炼过程中溅渣枪位及溅渣时间的优化，稳定控制转炉炉底渣厚为50～150mm范围内；并在配合转炉增大吹炼供氧强度条件下，转炉冶炼供氧时间缩短90秒。从而，达到了保证转炉复合吹炼冶金效果和转炉底吹元件寿命与炉龄同步的目的。

参考专利申请CN103805733A，公开了一种金属冶炼炉的气体输入管道系统以及对此的工作方法，针对转炉底吹供气元件透气过程中反向脉动冲击引起的供气元件蚀损凹陷问题，指出了大体积气泡流冲击蚀损加剧和冶金反应界面缩小的危害，并针对相关研究资料报道的缝隙喷口代替圆形喷口降低供气元件方向脉动冲击的技术措施，分析指出了单环缝喷口供气元件因芯管和环缝间的膨胀差异导致环缝截面变形的问题，也是其未能推广应用的主要原因；此外，介绍了螺旋形喷嘴降低冲击蚀损的原理，通过喷吹气流的旋转运动，强化了熔池的搅拌，缩小了气泡体积，降低了反向冲击动能和供气元件的冲击蚀损，不足在于喷嘴阻力损失大。针对现有技术的不足，该项专利公开了一种在供气元件前设置节流装置的供气管道系统，通过节流装置周期性地减少或中断供气气体，缩短喷口气泡脱硫时间间隔，减小气泡脱硫体积，降低气泡脱硫反向冲击动能，提高气泡比表面积，改善转炉冶金效果。

参考专利申请CN106884070A，基于碳氧积、转炉炉底厚度与转炉底吹控制之间相互关联关系的总结，公开了一种利用碳氧积和炉底厚度来自动调节转炉底吹单支管流量的方法，包括转炉炉底测厚仪系统、转炉底吹PLC控制系统和转炉L2过程控制系统；其中，炉底测厚仪系统包括测量处理模块和通信模块，实现炉底厚度测量和数据通讯；底吹PLC控制系统包括PLC底吹现场数据采集模块、PLC底吹曲线控制调节模块和PLC通信模块，完成生产信息的采集、根据增益系数的支管阀门开度调节和系统通信；转炉L2过程控制系统包括L2数据采集模块、L2底吹增益系数计算模块和L2通信模块，收集L2的所需相关数据、底吹增益系数计算和系统间的通信；通过具体的操作步骤，在转炉炉内情况无法实时预测的情况下，有效预测炉底变化情况和单支管堵塞情况，自动调节单支管底吹流量，达到提高转炉底吹效果、改善钢水质量的目的。

在提高底吹效果方面，参考专利申请CN111041149A，针对转炉热量不足、钢水终点氧化性较强引起的底吹供气元件侵蚀严重、底吹砖平均寿命短(3000炉左右)、转炉复吹比低(约为40～50％)以及炉役后期熔池钢水吹不透、碳含量及温度不均匀等问题，公开了一种在不同的炉龄时期底吹供气元件分组交替变化供气量的底吹工艺。将设置在炉底内外两个同心圆上偶数块底吹供气元件一半进行组合分组，在炉役前期(1700～2000炉前)，一组常规供气量底吹，另一组弱供气量底吹，炉役中期(3600～4000炉)，两组供气元件的底吹供气量交替变化，炉役后期，两组供气元件常规供气量底吹。其中，弱供气的供气流量为常规供气流量的1/4～1/3，常规供气流量为550～600Nm³/h，每块底吹供气元件均有独立的供气管道和流量调节系统。

参考专利申请CN111363881A，针对转炉终点钢水游离氧常规降低炉内CO分压控制[C]×[O]积的方法存在的终点游离氧控制不精准的问题，公开了一种通过顶、底复吹配合降低转炉终点钢水游离氧含量的控制方法。具体是：由式N＝W/20确定底吹供气元件数量，其中，W为转炉钢液的装入量，单位t，底吹供气元件数量N的单位为个；按照Q_底＝(0.9～1.2)W确定底吹供气元件单支路供气流量，单位为m³/h；按照0＜ΔP＝P-P0＜0.3MPa控制底吹供气元件出口状态，P为工作压力，P0为初始压力；控制转炉开炉时供气元件供气压力P_开炉＝0.2～0.5MPa，设置转炉溅渣底吹供气压力P_溅渣＝0.4～0.6MPa，控制溅渣后转炉炉底渣层厚度H＝50～100mm，控制副枪测定后顶吹供氧量Q_O2＝(0.89～0.99)Q，其中Q为副枪测定后供氧量理论计算值。该发明通过底吹惰性气体搅拌金属熔池，尤其是出钢前的底吹供气流量，促进渣-钢平衡，并在金属熔池生成均匀、弥散的惰性气泡群，增加了金属熔池[C]-[O]反应界面，降低金属熔池内CO分压，并通过顶底复吹配合，降低游离氧含量至[O]≤450PPm。

