PL232276B1

PL232276B1 - Sposób wyznaczania wartości parametrów promiennych niezbędnych do oszacowania zawartości FeO w żużlu stalowniczym

Info

Publication number: PL232276B1
Application number: PL404180A
Authority: PL
Inventors: Bogusław Więcek; Krzysztof Pacholski; Robert Olbrycht; Robert Strąkowski; Mariusz Borecki; Wacław Wittchen
Original assignee: Politechnika Lodzka; Politechnika Lódzka
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2019-05-31
Also published as: PL404180A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznaczania wartości parametrów promiennych niezbędnych do oszacowania zawartości FeO w żużlu stalowniczym pojawiającym się podczas spustu stali z konwertora tlenowego.

Technika termowizyjna znajduje szerokie zastosowanie w hutnictwie żelaza i stali, gdzie na podstawie uzyskanych wyników pomiarów oraz ich analizy można dokonać oceny stanu termalnego przydatnego do oceny stanu technicznego urządzeń, kontroli procesu produkcyjnego oraz weryfikacji procedur technologicznych.

Dotychczas zastosowanie techniki termowizyjnej w metalurgii umożliwia ocenę:

- stanu wyłożeń ogniotrwałych

- strat cieplnych pieców grzewczych

- stanu zanieczyszczeń w magistralach przepływu ciekłej stali.

Technika termowizyjna może być również wykorzystywana do badania prawidłowości hutniczych procesów technologicznych. Dotyczy to między innymi procesów, w których występuje problem wymiany ciepła (nagrzewanie, schładzanie), a istotnym parametrem jest równomierność rozkładu pola temperaturowego lub emisyjności cieplnych wyrobów i półwyrobów. Technika termowizyjna przykładowo znajduje zastosowanie do:

- kontroli procesu wielkopiecowego - kontroli taśmy spiekalniczej, rozkładu temperatury wsadu w gardzieli wielkiego pieca,

- kontroli procesów stalowniczych - zdalnego wykrywania żużla podczas spustu stali z pieca hutniczego do kadzi, badania procesów zachodzących we wlewkach i wlewnicach,

- badania procesów ciągłego odlewania stali,

- kontroli procesów przeróbki plastycznej - procesów walcowania, procesów kucia, wytwarzania rur, gdzie dla zapewnienia prawidłowego procesu produkcyjnego wymagane jest utrz ymanie temperatury w ściśle zadanych, z reguły wąskich, granicach, optymalizacji procesów obróbki cieplnej, gdzie istotną rolę odgrywają parametry, takie jak równomierność nagrzewania lub chłodzenia oraz ich szybkość.

Dotychczasowe zastosowania termowizji w metalurgii mają charakter detekcyjny, nie pozwalający na wyznaczenie wartości parametrów procesu technologicznego lub zawartości związku chemicznego w wyrobie metalurgicznym.

W procesie metalurgicznym wytopu stali w agregatach hutniczych, w wyniku reakcji wypalania składników wsadu, tworzy się żużel o charakterze utleniającym. Podczas spustu stali z pieca hutniczego do kadzi w pierwszej kolejności wypływa stal, a następnie żużel, który jest produktem ubocznym. W celu poprawy skuteczności przebiegu dalszych zabiegów technologicznych, spust stali zatrzymuje się w chwili, w której wraz ze stalą z konwertora do kadzi wypływa żużel. Do tego celu wykorzystuje się kamerę termowizyjną, za pomocą której można wykryć różnicowanie emisyjności cieplnych stali i żużla.

Parametry żużla stalowniczego przed spustem stali z konwertora do kadzi mają istotny wpływ na dalszy proces wytwarzania wyrobów stalowych. Szczególne znaczenie ma zawartość FeO w żużlu świadcząca o stopniu jego przetlenienia, a więc i o jakości stali.

Dotychczasowy sposób oznaczania zawartości FeO w żużlu stalowniczym, polega na analizie chemicznej próbek żużla pobranych w trakcie spustu stali z konwertora tlenowego. Taki sposób wyznaczania zawartość FeO w żużlu jest czasochłonny, wymaga stosunkowo drogiej aparatury i bezpośredniego kontaktu ze strugą spustu żużla.

