CN116042953B - 一种冶金用超音速喷枪喉口结构的连续监测与评估方法 - Google Patents
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Abstract
一种冶金用超音速喷枪喉口结构的连续监测与评估方法，涉及冶金超音速喷吹技术领域。本发明针对不同冶金炉超音速喷枪设计参数(例如拉瓦尔喷管喉口直径、拉瓦尔喷管设计马赫数、拉瓦尔喷管射流流量)在智能结构判断单元中形成超音速喷枪喉口结构的评估标准，采用内置于超音速喷枪的光感识别元件连续拍摄超音速喷枪喉口特征图谱，经由数据转化单元分析超音速喷枪喉口特征图谱生成超音速喷枪喉口特征数据，根据超音速喷枪喉口特征数据的变化程度由智能结构判断单元完成超音速喷枪喉口结构的评估分析。本发明可在冶金炉冶炼周期内，监控超音速喷枪喉口结构变化程度，实现冶金炉超音速喷枪的高效运行，提高冶金炉超音速喷吹工艺的技术指标与经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及冶金超音速喷吹技术领域，特别是指一种冶金用超音速喷枪喉口结构的连续监测与评估方法。
背景技术
超音速喷吹技术是冶金炼铁与炼钢领域主要的气体喷吹技术，通过拉瓦尔喷管可将气体高压内能转变为气体高速动能，可显著增大气体初始冲击、穿透、搅拌能力，强化射流接触面积与熔池搅拌强度，提高冶金生产经济效益与技术指标。为降低炉内强热辐射与热交换效应导致的喷头结构熔损，冶金用超音速喷枪常采用纯铜枪头制造与水冷结构保护的方法，以提高超音速喷枪使用寿命。
目前，拉瓦尔喷管核心破损结构集中在出口位置与喉口位置。出口位置的热侵蚀破坏主要原始是，超音速喷吹过程中气体输送流量小于其设计流量，导致在拉瓦尔喷管出口处形成收缩激波，诱使高温炉气被卷吸到拉瓦尔喷管内部。拉瓦尔喷管出口内壁面在高温炉气的持续加热下，其出口结构逐渐熔损破坏。该破坏模式由非标准的供气操作导致，可通过设置合理的供气模式避免拉瓦尔出口结构的破损。
由于紫铜材料结构强度低、耐冲蚀能力差，在高压射流膨胀挤压或高速粉剂冲刷磨损的长期作用下，拉瓦尔喷管喉口受到持续性破坏，其尺寸持续增大，降低了超音速喷枪的生产应用效果。该破坏模式由紫铜自身材料属性导致，难以通过合理的工艺设计避免拉瓦尔喉口结构的损伤。
目前，现场仅通过冷却水水压变化或定期更换超音速喷头，以保证超音速喷管的稳定、高效应用。该方法是一种基于现场生产经验主观性的结构评估方法，仅能在最低程度上保证冶炼工艺的安全进行，无法有效评估超音速喷枪的工作状态。因此，超音速喷枪现有工况评价技术难以高效匹配冶金炉复杂的生产工艺，提高了冶金超音速喷吹设备的运行与维护成本。
图像识别技术的快速发展，为连续测量冶金用超音速喷枪喉口特征形貌提供了可靠的技术手段，通过对超音速喷枪局部结构进行优化设计，可有效的创建光感识别监测信号传输通道，实现拉瓦尔喷管喉口投影边界的安全、稳定、连续地测量。本发明利用图像识别技术连续测量超音速喷枪的喉口投影边界尺寸，并基于根据超音速喷枪喉口尺寸结构状态变化程度完成其工作效能评估。
发明内容
冶金炉体内部高温熔体与炉气呈现极高的热侵蚀性，在冶金炉内部增设监控设备测量超音速喷枪喉口特征图像面临极大的技术难度与维护成本。而超音速喷枪内部受水冷结构保护，为监控设备提供了稳定的常温环境，极大的提高了监控设备运行的安全性与稳定性。