为了满足洁净钢转炉低成本生产的要求，复杂的炼钢过程呈现出分化为铁水脱硫预处理、转炉前期脱硅与脱磷、中间倒渣、少渣脱碳升温、控制吹炼终点命中率及出钢操作、溅渣护炉、留渣操作等若干工艺步骤的发展趋势。常规转炉冶炼脱磷率最高已接近90％，在入炉铁水(或含铁原料)磷含量≤0.15％时，便可完成出钢磷含量≤0.015％一般钢种的转炉冶炼，但对于中高磷铁水的转炉冶炼，则需进一步大幅度提高转炉的脱磷率。根据转炉冶金反应机理，提高转炉炼钢脱磷率的关键在于转炉吹炼前期熔池温度、造渣成渣过程、冶金反应动力学条件的合理控制，保证炉渣与金属液之间最佳的脱磷化学势。对于吹炼前期的熔池温度控制，一般采用低氧压、小供氧流量并配合枪位调节的“软吹”操作，适当弱化氧气流股对熔池的冲击作用，抑制氧气直接氧化熔池中各种发热元素(铁、碳、硅、锰、磷等)的氧化放热过程，但将导致氧枪实际操作参数与氧枪喷头正常设计值偏差大，同时显著降低了氧气流股对液体熔池的搅拌效果，弱化了反应动力学条件，形成前期脱磷熔池温度与搅拌控制矛盾，进而阻碍了转炉冶炼脱磷率的提高，制约了中高磷铁水的洁净钢转炉高效低成本冶炼。针对这一问题，参考专利CN103773919B，公开了一种转炉脱磷率＞90％的转炉冶炼方法。将转炉冶炼分为铁水脱硅、脱磷的预处理期和少渣冶炼脱碳期；在铁水脱硅、脱磷的预处理期，先按比例加入造渣材料(包括石灰、石灰石、烧结矿(或球团矿)等)，通过頂吹氧枪吹入氧气，转炉底部由底吹透气元件吹入氮气，采用气量为0.05～0.4Nm³/t.min的底吹搅拌模式，吹炼前期通过顶枪向熔池喷入石灰粉或石灰石粉，以喷粉流量为50～400kg/min形成脱磷渣；根据熔池的温度的情况，通过頂吹氧枪向氧枪中混入氮气以控制铁水脱硅、脱磷预处理期的熔池温度为1330～1390℃，并保证氧枪对熔池的搅拌强度；铁水脱硅、脱磷的预处理期的目标是[C]＝2.9～3.8％，T＝1330～1400℃，脱磷率为70～95％，炉渣碱度不小于2；此后，倒掉65～80％的脱磷渣，进入少渣脱碳升温期，重新加入渣料，向熔池再喷入石灰粉或石灰石粉，通过利用石灰粉(或石灰石粉)快速熔化与融合，提高炉渣对五氧化二磷的吸附能力；采用供氧强度为3.5～5.0Nm³/t.min供氧脱碳，根据钢种的要求确定钢水成分、温度后出钢；少渣冶炼脱碳期的目标是[C]＝0.03～0.5％，T＝1550～1720℃；出钢后进行溅渣，留渣30～50％作为下一炉的造渣材料；保证冶炼中高磷铁水的总脱磷率在90％以上。其技术原理是根据熔池的脱磷反应主要发生在吹炼前期脱硅后铁水中磷与熔池中氧大量结合后生成五氧化二磷，之后与炉渣中的氧化钙结合成磷酸钙进入炉渣中。从热力学上看，此时熔池的温度较低(1400℃左右)，炉渣的碱度适中(R＝2.0)，炉渣(TFe)含量也在10％左右，此时的热力学条件非常适合铁水脱磷，这时需要维持这种热力学条件，再借助良好的动力学条件(氧氮顶部混喷与强底吹搅拌相结合)，使转炉熔池的脱磷反应更加充分。

综上所述可见，现有技术针对转炉底吹供气元件的损毁、堵塞问题，从底吹透气效果监测、供气元件维护、供气流量控制与强化转炉冶金效果等方面开展了大量的研究，然而，在实际生产中，由于不同企业品种结构与装料制度的不同、转炉炉型结构、底吹供气元件种类的差异，导致相关技术的实际应用效果的显著差异，尤其是在底吹供气元件的维护方面；此外，转炉炉底布置有多支甚至十余支底吹供气元件，在实际生产过程中，尽管各支底吹供气元件的供气控制与维护措施相同，但供气元件之间的底吹流量、损毁状态、服役寿命差异显著，导致实际生产过程中的底吹搅拌行为不断变化、顶底复吹转炉冶金反应动力学与动力学条件严重劣化，然而，相关技术均针对炉底整体底吹状况，未能考虑供气元件之间的差异，导致转炉生产过程中实际透气的底吹供气元件分布与实际搅拌混合状态不同，严重制约了相关技术的适应性与实际应用效果。针对上述不足，参考专利申请CN106884070A，利用转炉出钢碳氧积、炉底厚度、底吹参数等历史数据，进行底吹增溢系数的计算，通过PLC底吹曲线控制模块调节对应支管阀门开度，实现单支供气元件的控制，达到降低转炉出钢碳氧积的目的。但未能涉及底吹增溢系数如何计算确定，尤其是如何计算分配各支管的增溢系数以及个别供气元件堵塞后的分配问题更未涉及，导致该技术的适应性严重不足。由此可见，如何改善转炉底吹搅拌效果、延长底吹服役寿命还需进一步研究，以达到稳定提高转炉顶底复吹冶金反应效率与钢水质量的目的。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了提供一种基于图像识别的转炉底吹供气支管差异化控制方法及系统，通过不同透气状态转炉底吹供气元件的差异化控制，延长底吹供气元件服役寿命，抑制个别底吹供气元件的快速损毁，强化底吹供气元件之间协同搅拌效果，达到稳定转炉底吹搅拌效果、提高转炉生产效率、改善钢水质量的目的。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于图像识别的转炉底吹供气支管差异化控制系统，包括：图像识别模块、转炉炉底测厚模块、底吹供气元件状态判别模块和单支底吹供气元件调节模块；

