CN114408800A - 一种rh真空精炼炉钢水罐自动顶升装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置及控制方法，该装置可包括双目摄像头、顶升机构和位移传感器及与其电连接的控制系统，所述双目摄像头用于采集所述钢水罐液面到所述双目摄像头的距离，所述顶升机构用于将所述钢水罐顶升预设距离，所述位移传感器用于测量所述钢水罐的顶升距离，所述控制系统根据所述双目摄像头和所述位移传感器采集的数据控制所述顶升机构动作，以实现所述钢水罐的自动顶升，进而实现生产时始终保持浸渍管进入钢水中0.5米。本发明安装方便，自动化程度高，可以大大提高生产效率，降低成本，提高产品质量。
Description
技术领域
本发明属于冶金行业钢水脱硫领域，具体涉及一种适用于钢水脱硫系统的RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置及控制方法。
背景技术
RH(Rheinstahl(莱茵钢公司)和Heratus(赫拉乌斯)的首字母缩写)真空精炼炉作为现代化炼钢厂不可或缺的炼钢精炼工序，在生产低碳钢、低氢钢等特殊钢方面具有不可替代的作用。钢铁工业智能化发展是目前钢铁工业技术发展主要方向之一。RH真空精炼炉的智能化和自动化中钢水罐自动顶升控制是目前发展一键全自动真空的“卡脖子”环节。目前RH真空精炼炉钢水罐顶升全部是通过人工肉眼观察，手动操作控制手柄来实现。这种控制方式容易出错，控制精度和生产效率低，影响钢水处理效果，造成产品不合格，增加生产成本。
发明内容
本发明旨在提供一种适用于钢水脱硫系统的RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置及控制方法，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一方面，提供了一种RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置，其可包括双目摄像头、顶升机构和位移传感器及与其电连接的控制系统，所述双目摄像头用于采集所述钢水罐液面到所述双目摄像头的距离，所述顶升机构用于将所述钢水罐顶升预设距离，所述位移传感器用于测量所述钢水罐的顶升距离，所述控制系统根据所述双目摄像头和所述位移传感器采集的数据控制所述顶升机构动作，以实现所述钢水罐的自动顶升，进而实现生产时始终保持浸渍管进入钢水中0.5米。
进一步地，所述顶升机构包括液压控制阀台和液压顶升框架，所述液压顶升框架用于顶升所述钢水罐并内置有所述位移传感器，所述液压控制阀台与所述控制系统电连接，通过相应液压回路控制所述液压顶升框架升降。
进一步地，所述钢水罐置于钢水运输车上，所述液压顶升框架用于同时顶升所述钢水运输车和所述钢水罐。
进一步地，所述控制系统包括PLC控制器和操作站，所述操作站具有显示器。
进一步地，所述双目摄像头为红外线双目摄像头。
进一步地，所述预设距离的计算公式为：
H＝H0-h0+S×sinα+0.5，
其中，H为预设距离；H0为浸渍管的初始高度；S为双目摄像头的测量距离；α为双目摄像头的安装角度；h0为双面摄像头的安装高度；其中，H0、α和h0均是已知的。
根据本发明的另一方面，还提供了一种RH真空精炼炉钢水罐自动顶升控制方法，其可包括以下步骤：
S1.提供如上所述的RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置；
S2.钢水罐运输到位后，通过双目摄像头自动测量其与钢水罐中的钢水液面之间的距离；
S3.控制系统根据双目摄像头的测量距离自动得到钢水罐所需的顶升距离；
S4.通过控制系统控制顶升机构自动将钢水罐顶升预设距离；
S5.通过双目摄像头不断监控钢水液面变化，重复步骤S3和S4，进而实现生产时始终保持浸渍管进入钢水中0.5米。
本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：(1)双目摄像头可采集几十米三维空间内任一点到双目摄像头的距离，可在钢水液面不平整的情况下准确测量钢水液面高度，测量精度高，精度可达毫米级；(2)由于双目摄像头只是接受被动光，对安装角度要求不高，安装方便，成本低；(3)自动化程度高，可以大大提高生产效率，降低成本，提高产品质量。
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RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本申请的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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相连，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申请中的具体含义。
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，RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置可包括双目摄像头1、图像处理器2、操作站3、PLC控制器4、液压控制阀台5、顶升框架6、钢水罐运输车7、钢水罐8、浸渍管9、真空室10、真空室运输车11和热弯管12。双目摄像头1用于采集几十米内三维空间任一点到双目摄像头1的距离。优选地，双目摄像头1是红外线双目摄像头，精度高，受环境影响小。图像处理器2内置有与双目摄像头配套的处理程序，用于处理分析双目摄像头1采集的信息，以得到双目摄像头1的测量距离S。图像处理器2与操作站3之间可以通过通讯电缆连接，以实现数据传输。图像处理器2、操作站3和PLC控制器4组成控制系统。操作站3用于接收图像处理器2的数据并通过通讯电缆与PLC控制器4连接。PLC控制器4与液压控制阀台5电连接，以控制液压控制阀台5动作，以控制顶升框架6框架升降。即，液压控制阀台5和顶升框架6组成升降机构，以驱动钢水罐8上升和下降。顶升框架6内置有位移传感器，所述位移传感器用于测量顶升框架6的移动距离。钢水罐运输车7、钢水罐8、浸渍管9、真空室10、真空室运输车11和热弯管12是现有结构。其中，钢水罐运输车7用于运载钢水罐8，钢水罐8作为钢水装运容器。浸渍管9用于提升和回流钢水罐8中的钢水，真空室10作为钢水在真空环境下的反应容器。真空室运输车11用于运载真空室10。热弯管12用于连接真空室10和真空泵系统。