W artykule w czasopiśmie Pomiary Automatyka Kontrola nr 10/2011 proponuje się, w celu określenia zawartości FeO w żużlu, zbadanie szybkości ochładzania się żużla w trakcie spustu, po opuszczeniu otworu spustowego, gdyż proces ten jest związany bezpośrednio z termofizycznymi parametrami żużla (ciepło właściwe, przewodność cieplna) i może być skorelowany ze składem chemicznym żużla i zawartością w nim FeO.

Natomiast brak jest dotychczas informacji o zastosowaniu parametrów promiennych do wyznaczenia zawartości FeO w żużlu stalowniczym. Przyczyną tego jest oddziaływanie czynników zakłócających na rejestrowany obraz termowizyjny. Głównym czynnikiem zakłócającym jest tłumienność zanieczyszczonego powietrza wokół kadzi, co powoduje silne i zmienne w czasie tłumienie promieniowania w różnych zakresach widmowych. Ponadto struga wypływającego żużla nie jest jednorodna, jej ruch nie jest stabilny, pojawiają się skrzepy odrywające się od krawędzi otworu spustowego kadzi. W związku

PL 232 276 Β1 z tym, do oceny zawartości FeO w żużlu nie może być wykorzystana jedynie analiza zmian temperatury poszczególnych fragmentów strugi spustu.

Sposób wyznaczania wartości parametrów promiennych niezbędnych do oszacowania zawartości FeO w żużlu stalowniczym pojawiającym się podczas spustu stali z konwertora tlenowego, według wynalazku polega na tym, że naprzeciw otworu spustowego konwertora tlenowego, w miejscu które zapewni widzenie możliwie największego obszaru strugi wypływającej z konwertora, ustawia się dwie kamery termowizyjne, średniofalową (3-5 pm) i długofalową (7,5-13,0 pm) oraz kamerę optyczną w postaci cyfrowego aparatu fotograficznego rejestrującego sekwencję obrazów w trybie RAW, umożliwiającego uzyskanie osobno obrazów składowej czerwonej, niebieskiej i zielonej światła widzialnego, i w trakcie spustu stali, a następnie żużla z konwertora rejestruje się synchronicznie, z częstotliwością co najmniej 10 ramek/sekundę, za pomocą kamer termowizyjnych obrazy termowizyjne strugi, zaś za pomocą kamery optycznej zdjęcia optyczne strugi, aż do momentu zaniku strugi spustu, przy czym termogramy i zdjęcia rejestruje się podczas co najmniej 17 spustów z konwertora, następnie spośród zarejestrowanych obrazów termowizyjnych i zdjęć wybiera się obrazy z widoczną strugą spustu stali oraz stali i żużla, na których wyodrębnia się prostokątny obszar pomiarowy obejmujący środkową część strugi spustu, o liczbie pikseli nie mniejszej niż 400, po czym przy wykorzystaniu tylko obrazów z kamer termowizyjnych wyznacza się wartości głównych parametrów promiennych tj. emisyjności średnio- i długofalowej dla m-tego spustu z zależności

T \ⁱsm / w której oznaczają:

Em - wartość emisyjności m-tego spustu żużla,

T_sm - temperaturę żużla zmierzoną w konwertorze metodą stykową za pomocą sondy zanurzeniowej, T_m - temperaturę żużla m-tego spustu wyznaczoną za pomocą kamery termowizyjnej, z zależności

N

w której oznaczają:

Tfi - średnią temperaturę obszaru pomiarowego, fi - numer ramki (termogramu) w trakcie spustu,

T_m - ma wyżej podane znaczenie,

N - liczba ramek (termogramów) m-tego spustu.