所述图像识别模块，用于转炉倒渣后炉底热态渣面的底吹供气元件透气黑眼形貌特征的实时图像识别，以判断各支底吹供气元件的透气性；

所述转炉炉底测厚模块，用于测量转炉炉底厚度，确定各支底吹供气元件的侵蚀凹陷深度，以判别底吹供气元件损毁状态；

所述单支底吹供气元件调节模块，用于实现各支底吹供气元件的压力测量、流量测量和流量调节；

所述底吹供气元件状态判别模块，用于通过底吹供气元件透气黑眼形貌特征识别和损毁状态，进行底吹供气元件透气状态的判别与标记，并根据不同的状态发出相应转炉维护的信息，根据底吹供气元件透气状态的判别与标记确定各底吹供气元件支管的流量控制参数和压力控制参数，通过所述单支底吹供气元件调节模块实现各支底吹供气元件的差异化控制。

在一些可选的实施方案中，所述图像识别模块，包括：摄像头模块、第一数据传输组件、视频图像显示模块及数据处理模块；

所述摄像头模块安装在转炉操作平台的正斜方，用于记录转炉倒渣后炉底热态渣面的底吹透气黑眼形貌的实时图像；

所述视频图像显示模块和所述数据处理模块均安装在转炉操作室所述第一数据传输组件用于相关硬件装置之间的信息通讯；

所述视频图像显示模块用于通过所述第一数据传输组件接收所述摄像头模块记录的实时图像，进行视频图像的编辑存储；

所述数据处理模块用于通过所述第一数据传输组件接收所述摄像头模块记录的实时图像，对图像进行预处理、特征提取和图像识别，以判断各支底吹供气元件的透气性。

在一些可选的实施方案中，所述转炉炉底测厚模块，包括：激光测厚模块及第二数据传输组件；

所述激光测厚模块用于测量转炉炉底厚度；

所述第二数据传输组件，用于将转炉炉底厚度向所述数据处理模块传输，以由所述数据处理模块确定各支底吹供气元件的侵蚀凹陷深度，以判别底吹供气元件损毁状态。

在一些可选的实施方案中，所述单支底吹供气元件调节模块，包括：压力测量装置、流量测量装置、流量调节装置及第三数据传输组件；

所述压力测量装置、所述流量测量装置及所述流量调节装置安装在各支底吹供气元件的供气支管上，并通过所述第三数据传输组件实现所述压力测量装置、所述流量测量装置、所述流量调节装置与所述数据处理模块之间的信息通讯。

在一些可选的实施方案中，所述底吹供气元件状态判别模块，包括：透气状态判别准则模块、状态识别编辑器、底吹供气元件支管控制参数控制准则模块和控制参数编辑器；

所述透气状态判别准则模块，用于由识别的炉底热态渣层透气黑眼形貌图像与黑眼炉底厚度进行透气状态的判别，并由所述状态识别编辑器对透气状态进行综合判别与标记；

所述底吹供气元件支管控制参数控制准则模块用于根据所述状态识别编辑器对透气状态的标记，进行对应的底吹供气元件支管控制；

所述控制参数编辑器根据底吹供气元件透气状态识别标记，按照所述底吹供气元件支管控制参数控制准则模块建立的底吹供气元件支管控制参数控制准则，计算各底吹供气元件支管的流量控制参数和压力控制参数，并通过所述第三数据传输组件向所述单支底吹供气元件调节模块发送控制指令，由所述单支底吹供气元件调节模块执行相关指令，执行结果再通过所述第三数据传输组件进行反馈与修正。