符号定义：H为钢水罐顶升行程；H0为浸渍管初始高度；S为双目摄像头1的测量距离；α为双目摄像头1的安装角度(即，双目摄像头1与水平面(液面)的夹角)已知；h为钢水液面高度；h0为双目摄像头1的安装高度；h1为钢水液面与双目摄像头1的距离。
前提条件：浸渍管初始高度H0已知，双目摄像头1的安装角度α已知，摄像头安装高度h0已知，生产时始终保持浸渍管9进入钢水中0.5米。
由图1可得：
h1＝S×sinα (1)
h＝h0-h1 (2)
由式(1)，式(2)可得：
h＝h0-S×sinα (3)
由图1可得：
H＝H0-h+0.5 (4)
由式(3)，式(4)可得：
H＝H0-h0+S×sinα+0.5 (5)
从式(5)可知，只需要通过双目摄像头1测得S，就可得到钢水罐8的顶升距离。
下面说明本装置的工作过程：钢水罐运输车7承载钢水罐8停位准确后，双目摄像头1采集钢水液面周围三维空间信息传输给图像处理器2，经图像处理器2处理分析后传输给操作站3，操作站3选择液面任何位置即可得到该位置到双目摄像头1的距离S，操作站3通过式(5)设定的内部程序可得到带有浸渍管9的搅拌头到达钢水液面的升降行程(即，钢水罐顶升行程)H。操作站3通过PLC控制器4自动启动液压控制阀台5，通过对应液压油路控制内置位移传感器的顶升框架6的升降，顶升框架6上升时同时顶起钢水罐运输车7和钢水罐8，当位移传感器检测到顶升框架6上升了升降行程H后，即在操作站3的显示器上显示搅拌头已到达钢水液面的提醒标志。真空泵进入工作模式，真空室10内压力开始降低，由于浸渍管9内的钢水液面上升，浸渍管9外的液面必将下降。双目摄像头1不断监控液面变化，通过图像处理器2、操作站3、PLC控制器4、液压控制阀台5和顶升框架6不断动态调整钢水罐8的液面高度，直至真空室10达到工作压力，液面稳定，即，始终保持浸渍管9进入钢水中0.5米。
钢水罐8内的钢水处理完毕后，通过PLC控制器4、液压控制阀台5和顶升框架6控制钢水罐运输车7和钢水罐8下降，直至钢水罐8内液面高度等于初始液面后，钢水罐运输车7运载钢水罐8离开处理位，进入下一道工序。
因此，本发明的一种RH真空精炼炉钢水罐自动顶升控制方法可包括以下步骤：
S1.提供如上所述的RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置；
S2.钢水罐8运输到位后，通过双目摄像头1自动测量其与钢水罐8中的钢水液面之间的距离S；
S3.控制系统根据双目摄像头的测量距离S自动得到钢水罐所需的顶升距离H；
S4.通过控制系统控制顶升机构自动将钢水罐顶升预设距离H；
S5.通过双目摄像头不断监控钢水液面变化，重复步骤S3和S4，进而实现生产时始终保持浸渍管进入钢水中0.5米。
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 (7)
1.一种RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置，其特征在于，包括双目摄像头、顶升机构和位移传感器及与其电连接的控制系统，所述双目摄像头用于采集所述钢水罐液面到所述双目摄像头的距离，所述顶升机构用于将所述钢水罐顶升预设距离，所述位移传感器用于测量所述钢水罐的顶升距离，所述控制系统根据所述双目摄像头和所述位移传感器采集的数据控制所述顶升机构动作，以实现所述钢水罐的自动顶升，进而实现生产时始终保持浸渍管进入钢水中0.5米。
2.如权利要求1所述的RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置，其特征在于，所述顶升机构包括液压控制阀台和液压顶升框架，所述液压顶升框架用于顶升所述钢水罐并内置有所述位移传感器，所述液压控制阀台与所述控制系统电连接，通过相应液压回路控制所述液压顶升框架升降。
3.如权利要求2所述的RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置，其特征在于，所述钢水罐置于钢水运输车上，所述液压顶升框架用于同时顶升所述钢水运输车和所述钢水罐。
4.如权利要求1所述的RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置，其特征在于，所述控制系统包括PLC控制器和操作站，所述操作站具有显示器。
5.如权利要求1所述的RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置，其特征在于，所述双目摄像头为红外线双目摄像头。
6.如权利要求1所述的RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置，其特征在于，所述预设距离的计算公式为：
H＝H0-h0+S×sinα+0.5，
其中，H为预设距离；H0为浸渍管的初始高度；S为双目摄像头的测量距离；α为双目摄像头的安装角度；h0为双面摄像头的安装高度；其中，H0、α和h0均是已知的。
7.一种RH真空精炼炉钢水罐自动顶升控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.提供如权利要求1-6中的任一项所述的RH真空精炼炉钢水罐自动顶升装置；
S2.钢水罐运输到位后，通过双目摄像头自动测量其与钢水罐中的钢水液面之间的距离；
S3.控制系统根据双目摄像头的测量距离自动得到钢水罐所需的顶升距离；
S4.通过控制系统控制顶升机构自动将钢水罐顶升预设距离；
S5.通过双目摄像头不断监控钢水液面变化，重复步骤S3和S4，进而实现保持浸渍管进入钢水中0.5米。
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