Następnie, za pomocą wieloparametrycznej analizy statystycznej, wyselekcjonowuje się dodatkowe parametry promienne zarejestrowanych obrazów termowizyjnych skorelowane z zawartością FeO w żużlu. W pierwszym etapie tej analizy sporządza się wykresy maksymalnej wartości temperatury występującej na każdym termogramie, w funkcji numeru ramki czyli chwili czasowej wytopu, z wykresów tych wyznacza się chwilę czasową czyli moment pojawienia się żużla jako gwałtowny przyrost temperatury na tym wykresie. Względem tego momentu wyznacza się następnie na sporządzonych wykresach dwa przedziały czasowe - okna, jedno do analizy parametrów stali, o długości 2-óch sekund, które kończy się 1 sekundę przed osiągnięciem 0,1 skoku temperatury, i drugie do analizy parametrów żużla o długości 1 sekundy, które rozpoczyna się 0,5 sekundy po osiągnięciu 0,9 skoku temperatury. Po określeniu okien czasowych, z powodu zróżnicowania układów optycznych kamer, dla pojedynczej, dowolnej ramki każdej sekwencji obrazów definiuje się obszar zainteresowania, który zawiera strugę spustu stali lub strugę żużla między otworem spustowym a górną częścią kadzi i nie zawiera tych dwóch strug jednocześnie. Na podstawie zdefiniowanych wcześniej okien czasowych, z każdej sekwencji obrazów wyselekcjonowuje się ramki parametrów pierwotnych, przy czym ilość ramek parametrów pierwotnych mieszcząca się w danym oknie czasowym jest inna dla każdej kamery. Następnie w zdefiniowanym wcześniej dla każdej sekwencji obszarze zainteresowania wyznacza się obszar o liczbie pikseli równej 100 i jasności większej od jasności pozostałej części tego obszaru czyli obszar strugi spustu. Dla każdego wyznaczonego obszaru strugi w zdefiniowanym obszarze zainteresowania ramki znajdującym się w oknie czasowym danej sekwencji wylicza się, z ogólnie znanych wzorów, (podanych, między innymi,

PL 232 276 Β1 w książce „Statystyka praktyczna’’, wyd. PWN, 2007) statystyczne parametry pierwotne, jak wartość średnia, mediana, dominanta, wartość minimalna, wartość maksymalna, wariancja, odchylenie standardowe, skośność i kurioza, stosunek mediany do średniej, entropia, wartość średnia 100 pikseli największej intensywności promieniowania, wartość minimalna 100 pikseli o największej intensywności promieniowania, współczynniki a i b prostej trendu zmian wartości intensywności promieniowania wzdłuż strugi spustu. Z wartości pierwotnych sporządza się, dla każdego okna czasowego każdej sekwencji, macierz parametrów pierwotnych, przy czym wartość intensywności promieniowania jest wartością średnią intensywności promieniowania wiersza macierzy intensywności promieniowania utworzonej przez piksele obszaru strugi. Z macierzy parametrów pierwotnych oblicza się, za pomocą wzorów analogicznych jak dla statystycznych parametrów pierwotnych, wartości statystycznych parametrów wtórnych, jak wartość średnia, mediana, dominanta, wartość minimalna, wartość maksymalna, wariancja, odchylenie standardowe, skośność kurtoza, stosunek mediany do średniej, a nadto oblicza się

- sumę modułów zmian wartości statystycznego parametru pierwotnego między kolejnymi ramkami, ze wzoru ^9, k ~ Σp A k ~ Pfi-l, k| w którym oznaczają:

Sgj< - sumę modułów zmian wartości statystycznego parametru pierwotnego między kolejnymi ramkami fi, fi-1,

P_fi, k - wartość statystycznego parametru pierwotnego dla ramki fi,

Pfi-i, k - oznacza wartość statystycznego parametru pierwotnego dla rami fi-1,

- średnią modułów zmian wartości statystycznego parametru pierwotnego między kolejnymi ramkami, ze wzoru:

ΣβΑk k|

Sio,ł=---------w którym:

Sw, k- oznacza średnią modułów zmian wartości statystycznego parametru pierwotnego między kolejnymi ramkami fi, fi-1,

Pfi, k i Pfi-i, k mają wyżej podane znaczenie,

- oraz wariancję modułów zmian wartości statystycznego parametru pierwotnego między kolejnymi ramkami, ze wzoru:

⁵11 ,k -------------w którym:

Sii,k oznacza wariancję modułów zmian wartości statystycznego parametru pierwotnego między kolejnymi ramkami fi, fi-1,

Sio.k, Pfi, k Pfi-i, k mają wyżej podane znaczenie.

Z macierzy parametrów wtórnych okna czasowego stali i z macierzy parametrów wtórnych okna czasowego żużla dla danej sekwencji spustu stali wyznacza się macierz parametrów różnicowych, której każdy element ma wartość określoną wzorem ^Dl,k ^^sl,k~^sf,k w którym:

Sf_k - oznacza wartość statystycznego parametru wtórnego dla stali (okno 2 sekundy), Sf_k- oznacza wartość statystycznego parametru wtórnego S_kk dla stali (okno 1 sekunda).