而超音速喷枪内部在喷吹纯气体过程中，可将含尘炉气吹离拉瓦尔喷管形成无色透明的光路通道，为光感识别监测信号提供稳定的光学通道；在超音速“粉-气”混合喷吹模式下，基于冶金炉冶炼生产技术特点，在单炉吹炼末期停止粉剂供给，以提高粉剂利用效率，并仅进行超音速纯气喷吹，进而再次为光感识别监测信号形成稳定的光学通道。
同时，超音速喷枪出口均面向高温、强光的冶金熔体，提供了可与超音速喷枪内部常暗环境进行对比的稳定高亮背景，进一步提高了光感识别监测设备测量结果的准确性，增强了图像识别技术处理结果的可靠性。
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种冶金用超音速喷枪喉口结构的连续监测与评估方法，利用光感监测与图像识别技术连续、准确地获取超音速喷枪喉口变化程度，基于超音速喷枪工况评估标准，进行超音速喷枪喉口尺寸结构的评估分析，实现超音速喷枪的稳定、高效运行，进而提高冶金炉超音速喷吹工艺的生产经济效益与技术指标。
一种冶金用超音速喷枪喉口结构的连续监测与评估方法，其特征在于，所述方法包括复位模式、待机模式与工作模式；针对该连续监测与评估方法针对不同冶金炉超音速喷枪设计参数在智能工况判断单元中形成超音速喷枪喉口结构的评估标准，采用内置于超音速喷枪的光感识别元件采集超音速喷枪喉口特征图谱，经由数据转化单元分析超音速喷枪喉口特征图谱生成超音速喷枪喉口特征数据，根据超音速喷枪喉口特征数据的变化程度由智能工况判断单元完成超音速喷枪喉口结构的评估分析，所述设计参数包括拉瓦尔喷管喉口直径、拉瓦尔喷管设计马赫数、拉瓦尔喷管射流流量。
进一步地，所述方法采用的核心装置包括依次串联的超音速喷枪、光感识别元件、数据转化单元、智能工况判断单元及信号显示与控制面板。
进一步地，所述光感识别元件安装在超音速喷枪枪身内部与超音速拉瓦尔喷管直接连通的供气管道尾端，光感识别元件有效拍摄距离≤35.0m，光感识别元件对超音速喷枪喉口特征图像的连续拍摄时间为0.1～3600s，连续拍摄频率≥10次/s，1个光感识别元件可完成1～10个超音速喷枪喉口特征图像的连续拍摄，光感识别元件对超音速喷枪喉口特征图谱的拍摄误差≤0.01mm或≤0.0003mm2，并均可独立将特征图谱拍摄数据输出到数据转化单元。
进一步地，所述的复位模式，操作步骤如下：
步骤一：完成冶金用超音速喷枪整体组装后，信号显示与控制面板输出复位信号到智能工况判断单元；
步骤二：智能工况判断单元收到复位信号后，将控制信号输出到光感识别元件；
步骤三：光感识别元件接受到控制信号后，对超音速喷枪喉口特征图谱进行连续拍摄，并将超音速喷枪喉口特征图谱拍摄数据输出到数据转化单元；
步骤四：数据转化单元收到超音速喷枪喉口特征图谱拍摄数据后，经过图像识别分析得到超音速喷枪喉口初始特征数据，并将超音速喷枪喉口初始特征数据输出到智能工况判断单元计算；
步骤五：智能工况判断单元收到超音速喷枪喉口初始特征数据后，进行逻辑分析计算形成超音速喷枪工况评估标准；
步骤六：智能工况判断单元形成超音速喷枪工况评估标准后，将复位完成信号输出到信号显示与控制面板。
进一步地，所述待机模式操作步骤如下：
步骤一：冶金炉控制系统将前炉次喷吹需求数据输出到智能工况判断单元；
步骤二：智能工况判断单元收到前炉次喷吹需求数据后，经过逻辑分析计算形成光感识别元件开机时间策略，并将开机时间策略信号输出到冶金炉控制系统；