在一些可选的实施方案中，所述状态识别编辑器，对于透气黑眼形貌图像识别，以透气黑眼出现与否，判断底吹供气元件是否堵塞，完全堵塞标记为第一数值，并发出转炉洗炉复通警报，非完全堵塞标记为第二数值；对于非完全堵塞状态，进一步根据黑眼内是否存在覆盖物，判断底吹供气元件是否爆吹，无覆盖物为爆吹，标记为第三数值，有覆盖物为非爆吹，标记为第四数值；对于非爆吹状态，进一步根据黑眼内覆盖物透气孔结构特征判断底吹供气元件的透气效果，并结合黑眼炉底厚度测量数据进行透气状态区分，即：黑眼渣面凹陷深度≥第一预设深度，且黑眼内透气孔数量≤第一预设透气孔数量时，标记为第五数值，属透气过度，并发出底吹供气元件维护建议信息，在第二预设深度≤黑眼渣面凹陷深度＜第一预设深度，且第一预设透气孔数量＜黑眼内透气孔数量≤第二预设透气孔数量时，标记为第六数值，属透气合理，在第三预设深度＜黑眼渣面凹陷深度＜第二预设深度，且黑眼内透气孔数量≤第一预设透气孔数量时标记为第七数值，属透气偏小，在有黑眼，但黑眼渣面为平面时，标记为第八数值，属透气微弱，并发出转炉洗炉复通建议信息。

在一些可选的实施方案中，所述底吹供气元件支管控制参数控制准则模块，对于标记为第一数值的完全堵塞状态的底吹供气元件，当供气流量＞第一预设供气流量时，直接进行关闭单支底吹供气元件，避免炉衬串气脱落，并发出常闭信息，当供气流量等于第一预设供气流量时，保持打开状态，便于转炉洗炉复通；对于标记为第三数值的爆吹状态的底吹供气元件，按照支管供气流量不大于设定流量的第一预设百分数，且供气支管压力为设定压力的第二预设百分数进行控制；对于标记为第四数值的透气过度状态的底吹供气元件，按照支管供气流量不大于设定流量的第一预设供气流量，且供气支管压力为设定压力的第三预设百分数进行控制；对于标记为第六数值的透气合理状态的底吹供气元件，按照支管供气流量为设定流量且供气支管压力不大于设定压力进行控制；对于标记为第七数值透气偏小状态和标记为第八数值透气微弱状态的底吹供气元件，按照支管供气压力介于设定压力与极限许可压力之间，且供气流量尽量提高至设定流量进行控制。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于图像识别的转炉底吹供气支管差异化控制方法，包括：

(1)转炉倒渣后，采用摄像头模块实时记录炉底热态渣面的底吹透气黑眼形貌图像，并通过第一数据传输组件将视频图像信息传输到操作室的视频图像显示模块，由数据处理模块进行视频图像的编辑处理和黑眼形貌特征的识别，获得各支底吹供气元件的黑眼形貌特征信息；

(2)按照每班炉底测厚1～2次的节奏安排，采用激光测厚模块进行炉底厚度测量，并通过第二数据传输组件将测量数据上传至数据处理模块，由数据处理模块编辑处理，获得炉底厚度分布数据信息；

(3)根据黑眼形貌特征信息和炉底厚度分布信息，按照建立的底吹供气元件透气状态判别准则，由状态识别编辑器对透气状态进行综合判别与标记，并根据不同的状态发出相应的转炉维护信息；

(4)根据底吹供气元件透气状态标记，按照建立的底吹供气元件支管控制参数控制准则，由控制参数编辑器计算转炉冶炼周期内各底吹供气元件支管的流量控制参数和压力控制参数，并通过第三数据传输组件向单支底吹供气元件调节模块发送控制指令；

(5)根据控制参数编辑器发送的指令，按照转炉冶炼不同阶段的控制指令，由单支底吹供气元件调节模块执行各支底吹供气元件的参数控制指令，并通过第三数据传输组件进行各支底吹供气元件的实际运行参数反馈与修正，实现各支底吹供气元件透气参数的差异化控制。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明针对转炉冶炼过程底吹搅拌效果劣化速度快、底吹服役寿命短等问题，通过转炉冶炼过程分析认为，在复杂的转炉冶炼过程中，由于剧烈波动的高温冶金反应过程、恶劣的操作环境、庞大炉体结构、复杂的炉机设备等，导致炉衬侵蚀不均匀、局域精准维护困难，尤其是转炉炉底，不仅浸没在钢水与熔渣之中，而且炉衬结构复杂、熔池搅拌与底吹透气冲刷剧烈、维护修补困难，成为转炉服役寿命与冶金效果的限制性因素，这也是现有技术主要集中在转炉整体底吹服役寿命延长方面的主要原因。然而，正因为转炉炉底最为恶劣动荡的服役条件，导致布置在炉底不同部位的底吹供气元件服役状态和损毁历程的显著差异，从而在转炉全炉役过程不断出现底吹供气元件的透气流量降低、堵塞和关闭，底吹搅拌效果持续降低、出钢质量不断下降。为此，本发明基于转炉炉底局域精准维护困难的技术现状，以缩小炉底各底吹供气元件之间透气效果的差异、稳定转炉服役过程底吹搅拌效果、延长底吹服役寿命为目的，提出了底吹供气元件差异化控制技术方案，通过炉底热态渣层底吹供气元件透气“黑眼”形貌特征的在线图像识别，判断各支底吹供气元件的透气性，通过转炉炉底厚度的测量，确定各支底吹供气元件的侵蚀凹陷深度，判别底吹供气元件损毁状态，通过底吹供气元件透气“黑眼”形貌特征识别和损毁状态，根据建立的底吹供气元件透气状态判别准则，进行底吹供气元件透气状态的判别与标记，并根据不同的状态发出相应转炉维护的信息；根据底吹供气元件支管控制参数控制准则和单支底吹供气元件控制参数计算，通过单支底吹供气元件控制指令的下发与执行，实现各支底吹供气元件的差异化控制，达到延长底吹供气元件服役寿命、抑制个别底吹供气元件的快速损毁、强化底吹供气元件之间协同搅拌效果、稳定转炉底吹搅拌效果、提高转炉生产效率与改善钢水质量等综合目的。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于图像识别的转炉底吹供气支管差异化控制系统示意图；