Następnie wyznacza się korelację parametru promiennego - emisyjności e_m m spustów żużla, traktowanych jak zmienne losowe, z procentową zawartością FeO w jego składzie. Miarą tej korelacji

PL 232 276 Β1 jest współczynnik korelacji liniowej r Persona (zdefiniowany między innymi w książce „Statystyka Praktyczna wyd. PWN w roku 2007), który jest również miarą korelacji pozostałych parametrów promiennych wyznaczonych za pomocą wieloparametrycznej analizy statystycznej zawartości FeO w żużlu zgodnie z opisanym wcześniej algorytmem i który przyjmuje wartości z przedziału -1..1. W przypadku, gdy wartość bezwzględna współczynnika korelacji r przyjmuje wartości mniejsze od 1, do oceny skorelowania emisyjności m spustów z zawartością FeO w żużlu wykorzystuje się wartość prawdopodobieństwa P_M(r) nieskorelowania emisyjności żużla z zawartością FeO w jego składzie, która, przy prawidłowo określonych wartościach emisyjności średnio- i długofalowej, jest co najmniej 100 krotnie niniejsza od bezwzględnej wartości współczynnika korelacji. Do określenia wartości prawdopodobieństwa P_M(r) nieskorelowania emisyjności żużla z zawartością FeO w jego składzie wykorzystuje się znaną tabelę zależności wartości prawdopodobieństwa P_M(r) od liczby korelowanych par: parametr statystyczny pierwotny, wtórny lub różnicowy (zamieszczoną w książce: „Wstęp do analizy błędu pomiaru”, PWN 2011 r.) i zawartość FeO dla m - tego spustu.

W odróżnieniu od dotychczasowego sposobu oznaczania zawartości FeO w żużlu stalowniczym, sposób wyznaczania parametrów promiennych niezbędnych do oszacowania zawartość FeO w żużlu stalowniczym według wynalazku jest bezkontaktowy. Ponadto jest bardzo prosty w realizacji, ponieważ wymaga tylko dwóch kamer termowizyjnych średnio- i długofalowej oraz cyfrowego aparatu fotograficznego, które za pośrednictwem karty akwizycji danych przekazują informacje do komputera z programem wyznaczającym emisyjności średnio- i długofalową żużla oraz zbiór statystycznych parametrów promiennych skorelowanych z zawartością FeO w żużlu.

Sposób według wynalazku ilustruje poniższy przykład z powołaniem się na rysunek, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu do realizacji sposobu według wynalazku, zaś fig. 2 ilustruje sposób wyznaczania obszaru pomiarowego na obrazie termowizyjnym strugi spustu.

Naprzeciw otworu spustowego konwertora tlenowego 1, w miejscu które zapewniało widzenie możliwie największego obszaru strugi wypływającej z konwertora, ustawiono dwie kamery termowizyjne, średniofalową 2 CEDIP-Tytanium i długofalową 3 FLIR SC 660 oraz cyfrowy aparat fotograficzny 4 rejestrujący sekwencję obrazów w trybie RAW, umożliwiający uzyskanie osobno obrazów składowej czerwonej, niebieskiej i zielonej światła widzialnego, i w trakcie spustu stali, a następnie żużla z konwertora 1 rejestrowano synchronicznie, z częstotliwością 10 ramek/sekundę, za pomocą kamer termowizyjnych 2, 3 obrazy termowizyjne strugi, zaś za pomocą aparatu cyfrowego 4 zdjęcia optyczne strugi, aż do momentu zaniku strugi spustu, przy czym termogramy i zdjęcia rejestrowano się podczas 17 spustów z konwertora. Następnie spośród zarejestrowanych obrazów termowizyjnych i zdjęć wybrano obrazy z widoczną strugą spustu stali oraz stali i żużla, na których wyodrębniono prostokątny obszar pomiarowy obejmujący środkową część strugi spustu, o liczbie pikseli 400, po czym przy wykorzystaniu tylko obrazów z kamer termowizyjnych wyznaczono wartości głównych parametrów promiennych tj. emisyjności średnio- i długofalowej εζ podanych wyżej zależności

i

N

w których wszystkie symbole mają wyżej podane znaczenie.