步骤三：冶金炉控制系统接收到开机时间策略信号后，经过数据调用与逻辑计算形成开机时间激发等待策略，并加载于冶金炉控制系统中；
步骤四：冶金炉控制系统加载开机时间激发等待策略后，将等待策略加载完成信号输出到智能工况判断单元；
步骤五：智能工况判断单元接受到等待策略加载完成信号后，将待机信号输出到信号显示与控制面板；
步骤六：准备开始冶金炉超音速喷枪单炉次喷吹。
进一步地，所述的工作模式操作步骤如下：
步骤一：冶金炉超音速喷枪喷吹时间满足内置于冶金炉控制系统中的开机时间激发等待策略后，冶金炉控制系统将光感识别元件开机信号传输到智能工况判断单元；
步骤二：智能工况判断单元接收到光感识别元件开机信号后，将控制信号输出到光感识别元件；
步骤三：光感识别元件接受到控制信号后，对超音速喷枪喉口特征图谱进行连续拍摄，并将超音速喷枪喉口特征图谱拍摄数据输出到数据转化单元；
步骤四：到数据转化单元收到超音速喷枪喉口特征图谱拍摄数据后，经过图像识别分析得到超音速喷枪喉口特征数据，并将超音速喷枪喉口当前特征数据输出到智能工况判断单元计算；
步骤五：智能工况判断单元收到超音速喷枪喉口当前特征数据后，进行超音速喷枪喉口变化程度计算，完成超音速喷枪喉口结构工况的评估分析；
步骤六：超音速喷枪喉口结构工况的评估分析结果满足超音速喷枪工况评估标准后，智能工况判断单元将结构状评估安全信号输出到信号显示与控制面板，返回等待模式的步骤一；超音速喷枪喉口结构工况的评估分析结果不满足超音速喷枪工况评估标准后，智能工况判断单元将结构状评估警报信号输出到信号显示与控制面板，待新冶金用超音速喷枪整体组装完成后，返回复位模式的步骤一。
本发明提供了上述冶金用超音速喷枪喉口结构的连续监测与评估方法在冶金超音速喷吹技术领域中应用。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明提供了一种冶金用超音速喷枪喉口结构的连续监测与评估方法，针对不同冶金炉超音速喷枪设计参数(例如拉瓦尔喷管喉口直径、拉瓦尔喷管设计马赫数、拉瓦尔喷管射流流量)自动形成超音速喷枪喉口结构的评估标准，并通过对超音速喷枪喉口特征图像连续拍摄与图像识别技术，完成超音速喷枪喉口特征尺寸的获取，用以完成超音速喷枪喉口结构服役状态的连续、智能、高效地自评估，实现冶金炉超音速喷枪的高效运行，满足冶金炉对超音速射流冲击能力、搅拌效果、气态或固态介质输送效能的技术指标需求，达到提高冶金炉超音速喷吹工艺的技术指标与经济效益的目的，使得其在冶金超音速喷吹技术领域中具有优秀的应用前景。
附图说明
图1为本发明的一种冶金用超音速喷枪喉口结构的连续监测与评估方法的结构示意图。
图1中图标：1、冶金炉；2、超音速喷枪；2-1、超音速喷枪喉口；3、光感识别元件；4、数据转化单元；5、智能工况判断单元；6、信号显示与控制面板；7、冶金炉控制系统。
图2为本发明实施例1对应的一种实施方式下的电弧炉超音速集束氧枪喉口结构的连续监测与评估方法所采用的设备示意图
图2中图标：8、电弧炉；9、电弧炉超音速集束氧枪；9-1、电弧炉超音速集束氧枪喉口；10、光感识别元件；11、数据转化单元；12、智能工况判断单元；13、信号显示与控制面板；14、电弧炉控制系统。
图3为本发明实施例1对应的一种实施方式下的转炉顶吹氧枪喉口结构的连续监测与评估方法所采用的设备示意图