图2是本发明实施例提供的一种转炉底吹供气元件透气“黑眼”全貌图像；

图3是本发明实施例提供的一种底吹供气元件透气合理状态“黑眼”内透气孔结构特征图像；

图4是本发明实施例提供的一种底吹供气元件爆吹状态“黑眼”内透气孔结构特征图像。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明实例中，“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。

如图1所示是本发明实施例提供的一种基于图像识别的转炉底吹供气支管差异化控制系统示意图，包括：图像识别模块、转炉炉底测厚模块、底吹供气元件状态判别模块和单支底吹供气元件调节模块；

图像识别模块，用于转炉倒渣后炉底热态渣面的底吹供气元件透气黑眼形貌特征的实时图像识别，以判断各支底吹供气元件的透气性；

转炉炉底测厚模块，用于测量转炉炉底厚度，确定各支底吹供气元件的侵蚀凹陷深度，以判别底吹供气元件损毁状态；

单支底吹供气元件调节模块，用于实现各支底吹供气元件的压力测量、流量测量和流量调节；

底吹供气元件状态判别模块，用于通过底吹供气元件透气黑眼形貌特征识别和损毁状态，进行底吹供气元件透气状态的判别与标记，并根据不同的状态发出相应转炉维护的信息，根据底吹供气元件透气状态的判别与标记确定各底吹供气元件支管的流量控制参数和压力控制参数，通过单支底吹供气元件调节模块实现各支底吹供气元件的差异化控制。

在本实施例中，图像识别模块主要由摄像头模块、第一数据传输组件、视频图像显示模块与数据处理模块等组成；

其中，图像识别模块中的摄像头模块安装在转炉操作平台的正斜方，用于转炉倒渣后炉底热态渣面的底吹透气“黑眼”形貌的实时图像记录，视频图像显示模块和数据处理模块安装在转炉操作室，用于视频图像的编辑存储，第一数据传输组件完成相关硬件装置之间的信息通讯；数据处理模块主要用来对图像进行预处理、特征提取和图像识别，以判断各支底吹供气元件的透气性。

其中，摄像头模块可以为高清摄像头，以能够得到高清晰度的转炉倒渣后炉底热态渣面的底吹透气“黑眼”形貌的实时图像。

在本实施例中，转炉炉底测厚模块主要由激光测厚模块与第二数据传输组件组成；

其中，激光测厚模块可以为市售移动式测厚装置，第二数据传输组件完成测厚装置与数据处理模块间的信息通讯。

在本实施例中，单支底吹供气元件调节模块主要由压力测量装置、流量测量装置、流量调节装置和第三数据传输组件等组成；

其中，压力测量装置、流量测量装置、流量调节装置均安装在各支底吹供气元件的供气支管上，并通过第三数据传输组件实现压力测量装置、流量测量装置、流量调节装置与数据处理模块之间的信息通讯。

在本实施例中，底吹供气元件状态判别模块主要由透气状态判别准则模块、状态识别编辑器、底吹供气元件支管控制参数控制准则模块和控制参数编辑器组成；

其中，透气状态判别准则模块由炉底热态渣层透气“黑眼”形貌图像识别与“黑眼”炉底厚度组合构成，并由状态识别编辑器对透气状态进行综合判别与标记；对于透气“黑眼”形貌图像识别，以透气“黑眼”出现与否，如图2所示，判断底吹供气元件是否堵塞，完全堵塞(此时没有出现透气黑眼)标记为第一数值(如标记为0)，并发出转炉洗炉复通警报，非完全堵塞(此时出现透气黑眼)标记为第二数值(如标记为1)；对于非完全堵塞状态，进一步根据“黑眼”内是否存在覆盖物，判断底吹供气元件是否爆吹，无覆盖物为爆吹，如图4所示，标记为第三数值(如标记为11)，有覆盖物为非爆吹，如图3所示，标记为第四数值(如标记为10)；对于非爆吹状态，进一步根据“黑眼”内覆盖物透气孔结构特征判断底吹供气元件的透气效果，并结合“黑眼”炉底厚度测量数据进行透气状态区分，即：“黑眼”渣面凹陷深度≥第一预设深度(如设置为100mm)，且“黑眼”内透气孔数量≤第一预设透气孔数量(如设置为3)时标记为第五数值(如标记为101)，属透气过度，并发出底吹供气元件维护建议信息，在第二预设深度(如设置为20mm)≤“黑眼”渣面凹陷深度＜第一预设深度，且第一预设透气孔数量＜“黑眼”内透气孔数量≤第二预设透气孔数量(如设置为10)时标记为第六数值(如标记为102)，属透气合理，在第三预设深度(如设置为0)＜“黑眼”渣面凹陷深度＜第二预设深度，且“黑眼”内透气孔数量≤第一预设透气孔数量时标记为第七数值(如标记为103)，属透气偏小，在有“黑眼”，但“黑眼”渣面凹陷深度≈0，即：“黑眼”渣面为平面，标记为第八数值(如标记为104)，属透气微弱，并发出转炉洗炉复通建议信息。

