CN113820019A - 用于钢厂lf精炼炉的自动测温装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置与方法，将处于封闭冷却空间的相机装置对准钢包检测口，并在检测口区域水平平动而使得相机装置对检测口的钢水进行扫动检测；利用相机装置中的红外相机获取钢包检测口温度信息，利用相机装置的可见光相机获进行钢水液面浮渣观察；通过计算机控制系统控制相机装置的水平位置，同时获取温度信息和浮渣信息；通过计算机系统对所述封闭冷却空间进行冷却控制。能够自主完成LF精炼炉的自动温度检测，可大幅提高测温效率，减少物资耗费与人力劳动投入。

Description

用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置与方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别涉及一种钢厂LF精炼炉的温度检测技术。

背景技术

在钢厂中，LF精炼炉测温的工作一般是由人工进行作业完成的，而测温的结果直接影响整个炼钢工艺流程的进度。

而钢厂的环境特点是温度高，粉尘多，噪声大。并且LF精炼炉位置吹炼时温度高达1600摄氏度，工作人员需在此情况下，借助特殊测温工具伸入钢水包中进行温度检测，进而才能得到检测那一时刻、那一位置的温度。此时的测温结果是和工作人员的操作相关，且会影响到炼钢的作业效率，因此科学高效的测温方式是必不可少的。

现在钢厂LF精炼炉采用的是传统的热电偶接触式测温，热电偶是一次性损耗品，价格昂贵，成本比较高；测温过程需要连接温控仪、屏蔽线等，各种设备型号需要对应，过程繁琐。并且使用这种方法测量温度，后续需要进行数据传递，信息存在一定的滞后性，进而影响炼钢作业效率。

所以应寻求一种准确高效的自动温度检测技术，降低污染和消耗，响应国家的“清洁、高效、低碳、循环”的绿色理念和绿色制造的政策要求。

发明内容

鉴于上述原因和现有技术的不足，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置与方法，能够自主完成LF精炼炉的自动温度检测，可大幅提高测温效率，减少物资耗费与人力劳动投入。

为解决上述技术问题，本发明所采用技术方案是：

一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置，其特征在于包括：

基座，设置在支撑架上，基座上设置直线滑动机构；

移动箱体，通过直线滑动机构设置在基座上并能在基座上直线运动；

三态冷却装置，呈封闭筒体状并固定在移动箱体中，在筒体中设置温度检测装置，温度检测装置的检测头穿过移动箱体底部并朝向钢包检测口设置；筒体中设置用于对温度检测装置进行冷却的冷却系统或结构；

计算机控制系统，与直线滑动机构的驱动系统电连接用于驱动移动箱体直线平动，与温度检测装置信号连接用于获取温度信息，与冷却系统或结构电连接用于控制冷却温度。

上述技术方案中，所述直线滑动机构包括直线光轴导轨和单轴单杆直线气缸，单轴单杆直线气缸一端通过固定连接在移动箱体的底部，直线光轴导轨和滑块组件配合并通过驱动系统带动移动箱体进行直线平动。

上述技术方案中，所述温度检测装置包括分别用于温度检测以及钢水液面浮渣观察的红外相机装置和可见光相机装置；移动箱体上固定两个三态冷却装置分别用于容纳红外相机装置和可见光相机装置；各相机装置与所述计算机控制系统信号连接。

上述技术方案中，三态冷却装置的筒体包括筒式外壳，在筒式外壳中设置隔热材料层和水冷却层，内腔为空气冷却层；在空气冷却层中固定所述温度检测装置；水冷却层通过进出水管口与外部形成冷却回路，冷却回路与计算机控制系统连接并受计算机控制系统控制。

上述技术方案中，三态冷却装置的筒体中设置后盖支架，在后盖支架的端部设置后盖用于封闭筒体，后盖支架固定在筒体内部的支撑结构上并在前端固定温度检测装置的相机装置，相机装置位于筒体的圆形前盖中心设置。