图3中图标：15、转炉；16、转炉顶吹氧枪；16-1、转炉顶吹氧枪喉口；17、光感识别元件；18、数据转化单元；19、智能工况判断单元；20、信号显示与控制面板；21、转炉控制系统。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种冶金用超音速喷枪喉口结构的连续监测与评估方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤1：超音速喷枪2准备进行整体组装，选取复位模式，具体控制方法如下：
步骤1.1)完成超音速喷枪2整体组装后，信号显示与控制面板6输出复位信号到智能工况判断单元5；
步骤1.2)智能工况判断单元5收到复位信号后，将控制信号输出到光感识别元件3；
步骤1.3)光感识别元件3接受到控制信号后，对超音速喷枪喉口特征图谱进行连续拍摄，并将超音速喷枪喉口特征图谱拍摄数据输出到数据转化单元4；
步骤1.4)数据转化单元4收到超音速喷枪喉口特征图谱拍摄数据后，经过图像识别分析得到超音速喷枪喉口初始特征数据，并将超音速喷枪喉口初始特征数据输出到智能工况判断单元5；
步骤1.5)智能工况判断单元5收到超音速喷枪喉口初始特征数据后，进行逻辑分析计算形成超音速喷枪工况评估标准；
步骤1.6)智能工况判断单元5形成超音速喷枪工况评估标准后，将复位完成信号输出到信号显示与控制面板6；
步骤2：超音速喷枪2组装完成后，且喷吹开始前，选取待机模式，具体控制方法如下：
步骤2.1)冶金炉控制系统7将前炉次喷吹需求数据输出到智能工况判断单元5；
步骤2.2)智能工况判断单元5收到前炉次喷吹需求数据后，经过逻辑分析计算形成光感识别元件开机时间策略，并将开机时间策略信号输出到冶金炉控制系统7；
步骤2.3)冶金炉控制系统接收到开机时间策略信号后，经过数据调用与逻辑计算形成开机时间激发等待策略，并加载到冶金炉控制系统7；
步骤2.4)冶金炉控制系统7加载开机时间激发等待策略后，将等待策略加载完成信号输出到智能工况判断单元5；
步骤2.5)智能工况判断单元5接受到等待策略加载完成信号后，将待机信号输出到信号显示与控制面板6；
步骤2.6)准备开始超音速喷枪2单炉次喷吹；
步骤3：冶金炉1冶炼开始，超音速喷枪2进行喷吹，选取工作模式，具体控制方法如下：
步骤3.1)超音速喷枪喷吹时间满足内置于冶金炉控制系统7的开机时间激发等待策略后，冶金炉控制系统7将光感识别元件开机信号传输到智能工况判断单元5；
步骤3.2)智能工况判断单元5接收到光感识别元件开机信号后，将控制信号输出到光感识别元件3；
步骤3.3)光感识别元件3接受到控制信号后，对超音速喷枪喉口特征图谱进行连续拍摄，并将超音速喷枪喉口特征图谱拍摄数据输出到数据转化单元4；
步骤3.4)到数据转化单元4收到超音速喷枪喉口特征图谱拍摄数据后，经过图像识别分析得到超音速喷枪喉口特征数据，并将超音速喷枪喉口当前特征数据输出到智能工况判断单元5；
步骤3.5)智能工况判断单元5收到超音速喷枪喉口当前特征数据后，进行超音速喷枪喉口2-1变化程度计算，完成超音速喷枪喉口结构工况的评估分析；
步骤3.6)超音速喷枪喉口结构工况的评估分析结果满足超音速喷枪工况评估标准后，智能工况判断单元5将结构状评估安全信号输出到信号显示与控制面板6，返回步骤2.1；超音速喷枪喉口结构工况的评估分析结果不满足超音速喷枪工况评估标准后，智能工况判断单元5将结构状评估警报信号输出到信号显示与控制面板6，待新冶金炉超音速喷枪2整体组装完成后，返回步骤1.1；