其中，“黑眼”渣面凹陷深度≈0表示的意思是：只要满足实际测量得到的“黑眼”渣面凹陷深度与理论值0之间的误差，在其所期望的误差范围内，即可视为“黑眼”渣面凹陷深度≈0，这一误差范围，是可以由实际情况自行设定的。

在本实施例中，底吹供气元件支管控制参数控制准则模块为：对于标记为第一数值(如0)的完全堵塞状态的底吹供气元件，当供气流量＞第一预设供气流量(如设置为0)时，直接进行关闭单支底吹供气元件，避免炉衬串气脱落，并发出常闭信息，当供气流量等于第一预设供气流量(如0)时，保持打开状态，便于转炉洗炉复通；对于标记为第三数值(如11)的爆吹状态的底吹供气元件，按照支管供气流量不大于设定流量的第一预设百分数(如110％设定流量)，且供气支管压力为设定压力的第二预设百分数(如80％～85％)进行控制；对于标记为第四数值(如101)的透气过度状态的底吹供气元件，按照支管供气流量不大于设定流量的第一预设供气流量(如110％设定流量)，且供气支管压力为设定压力的第三预设百分数(如85％～90％)进行控制；对于标记为第六数值(如102)的透气合理状态的底吹供气元件，按照支管供气流量为设定流量且供气支管压力不大于设定压力进行控制；对于标记为第七数值(如103)的属于透气偏小状态和标记为第八数值(如104)的属于透气微弱状态的底吹供气元件，按照支管供气压力介于设定压力与极限许可压力之间，且供气流量尽量提高至设定流量进行控制。

其中，供气流量尽量提高至设定流量进行控制表示，供气流量原则上达到设定流量，但是也可以是供气流量与设定流量之间的差异满足预设范围。

在本实施例中，控制参数编辑器根据底吹供气元件透气状态识别标记，按照建立的底吹供气元件支管控制参数控制准则，计算各底吹供气元件支管的流量控制参数和压力控制参数，并通过第三数据传输组件向单支底吹供气元件调节模块发送控制指令，由单支底吹供气元件调节模块执行相关指令，执行结果再通过第三数据传输组件进行反馈与修正。

本实施例还提供了一种基于图像识别的转炉底吹供气支管差异化控制方法，包括以下步骤：

1)转炉倒渣后，采用摄像头模块实时记录炉底热态渣面的底吹透气“黑眼”形貌图像，并通过第一数据传输组件将视频图像信息传输到操作室的视频图像显示模块，由数据处理模块进行视频图像的编辑处理和“黑眼”形貌特征的识别，获得各支底吹供气元件的“黑眼”形貌特征信息；

2)按照每班炉底测厚1～2次的节奏安排，采用激光测厚模块进行炉底厚度测量，并通过第二数据传输组件将测量数据上传至数据处理模块，由数据处理模块编辑处理，获得炉底厚度分布数据信息；

3)根据第1)、2)步骤中获得的“黑眼”形貌特征信息和炉底厚度分布信息，按照建立的底吹供气元件透气状态判别准则，由状态识别编辑器对透气状态进行综合判别与标记，并根据不同的状态发出相应的转炉维护信息；

4)根据第3)步骤中的底吹供气元件透气状态标记，按照建立的底吹供气元件支管控制参数控制准则，由控制参数编辑器计算转炉冶炼周期内各底吹供气元件支管的流量控制参数和压力控制参数，并通过第三数据传输组件向单支底吹供气元件调节模块发送控制指令，以通过流量调节装置进行调节；

5)根据控制参数编辑器发送的指令，按照转炉冶炼不同阶段的控制指令，由单支底吹供气元件调节模块执行各支底吹供气元件的参数控制指令，并将压力测量装置和流量测量装置测得的实际压力、流量数据通过第三数据传输组件进行各支底吹供气元件的实际运行参数反馈与修正，实现各支底吹供气元件透气参数的差异化控制。

本发明的一种基于图像识别的转炉底吹供气支管差异化控制方法先后在某钢厂180吨、200吨与250吨转炉上进行工业性试验，转炉复吹炉龄分别由3000炉、2500炉、2000炉提升到7300炉、7100炉、6500炉，转炉出钢碳氧积稳定在0.0025以下，取得了延长转炉复吹寿命、降低出钢碳氧积、稳定出钢质量的预期试验效果。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于图像识别的转炉底吹供气支管差异化控制系统，其特征在于，包括：图像识别模块、转炉炉底测厚模块、底吹供气元件状态判别模块和单支底吹供气元件调节模块；