上述技术方案中，三态冷却装置的筒体前盖设置向外凸出的镜头口，相机装置的镜头设置于镜头口中并穿过移动箱体底部通过设置。

上述技术方案中，三态冷却装置的筒体底部设置装置整体支撑座，用于将三态冷却装置和移动箱体连接在一起；装置整体支撑座沿着筒体母线方向设置。

上述技术方案中，所述计算机控制系统包括计算机、PLC模块、控制开关、按钮，所述按钮、控制开关和PLC模块均与所述计算机信号连接。

上述技术方案中，所述计算机控制系统包括用于控制所述移动箱体进行直线往返运动的动力控制模块，用于控制所述驱动系统中气缸控制阀的动力控制模块，用于控制所述三态冷却装置让空气冷却层进行工作的动力控制模块，和用于控制所述温度检测装置中相机装置的检测控制模块。

一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温方法，其特征在于：

将处于封闭冷却空间的相机装置对准钢包检测口，并在检测口区域水平平动而使得相机装置对检测口的钢水进行扫动检测；

利用相机装置中的红外相机获取钢包检测口温度信息，利用相机装置的可见光相机获进行钢水液面浮渣观察；

通过计算机控制系统控制相机装置的水平位置，同时获取温度信息和浮渣信息；通过计算机系统对所述封闭冷却空间进行冷却控制。

具体地，在开始温度检测前，所述计算机控制系统包括用于控制所述三态冷却装置中水冷却层和空气冷却层进行热量交换的动力单元的动力控制模块，用于控制所述温度检测装置中相机装置的自检控制模块。在开始温度检测时，包括用于控制所述移动箱体进行直线往返运动的动力单元的动力控制模块，用于控制所述驱动系统中气缸进行动力传递的动力单元的动力控制模块，用于控制所述三态冷却装置中空气冷却层中的动力单元的动力控制模块，用于控制所述温度检测装置中相机装置的检测控制模块。在温度检测结束时，包括用于控制所述移动箱体进行直线往返运动的动力单元的动力控制模块，用于控制所述驱动系统中气缸进行动力传递的动力单元的动力控制模块，用于控制所述三态冷却装置中空气冷却层中的动力单元的动力控制模块。

具体地，所述三态冷却装置主要是利用水和空气进行热量交换而进行冷却降温的，空气和水都是低碳能源，在实现降温同时又减少环境污染。

具体地，所述三态冷却装置包括筒式外壳、隔热材料层、水冷却层、空气冷却层、后盖支架、线路通孔、管接件、装置整体支撑座。所述筒式外壳用于保护相机装置，所述隔热材料层用于对相机装置进行物理隔热，所述水冷却层用于对相机装置进行液态冷却降温，所述空气冷却层用于对相机装置进行气态冷却降温，所述后盖支架用于连接相机装置，所述线路通孔用于安置信号线，所述管接件用于通过水与空气，所述装置整体支撑座用于将三态冷却装置和移动箱体连接在一起。

具体地，三态冷却装置筒体中设置相机的支撑座、管接件、装置整体支撑座，螺钉，所述三态冷却装置的输入端和输出端连接计算机控制系统模块，所述筒式外壳上外螺纹与所述管接件连接，所述相机的支撑座用于连接相机装置，所述装置整体支撑座通过螺钉连接在移动箱体上。

具体地，所述移动箱体装置包括前箱体、前箱盖、后箱体、后箱盖、U型连接件，所述前箱体用于安置温度检测装置和三态冷却装置，所述前箱盖用于保护温度检测装置和三态冷却装置，所述后箱体底部设置有多组螺纹孔，用于连接滑动组件，所述后箱盖用于防止防尘，所述U型连接件用于和驱动系统连接。

具体地，所述固定钢架的上部连接着基座，所述基座内设置有多个螺纹孔，内部连接着直线光轴导轨和单轴单杆直线气缸，所述滑块与直线光轴导轨相连接，且滑块上部设置有多组螺纹孔，连接移动箱体的一端，所述单轴单杆直线气缸一端通过鱼眼螺栓连接着移动箱体的底部，所述直线光轴导轨和滑块组件可通过驱动系统带动移动箱体进行直线平动，所述移动箱体设置有多个孔，连接计算机控制系统模块，所述温度检测装置连接在三态冷却装置内部，相机镜头正对检测口，所述三态冷却装置通过底部筒式支撑座连接在移动箱体内部侧壁上，通过管接件连接外部，所述计算机控制系统模块能够控制驱动系统、温度检测装置与三态冷却装置。