下面结合具体实施例说明本方法的运行过程。
实施例1
本实施例应用在100吨电弧炉超音速集束氧枪使用过程中，电弧炉超音速集束氧枪设计马赫数2.0、供氧流量2500Nm3/h。1个光感识别元件安装位置距离拉瓦尔喉口1.2m处，仅连续拍摄1个超音速喷枪喉口的特征图像，连续拍摄频率10次/s，对电弧炉超音速集束氧枪喉口特征图谱拍摄误差为0.005mm，并安装在电弧炉超音速集束氧枪尾部与供氧管路连接处，具体工艺操作见图2，包括以下步骤：
步骤1：电弧炉超音速集束氧枪9准备进行整体组装，选取复位模式，复位模式的控制方法如下：
步骤1.1)完成电弧炉超音速集束氧枪9整体组装后，信号显示与控制面板13输出复位信号到智能工况判断单元12；
步骤1.2)智能工况判断单元12收到复位信号后，将控制信号输出到光感识别元件10；
步骤1.3)光感识别元件10接受到控制信号后，对电弧炉超音速集束氧枪喉口特征图谱进行连续5s拍摄，并将电弧炉超音速集束氧枪喉口特征图谱拍摄数据输出到数据转化单元11；
步骤1.4)数据转化单元11收到电弧炉超音速集束氧枪喉口特征图谱拍摄数据后，经过图像识别分析得到电弧炉超音速集束氧枪喉口初始水力直径为33.200mm，并将电弧炉超音速集束氧枪喉口初始水力直径输出到智能工况判断单元12；
步骤1.5)智能工况判断单元12收到电弧炉超音速集束氧枪喉口初始水力直径后，进行逻辑分析计算形成电弧炉超音速集束氧枪喉口初始水力直径变化程度应<3.000mm的工况评估标准；
步骤1.6)智能工况判断单元12形成电弧炉超音速集束氧枪工况评估标准后，将复位完成信号输出到信号显示与控制面板13。
步骤2：电弧炉超音速集束氧枪9复位完成后，且喷吹开始前，选取待机模式，待机模式的控制方法如下：
步骤2.1)电弧炉控制系统14将前炉次喷吹需求数据输出到智能工况判断单元12；
步骤2.2)智能工况判断单元12收到前炉次喷吹需求数据后，经过逻辑分析计算形成当氧气喷吹量达到总供氧量的90％时，光感识别元件连续测量10s的光感识别元件开机时间策略，并将开机时间策略信号输出到电弧炉控制系统14；
步骤2.3)电弧炉控制系统14接收到开机时间策略信号后，经过数据调用与逻辑计算形成开机时间激发等待策略，并加载到电弧炉控制系统14；
步骤2.4)电弧炉控制系统14加载开机时间激发等待策略后，将等待策略加载完成信号输出到智能工况判断单元12；
步骤2.5)智能工况判断单元12接受到等待策略加载完成信号后，将待机信号输出到信号显示与控制面板13；
步骤3：电弧炉8开始冶炼，电弧炉超音速集束氧枪9进行喷吹，选取工作模式，工作模式的控制方法如下：
步骤3.1)电弧炉超音速喷枪氧气喷吹量达到总供氧量的90％时，满足了内置于电弧炉控制系统14的开机时间激发等待策略后，电弧炉控制系统14将光感识别元件开机信号传输到智能工况判断单元12；
步骤3.2)智能工况判断单元12接收到光感识别元件开机信号后，将控制信号输出到光感识别元件10；
步骤3.3)光感识别元件10接受到控制信号后，对电弧炉超音速集束氧枪喉口特征图谱进行连续10s拍摄，并将电弧炉超音速集束氧枪喉口特征图谱拍摄数据输出到数据转化单元11；