所述图像识别模块，用于转炉倒渣后炉底热态渣面的底吹供气元件透气黑眼形貌特征的实时图像识别，以判断各支底吹供气元件的透气性；

所述转炉炉底测厚模块，用于测量转炉炉底厚度，确定各支底吹供气元件的侵蚀凹陷深度，以判别底吹供气元件损毁状态；

所述单支底吹供气元件调节模块，用于实现各支底吹供气元件的压力测量、流量测量和流量调节；

所述底吹供气元件状态判别模块，用于通过底吹供气元件透气黑眼形貌特征识别和损毁状态，进行底吹供气元件透气状态的判别与标记，并根据不同的状态发出相应转炉维护的信息，根据底吹供气元件透气状态的判别与标记确定各底吹供气元件支管的流量控制参数和压力控制参数，通过所述单支底吹供气元件调节模块实现各支底吹供气元件的差异化控制；

所述图像识别模块，包括：摄像头模块、第一数据传输组件、视频图像显示模块及数据处理模块；

所述摄像头模块安装在转炉操作平台的正斜方，用于记录转炉倒渣后炉底热态渣面的底吹透气黑眼形貌的实时图像；

所述视频图像显示模块和所述数据处理模块均安装在转炉操作室；

所述第一数据传输组件用于相关硬件装置之间的信息通讯；

所述视频图像显示模块用于通过所述第一数据传输组件接收所述摄像头模块记录的实时图像，进行视频图像的编辑存储；

所述数据处理模块用于通过所述第一数据传输组件接收所述摄像头模块记录的实时图像，对图像进行预处理、特征提取和图像识别，以判断各支底吹供气元件的透气性；

所述单支底吹供气元件调节模块，包括：压力测量装置、流量测量装置、流量调节装置及第三数据传输组件；

所述压力测量装置、所述流量测量装置及所述流量调节装置安装在各支底吹供气元件的供气支管上，并通过所述第三数据传输组件实现所述压力测量装置、所述流量测量装置、所述流量调节装置与所述数据处理模块之间的信息通讯；

所述底吹供气元件状态判别模块，包括：透气状态判别准则模块、状态识别编辑器、底吹供气元件支管控制参数控制准则模块和控制参数编辑器；

所述透气状态判别准则模块，用于由识别的炉底热态渣层透气黑眼形貌图像与黑眼炉底厚度进行透气状态的判别，并由所述状态识别编辑器对透气状态进行综合判别与标记；

所述底吹供气元件支管控制参数控制准则模块用于根据所述状态识别编辑器对透气状态的标记，进行对应的底吹供气元件支管控制；

所述控制参数编辑器根据底吹供气元件透气状态识别标记，按照所述底吹供气元件支管控制参数控制准则模块建立的底吹供气元件支管控制参数控制准则，计算各底吹供气元件支管的流量控制参数和压力控制参数，并通过所述第三数据传输组件向所述单支底吹供气元件调节模块发送控制指令，由所述单支底吹供气元件调节模块执行相关指令，执行结果再通过所述第三数据传输组件进行反馈与修正；

所述状态识别编辑器，对于透气黑眼形貌图像识别，以透气黑眼出现与否，判断底吹供气元件是否堵塞，完全堵塞标记为第一数值，并发出转炉洗炉复通警报，非完全堵塞标记为第二数值；对于非完全堵塞状态，进一步根据黑眼内是否存在覆盖物，判断底吹供气元件是否爆吹，无覆盖物为爆吹，标记为第三数值，有覆盖物为非爆吹，标记为第四数值；对于非爆吹状态，进一步根据黑眼内覆盖物透气孔结构特征判断底吹供气元件的透气效果，并结合黑眼炉底厚度测量数据进行透气状态区分，即：黑眼渣面凹陷深度≥第一预设深度，且黑眼内透气孔数量≤第一预设透气孔数量时，标记为第五数值，属透气过度，并发出底吹供气元件维护建议信息，在第二预设深度≤黑眼渣面凹陷深度＜第一预设深度，且第一预设透气孔数量＜黑眼内透气孔数量≤第二预设透气孔数量时，标记为第六数值，属透气合理，在第三预设深度＜黑眼渣面凹陷深度＜第二预设深度，且黑眼内透气孔数量≤第一预设透气孔数量时标记为第七数值，属透气偏小，在有黑眼，但黑眼渣面为平面时，标记为第八数值，属透气微弱，并发出转炉洗炉复通建议信息；