综上，本发明公开了一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温方法与装置，装置包括固定钢架与基座、移动箱体、驱动系统、温度检测装置、三态冷却装置、计算机控制系统模块。在基座中，利用滑动组件和直线气缸作为内部的驱动系统实现装置的直线平动。温度检测装置由红外测温相机和可见光相机装置组成。三态冷却装置包含外壳、隔热层、相机的支撑机构，同时底部有将其固定在移动箱体上的基座。计算机控制系统模块主要控制驱动和相机装置的检测与冷却的调控。本发明切合“绿色”主题，利用滑动组件和直线气缸的配合作为该装置的驱动系统，进而使承载了温度检测装置和三态冷却装置的箱体得以直线平动，并通过检测口对钢包内的钢水进行红外测温，设备成本造价低，自动化程度高，测温效果显著，在降低了人力劳动的同时，生产效率也得到了大幅度的提高。

相对于现有技术，本发明发具有以下有益效果：

1：利用机器视觉来检测钢水温度以及钢水液面浮渣状态，判断钢水冶炼结果，便于后续炼钢工艺流程的作业；温度检测时对钢水表面进行图像采集，观察钢水温度的分布情况与记录温度检测这段时间钢水的温度最值，以及对钢水温度与预测温度进行比对，判断温度检测数值的准确性。

2：考虑到本发明对驱动系统要求不高，本发明的驱动系统采用利用空气作为动力来源驱动装置，使移动箱体得以进行平稳的直线平动，便于回收利用，响应国家绿色低碳的政策，减少资金投入。

3：计算机控制系统模块中的PLC模块预置好控制的程序即可，后续的温度检测过程以及冷却降温不需要参数调节，控制环节根据钢厂工艺流程自动运行，作业高效准确，降低人力劳动以及投入成本。

综上所述，本发明具有测温效率高，自动测温准确，无需人工劳动力参与等优点，以空气作为动力源与冷却介质参与对移动箱体的驱动与温度检测装置的降温，密切契合清洁环保主题，达到高效作业的要求。

附图说明

图1为本发明的一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置的总体结构示意图；

图2为图1的俯视图。

图3为滑动组件和直线平动机构的结构示意图；

图4为移动箱体装置的结构示意图；

图5为移动箱体和温度检测装置的半剖结构示意图；

图6为温度检测装置的结构示意图；

图7为三态冷却装置的半剖结构示意图；

图8为相机固定支撑座的结构示意图；

图9为本发明的一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置与方法的控制电路示意图。

附图标记说明如下：

1.固定钢架；2.基座；3.移动箱体；4.驱动系统；5.温度检测装置；6.三态冷却装置；7.计算机控制系统模块；8.检测口；9.直线光轴导轨；10.导轨支撑座；11.直线滑块；12.铜块石墨滑块；13.导轨垫块；14.导轨螺钉；15.滑动组件；16.单轴单杆直线气缸；17.气缸支撑座；18.鱼眼螺栓；19.光杆螺栓；20.气缸垫块；21.前箱体；22.前箱盖；23.后箱体；24.后箱盖；25.U型连接件；26.箱体螺钉；27.相机装置；28.信号线等；29.连接螺钉；30.筒式外壳；31.隔热材料层；32.水冷却层；33.空气冷却层；34.后盖支架；35.线路通孔；36.管接件；37.整体装置支撑座；38.镜头口；39.相机支座；40.冷却装置后盖

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，以下通过具体实施例并结合附图1～9，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”、“固定”等术语应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关地部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简介理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多余一个”的情形。