步骤3.4)到数据转化单元11收到电弧炉超音速集束氧枪喉口特征图谱拍摄数据后，经过图像识别分析得到电弧炉超音速集束氧枪喉口水力直径数值，并将电弧炉超音速集束氧枪喉口当前水力直径输出到智能工况判断单元12；
步骤3.5)智能工况判断单元12收到电弧炉超音速集束氧枪喉口当前水力直径数据后，进行电弧炉超音速集束氧枪喉口9-1变化程度计算，完成电弧炉超音速集束氧枪喉口结构工况的评估分析；
步骤3.6)电弧炉超音速集束氧枪喉口结构工况的评估分析结果满足电弧炉超音速集束氧枪喉口初始水力直径变化程度应<3.000mm的工况评估标准后，智能工况判断单元12将结构状评估安全信号输出到信号显示与控制面板13，返回步骤2.1；电弧炉超音速集束氧枪喉口结构工况的评估分析结果不满足电弧炉超音速集束氧枪喉口初始水力直径变化程度应<3.000mm的工况评估标准后，智能工况判断单元12将结构状评估警报信号输出到信号显示与控制面板13，待新的电弧炉超音速集束氧枪9整体组装完成后，返回步骤1.1；
采用本发明的控制方法后，电弧炉冶炼平均供氧时间缩短21s，平均氧气利用率提高4.4％，终点平均碳氧积由技术实施前的0.0032％降低到0.0027％以下，终点平均钢水磷含量由技术实施前的0.035％稳定控制在0.030％以内。
实施例2
本实施例应用在300吨转炉超音速顶吹氧枪使用过程中，转炉超音速顶吹氧枪设计马赫数2.1、供氧流量63000Nm3/h。1个光感识别元件安装位置距离拉瓦尔喉口23m处，可连续拍摄6个超音速喷枪喉口的特征图像，连续拍摄频率20次/s，对转炉超音速顶吹氧枪喉口特征图谱拍摄误差为0.0002mm2，并安装在转炉超音速顶吹氧枪尾部与供氧管路连接处，具体工艺操作见图3，包括以下步骤：
步骤1：转炉超音速顶吹氧枪16准备进行整体组装，选取复位模式，复位模式的控制方法如下：
步骤1.1)完成转炉超音速顶吹氧枪16整体组装后，信号显示与控制面板20输出复位信号到智能工况判断单元19；
步骤1.2)智能工况判断单元19收到复位信号后，将控制信号输出到光感识别元件17；
步骤1.3)光感识别元件17接受到控制信号后，对转炉超音速顶吹氧枪喉口特征图谱进行连续10s拍摄，并将转炉超音速顶吹氧枪喉口特征图谱拍摄数据输出到数据转化单元18；
步骤1.4)数据转化单元18收到转炉超音速顶吹氧枪喉口特征图谱拍摄数据后，经过图像识别分析得到转炉超音速顶吹氧枪喉口初始平均投影面积为1796.3224mm，并将转炉超音速顶吹氧枪喉口初始平均投影面积输出到智能工况判断单元计算19；
步骤1.5)智能工况判断单元19收到转炉超音速顶吹氧枪喉口初始平均投影面积后，进行逻辑分析计算形成转炉超音速顶吹氧枪喉口初始平均投影面积变化程度应<284.0000mm2的工况评估标准；
步骤1.6)智能工况判断单元19形成转炉超音速顶吹氧枪工况评估标准后，将复位完成信号输出到信号显示与控制面板20。
步骤2：转炉超音速顶吹氧枪16复位完成后，且喷吹开始前，选取待机模式，待机模式的控制方法如下：
步骤2.1)转炉控制系统21将前炉次喷吹需求数据输出到智能工况判断单元19；
步骤2.2)智能工况判断单元19收到前炉次喷吹需求数据后，经过逻辑分析计算形成当氧气喷吹量达到总供氧量的85％时，光感识别元件连续测量20s的光感识别元件开机时间策略，并将开机时间策略信号输出到转炉控制系统21；
步骤2.3)转炉控制系统21接收到开机时间策略信号后，经过数据调用与逻辑计算形成开机时间激发等待策略，并加载到转炉控制系统21；