所述底吹供气元件支管控制参数控制准则模块，对于标记为第一数值的完全堵塞状态的底吹供气元件，当供气流量＞第一预设供气流量时，直接进行关闭单支底吹供气元件，避免炉衬串气脱落，并发出常闭信息，当供气流量等于第一预设供气流量时，保持打开状态，便于转炉洗炉复通；对于标记为第三数值的爆吹状态的底吹供气元件，按照支管供气流量不大于设定流量的第一预设百分数，且供气支管压力为设定压力的第二预设百分数进行控制；对于标记为第五数值的透气过度状态的底吹供气元件，按照支管供气流量不大于设定流量的第一预设供气流量，且供气支管压力为设定压力的第三预设百分数进行控制；对于标记为第六数值的透气合理状态的底吹供气元件，按照支管供气流量为设定流量且供气支管压力不大于设定压力进行控制；对于标记为第七数值透气偏小状态和标记为第八数值透气微弱状态的底吹供气元件，按照支管供气压力介于设定压力与极限许可压力之间，且供气流量尽量提高至设定流量进行控制。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转炉炉底测厚模块，包括：激光测厚模块及第二数据传输组件；

所述激光测厚模块用于测量转炉炉底厚度；

所述第二数据传输组件，用于将转炉炉底厚度向所述数据处理模块传输，以由所述数据处理模块确定各支底吹供气元件的侵蚀凹陷深度，以判别底吹供气元件损毁状态。

3.一种基于图像识别的转炉底吹供气支管差异化控制方法，其特征在于，包括：

(1)转炉倒渣后，采用摄像头模块实时记录炉底热态渣面的底吹透气黑眼形貌图像，并通过第一数据传输组件将视频图像信息传输到操作室的视频图像显示模块，由数据处理模块进行视频图像的编辑处理和黑眼形貌特征的识别，获得各支底吹供气元件的黑眼形貌特征信息；

(2)按照每班炉底测厚1～2次的节奏安排，采用激光测厚模块进行炉底厚度测量，并通过第二数据传输组件将测量数据上传至数据处理模块，由数据处理模块编辑处理，获得炉底厚度分布数据信息；

(3)根据黑眼形貌特征信息和炉底厚度分布信息，按照建立的底吹供气元件透气状态判别准则，由状态识别编辑器对透气状态进行综合判别与标记，并根据不同的状态发出相应的转炉维护信息；

(4)根据底吹供气元件透气状态标记，按照建立的底吹供气元件支管控制参数控制准则，由控制参数编辑器计算转炉冶炼周期内各底吹供气元件支管的流量控制参数和压力控制参数，并通过第三数据传输组件向单支底吹供气元件调节模块发送控制指令；

(5)根据控制参数编辑器发送的指令，按照转炉冶炼不同阶段的控制指令，由单支底吹供气元件调节模块执行各支底吹供气元件的参数控制指令，并通过第三数据传输组件进行各支底吹供气元件的实际运行参数反馈与修正，实现各支底吹供气元件透气参数的差异化控制；

其中，对于透气黑眼形貌图像识别，以透气黑眼出现与否，判断底吹供气元件是否堵塞，完全堵塞标记为第一数值，并发出转炉洗炉复通警报，非完全堵塞标记为第二数值；对于非完全堵塞状态，进一步根据黑眼内是否存在覆盖物，判断底吹供气元件是否爆吹，无覆盖物为爆吹，标记为第三数值，有覆盖物为非爆吹，标记为第四数值；对于非爆吹状态，进一步根据黑眼内覆盖物透气孔结构特征判断底吹供气元件的透气效果，并结合黑眼炉底厚度测量数据进行透气状态区分，即：黑眼渣面凹陷深度≥第一预设深度，且黑眼内透气孔数量≤第一预设透气孔数量时，标记为第五数值，属透气过度，并发出底吹供气元件维护建议信息，在第二预设深度≤黑眼渣面凹陷深度＜第一预设深度，且第一预设透气孔数量＜黑眼内透气孔数量≤第二预设透气孔数量时，标记为第六数值，属透气合理，在第三预设深度＜黑眼渣面凹陷深度＜第二预设深度，且黑眼内透气孔数量≤第一预设透气孔数量时标记为第七数值，属透气偏小，在有黑眼，但黑眼渣面为平面时，标记为第八数值，属透气微弱，并发出转炉洗炉复通建议信息；

其中，对于标记为第一数值的完全堵塞状态的底吹供气元件，当供气流量＞第一预设供气流量时，直接进行关闭单支底吹供气元件，避免炉衬串气脱落，并发出常闭信息，当供气流量等于第一预设供气流量时，保持打开状态，便于转炉洗炉复通；对于标记为第三数值的爆吹状态的底吹供气元件，按照支管供气流量不大于设定流量的第一预设百分数，且供气支管压力为设定压力的第二预设百分数进行控制；对于标记为第五数值的透气过度状态的底吹供气元件，按照支管供气流量不大于设定流量的第一预设供气流量，且供气支管压力为设定压力的第三预设百分数进行控制；对于标记为第六数值的透气合理状态的底吹供气元件，按照支管供气流量为设定流量且供气支管压力不大于设定压力进行控制；对于标记为第七数值透气偏小状态和标记为第八数值透气微弱状态的底吹供气元件，按照支管供气压力介于设定压力与极限许可压力之间，且供气流量尽量提高至设定流量进行控制。

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