如图1～9为根据本发明实施的一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置，利用温度检测装置5中的相机装置，通过精炼炉检测口8对钢包内钢水进行温度检测，完成LF精炼炉位置的测温作业。所述用于钢厂LF精炼炉的自动检测装置固定钢架1、基座2、移动箱体3、驱动系统4、温度检测装置5、三态冷却装置6、计算机控制系统模块7；其中，基座2通过螺钉连接在固定钢架1上，滑动组件15通过导轨螺14以及垫块13连接在基座2内，滑动组件14中的铜块石墨滑块12与移动箱体3中的后箱体22通过箱体螺钉26连接，且单轴单杆直线气缸16的一端通过鱼眼螺栓17和光杆螺栓连接到移动箱体3中的U型连接件25上，使得移动箱体3跟随着直线气缸16的伸缩进行直线平动；温度检测装置5位于三态冷却装置6内，该装置中的相机装置27连接在三态冷却装置6中的后盖支架34上，相机装置27的镜头通过筒式外壳30的开口38正对检测口8，用于获取所述钢水温度以及钢水液面浮渣状态，判断钢水冶炼情况并将信息传送至计算机控制系统模块7；所述计算机控制系统模块7将温度检测装置5所获取的图像信息经分析处理，根据分析结果用以控制驱动系统4；设置在驱动系统4中的直线气缸16发挥作用。

如图1～3，所述驱动系统4包括直线光轴导轨9、导轨支撑座10、直线滑块11、铜块石墨滑块12、导轨垫块13、螺钉14、单轴单杆直线气缸16、鱼眼螺栓17、气缸支撑座、气缸垫块20。该系统中的导轨垫块13与气缸垫块20用于调整使达到同一高度，滑动组件15中设置的直线滑块11安置在直线光轴导轨9上，铜块石墨滑块12置于直线滑块11上方，用于调整使移动箱体和石墨滑块以及直线滑块实现同步滑动，单轴单杆直线气缸16的直线运动是通过计算机控制系统模块7实现控制的。

如图4～7，所述移动箱体3包括前箱体21、前箱盖22、后箱体23、后箱盖24、U型连接件25；所述前箱体21内设置了三态冷却装置6和温度检测装置5，前箱盖22用于保护前箱体21中的装置。其中前箱体21的侧壁开设有孔，用于三态冷却装置6中的装置整体支撑座37连接在前箱体21上，前箱体21底部开设有孔，箱体3通过滑动装置从基座2伸出，使得移动箱体3伸出后正对下方的检测口8顶部(如图2和图5，三态冷却装置6在移动箱体3的前箱体中是竖直放置的)。由于温度检测装置5由红外测温相机和可见光相机装置组成。如图4，移动箱体3中设置两个固定仓位，分别用于放置至于三态冷却装置6中的红外测温相机和可见光相机装置。

所述后箱体23的底部开设有孔，用于连接滑动组件15中的铜块石墨滑块21，与其在计算机控制系统模块7的作用下实现同步运动。所述U型连接件25设置在移动箱体3的底部，用于连接驱动系统4中的鱼眼螺栓17，使得移动箱体3在驱动系统4中的单轴单杆直线气缸16的作用下进行直线平动。

如图5～7，所述三态冷却装置6包括筒式外壳30、隔热材料层31、水冷却层32、空气冷却层33、后盖支架34、线路通孔35、管接件36、装置整体支撑座37；所述隔热材料层31设置在筒式外壳内，通过隔热材料极低的导热系数，阻滞外界高温环境的热量传递。所述水冷却层32设计有特殊的水流通道，让水在装置内环绕流动，极大限度的带走部分外界环境传递进来的热量。所述空气冷却层33则是单方向的空气流动，带走部分的热量，并通过环形分布的出气口对相机装置27的镜头处进行扫动达到清洁除尘的作用。所述后盖支架34用于固定温度检测装置5，且温度检测装置5中的相机装置27的镜头面向移动箱体3中前箱体21底部的孔，其中温度检测装置中5的信号线等通过三态冷却装置6中的线路通孔35连接至计算机系统控制模块7。所述装置整体支撑座37用于连接移动箱体3中前箱体21的侧壁上。

需要说明的是，固定钢架1的尺寸和大小可根据需要进行调整，基座2内的直线平动机构中直线光轴导轨9和单轴单杆直线气缸16的安装配合需要保证高度一致，可通过导轨垫块13和气缸垫块20进行调整，移动箱体3的底部高于且平行于基座2，且两壁侧和基座2有一定距离，温度检测装置5和三态冷却装置6的配合安装需注意相机装置27在后盖支架34上的摆放角度及距离，以及三态冷却装置6在移动箱体3内的摆放角度。