步骤2.4)转炉控制系统21加载开机时间激发等待策略后，将等待策略加载完成信号输出到智能工况判断单元19；
步骤2.5)智能工况判断单元19接受到等待策略加载完成信号后，将待机信号输出到信号显示与控制面板20；
步骤3：转炉15冶炼开始，转炉超音速顶吹氧枪16进行喷吹，选取工作模式，工作模式的控制方法如下：
步骤3.1)转炉超音速顶吹氧枪氧气喷吹量达到总供氧量的85％时，满足了内置于转炉控制系统中的开机时间激发等待策略后，转炉控制系统21将光感识别元件开机信号传输到智能工况判断单元19；
步骤3.2)智能工况判断单元19接收到光感识别元件开机信号后，将控制信号输出到光感识别元件17；
步骤3.3)光感识别元件17接受到控制信号后，对转炉超音速顶吹氧枪喉口特征图谱进行连续20s拍摄，并将转炉超音速顶吹氧枪喉口特征图谱拍摄数据输出到数据转化单元18；
步骤3.4)到数据转化单元18收到转炉超音速顶吹氧枪喉口特征图谱拍摄数据后，经过图像识别分析得到转炉超音速顶吹氧枪喉口平均投影面积数值，并将转炉超音速顶吹氧枪喉口当前平均投影面积输出到智能工况判断单元19；
步骤3.5)智能工况判断单元19收到转炉超音速顶吹氧枪喉口当前平均投影面积数据后，进行转炉超音速顶吹氧枪喉口16-1变化程度计算，完成转炉超音速顶吹氧枪喉口结构工况的评估分析；
步骤3.6)转炉超音速顶吹氧枪喉口结构工况的评估分析结果满足转炉超音速顶吹氧枪喉口初始平均投影面积变化程度应<284.0000mm2的工况评估标准后，智能工况判断单元19将结构状评估安全信号输出到信号显示与控制面板20，步骤2.1；)转炉超音速顶吹氧枪喉口结构工况的评估分析结果不满足转炉超音速顶吹氧枪喉口初始平均投影面积变化程度应<284.0000mm2的工况评估标准后，智能工况判断单元19将结构状评估警报信号输出到信号显示与控制面板20，待新的转炉超音速顶吹氧枪16整体组装完成后，返回步骤1.1；
采用本发明的控制方法后，转炉冶炼平均供氧时间缩短17s，平均氧气利用率提高3.6％，终点平均碳氧积由技术实施前的0.0026％降低到0.0024％以下，终点平均钢水磷含量由技术实施前的0.029％稳定控制在0.025％以内。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，本领域技术人员应理解，上述附图及具体实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (2)
1.一种冶金用超音速喷枪喉口结构的连续监测与评估方法，其特征在于，所述方法包括复位模式、待机模式与工作模式；针对该连续监测与评估方法针对不同冶金炉超音速喷枪设计参数在智能工况判断单元中形成超音速喷枪喉口结构的评估标准，采用内置于超音速喷枪的光感识别元件采集超音速喷枪喉口特征图谱，经由数据转化单元分析超音速喷枪喉口特征图谱生成超音速喷枪喉口特征数据，根据超音速喷枪喉口特征数据的变化程度由智能工况判断单元完成超音速喷枪喉口结构的评估分析，所述设计参数包括拉瓦尔喷管喉口直径、拉瓦尔喷管设计马赫数、拉瓦尔喷管射流流量；
所述方法采用的核心装置包括依次串联的超音速喷枪、光感识别元件、数据转化单元、智能工况判断单元及信号显示与控制面板；
所述的复位模式，操作步骤如下：