综上所述，本发明提供的一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置与方法，方便高效的完成LF精炼炉位置的测温工作，装置根据工作环境自动调节冷却使得相机装置处于可正常工作的温度下，通过计算机控制系统在需要的时候进行测温工作，采用视觉检测装置的方法，测温时获取钢水图像，信息送至计算机控制系统模块，根据分析结果，判断钢水冶炼情况，提高了测温效率及其自动化程度，降低了生产成本；选用温度检测装置和三态冷却装置的配合使用，能够在保护相机装置的同时延长相机装置的使用寿命，并且又能达到对相机装置镜头的除尘效果，降低对环境的污染；空气在驱动系统以及三态冷却装置中均被使用，贯彻落实了“低碳”这一绿色环保思想，降低生产成本的投入，减少对环境的污染；具有操作方便，环保安全，作业高效等优点。

因此，本发明具有广泛的应用前景，值得广泛推广。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置，其特征在于包括：

基座，设置在支撑架上，基座上设置直线滑动机构；

移动箱体，通过直线滑动机构设置在基座上并能在基座上直线运动；

三态冷却装置，呈封闭筒体状并固定在移动箱体中，在筒体中设置温度检测装置，温度检测装置的检测头穿过移动箱体底部并朝向钢包检测口设置；筒体中设置用于对温度检测装置进行冷却的冷却系统或结构；

计算机控制系统，与直线滑动机构的驱动系统电连接用于驱动移动箱体直线平动，与温度检测装置信号连接用于获取温度信息，与冷却系统或结构电连接用于控制冷却温度。

2.根据权利要求1所述的一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置，其特征在于所述直线滑动机构包括直线光轴导轨和单轴单杆直线气缸，单轴单杆直线气缸一端通过固定连接在移动箱体的底部，直线光轴导轨和滑块组件配合并通过驱动系统带动移动箱体进行直线平动。

3.根据权利要求1所述的一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置，其特征在于所述温度检测装置包括分别用于温度检测以及钢水液面浮渣观察的红外相机装置和可见光相机装置；移动箱体上固定两个三态冷却装置分别用于容纳红外相机装置和可见光相机装置；各相机装置与所述计算机控制系统信号连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置，其特征在于三态冷却装置的筒体包括筒式外壳，在筒式外壳中设置隔热材料层和水冷却层，内腔为空气冷却层；在空气冷却层中固定所述温度检测装置；水冷却层通过进出水管口与外部形成冷却回路，冷却回路与计算机控制系统连接并受计算机控制系统控制。

5.根据权利要求1所述的一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置，其特征在于三态冷却装置的筒体中设置后盖支架，在后盖支架的端部设置后盖用于封闭筒体，后盖支架固定在筒体内部的支撑结构上并在前端固定温度检测装置的相机装置，相机装置位于筒体的圆形前盖中心设置。

6.根据权利要求1所述的一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置，其特征在于三态冷却装置的筒体前盖设置向外凸出的镜头口，相机装置的镜头设置于镜头口中并穿过移动箱体底部通过设置。

7.根据权利要求1所述的一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置，其特征在于三态冷却装置的筒体底部设置装置整体支撑座，用于将三态冷却装置和移动箱体连接在一起；装置整体支撑座沿着筒体母线方向设置。

8.根据权利要求1所述的一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置，其特征在于所述计算机控制系统包括计算机、PLC模块、控制开关、按钮，所述按钮、控制开关和PLC模块均与所述计算机信号连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温装置，其特征在于所述计算机控制系统包括用于控制所述移动箱体进行直线往返运动的动力控制模块，用于控制所述驱动系统中气缸控制阀的动力控制模块，用于控制所述三态冷却装置让空气冷却层进行工作的动力控制模块，和用于控制所述温度检测装置中相机装置的检测控制模块。

10.一种用于钢厂LF精炼炉的自动测温方法，其特征在于：

将处于封闭冷却空间的相机装置对准钢包检测口，并在检测口区域水平平动而使得相机装置对检测口的钢水进行扫动检测；

利用相机装置中的红外相机获取钢包检测口温度信息，利用相机装置的可见光相机获进行钢水液面浮渣观察；

通过计算机控制系统控制相机装置的水平位置，同时获取温度信息和浮渣信息；通过计算机系统对所述封闭冷却空间进行冷却控制。

Images