步骤一：完成冶金用超音速喷枪整体组装后，信号显示与控制面板输出复位信号到智能工况判断单元；
步骤二：智能工况判断单元收到复位信号后，将控制信号输出到光感识别元件；
步骤三：光感识别元件接受到控制信号后，对超音速喷枪喉口特征图谱进行连续拍摄，并将超音速喷枪喉口特征图谱拍摄数据输出到数据转化单元；
步骤四：数据转化单元收到超音速喷枪喉口特征图谱拍摄数据后，经过图像识别分析得到超音速喷枪喉口初始特征数据，并将超音速喷枪喉口初始特征数据输出到智能工况判断单元计算；
步骤五：智能工况判断单元收到超音速喷枪喉口初始特征数据后，进行逻辑分析计算形成超音速喷枪工况评估标准；
步骤六：智能工况判断单元形成超音速喷枪工况评估标准后，将复位完成信号输出到信号显示与控制面板；
所述待机模式操作步骤如下：
步骤一：冶金炉控制系统将前炉次喷吹需求数据输出到智能工况判断单元；
步骤二：智能工况判断单元收到前炉次喷吹需求数据后，经过逻辑分析计算形成光感识别元件开机时间策略，并将开机时间策略信号输出到冶金炉控制系统；
步骤三：冶金炉控制系统接收到开机时间策略信号后，经过数据调用与逻辑计算形成开机时间激发等待策略，并加载于冶金炉控制系统中；
步骤四：冶金炉控制系统加载开机时间激发等待策略后，将等待策略加载完成信号输出到智能工况判断单元；
步骤五：智能工况判断单元接受到等待策略加载完成信号后，将待机信号输出到信号显示与控制面板；
步骤六：准备开始冶金炉超音速喷枪单炉次喷吹；
所述的工作模式操作步骤如下：
步骤一：冶金炉超音速喷枪喷吹时间满足内置于冶金炉控制系统中的开机时间激发等待策略后，冶金炉控制系统将光感识别元件开机信号传输到智能工况判断单元；
步骤二：智能工况判断单元接收到光感识别元件开机信号后，将控制信号输出到光感识别元件；
步骤三：光感识别元件接受到控制信号后，对超音速喷枪喉口特征图谱进行连续拍摄，并将超音速喷枪喉口特征图谱拍摄数据输出到数据转化单元；
步骤四：到数据转化单元收到超音速喷枪喉口特征图谱拍摄数据后，经过图像识别分析得到超音速喷枪喉口特征数据，并将超音速喷枪喉口当前特征数据输出到智能工况判断单元计算；
步骤五：智能工况判断单元收到超音速喷枪喉口当前特征数据后，进行超音速喷枪喉口变化程度计算，完成超音速喷枪喉口结构工况的评估分析；
步骤六：超音速喷枪喉口结构工况的评估分析结果满足超音速喷枪工况评估标准后，智能工况判断单元将结构状评估安全信号输出到信号显示与控制面板，返回待机模式的步骤一；超音速喷枪喉口结构工况的评估分析结果不满足超音速喷枪工况评估标准后，智能工况判断单元将结构状评估警报信号输出到信号显示与控制面板，待新冶金用超音速喷枪整体组装完成后，返回复位模式的步骤一。
2.根据权利要求1所述的冶金用超音速喷枪喉口结构的连续监测与评估方法，其特征在于，所述光感识别元件安装在超音速喷枪枪身内部与超音速拉瓦尔喷管直接连通的供气管道尾端，光感识别元件有效拍摄距离≤35.0m，光感识别元件对超音速喷枪喉口特征图像的连续拍摄时间为0.1~3600s，连续拍摄频率≥10次/s，1个光感识别元件可完成1~10个超音速喷枪喉口特征图像的连续拍摄，光感识别元件对超音速喷枪喉口特征图谱的拍摄误差≤0.01mm或≤0.0003mm2，并均可独立将特征图谱拍摄数据输出到数据转化单元。
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