Następnie zarejestrowane sekwencje obrazów wprowadzono, za pośrednictwem karty akwizycji danych 5, do komputera 6 wyposażonego w program wyznaczający, oprócz emisyjności e średnio- i długofalowej żużla, za pomocą wieloparametrycznej analizy statystycznej dodatkowe parametry promienne zarejestrowanych obrazów termowizyjnych skorelowane z zawartością FeO w żużlu. W pierwszym etapie tej analizy program sporządził wykresy maksymalnej wartości temperatury występującej na każdym termogramie, w funkcji numeru ramki czyli w chwili czasowej wytopu

PL 232 276 Β1

n-numer ramki z wykresów tych, wyznaczył chwilę czasową czyli moment pojawienia się żużla, którego skutkiem jest gwałtowny przyrost temperatury ΔΤ = Ϊ2-Τι na tym wykresie. Następnie, w stosunku do tego momentu, wyznaczył na sporządzonych wykresach dwa przedziały czasowe - okna, jedno do analizy parametrów stali o długości 2-óch sekund, które kończyło się 1 sekundę przed osiągnięciem wartości 0,1 ΔΤ i drugie do analizy parametrów żużla o długości 1 sekundy, które rozpoczynało się 0,5 sekundy po osiągnięciu wartości 0,9 ΔΤ. Po określeniu okien czasowych, z powodu zróżnicowania układów optycznych kamer, dla pojedynczej, dowolnej ramki każdej sekwencji obrazów zdefiniował obszar zainteresowania, który zawierał strugę stali lub strugę żużla między otworem spustowym a górną częścią kadzi i nie zawierał tych dwóch strug jednocześnie. Na podstawie zdefiniowanych wcześniej okien czasowych z każdej sekwencji obrazów wyselekcjonował ramki m (termogramy), przy czym ilość ramek parametrów pierwotnych mieszcząca się w danym oknie czasowym była inna dla każdej kamery. Następnie w zdefiniowanym wcześniej dla każdej sekwencji obszarze zainteresowania wyznaczył obszar 100 pikseli o jasności większej od jasności pozostałej części tego obszaru czyli obszar strugi spustu. Dla każdego wyznaczonego obszaru strugi w zdefiniowanym obszarze zainteresowania ramki, znajdującym się w oknie czasowym danej sekwencji wyliczył, z ogólnie znanych zależności (podanych w książce „Statystyka praktyczna” wyd. PWN 2007), statystyczne parametry pierwotne, tj. wartość średnią (Pi, fi), medianę (P₂, fi), dominatę (P₃, fi) wartość minimalną (P4, fi), wartość maksymalną (P₅, fi) wariancję (P₆, fi), odchylenie standardowe (P₇, fi), skośność (Pa, fi) i kurtozę (Pg, fi), stosunek mediany do średniej (P10, fi), entropię (Pu, fi), wartość średnią 100 pikseli o największej intensywności promieniowania (P12, fi), wartość minimalna 100 pikseli o największej intensywności promieniowania (P13, fi), współczynnik a (P14, fi) i b (P15, fi) prostej trendu zmian wartości intensywności promieniowania wzdłuż strugi spustu, współczynniki a (P14, fi) i b (P15, fi) prostej trendu zmian wartości intensywności promieniowania wzdłuż strugi spustu. Z wartości pierwotnych sporządził, dla każdego okna czasowego każdej sekwencji, macierz parametrów pierwotnych przedstawioną poniżej, przy czym wartość intensywności promieniowania jest wartością średnią intensywności promieniowania wiersza macierzy intensywności promieniowania utworzonej przez piksele obszaru strugi.

PL 232 276 Β1

I I I I I

PARAMETRY PIERWOTNE		Pp		PfN-1	PfN
parametr pierwotny 1		P1J2	...	P1JN-1	P1JN
parametr pierwotny 2	P2fl	P2J2		P2JN-1	PijN	1
...	...	___		...		1
parametr pierwotny 14	P14JI	P14J2		P14JN-1	Pl4JN	I
parametr pierwotny 15	P 15J1	P15J2		P15JN-1	Pl5JN	I
obliczanie parametrów wtórnych dla			3=-=·^
wszyscKicn wenorow parametrów płerwotnycn		4-- <—
		1 ♦
PARAMETRY WTÓRNE	Si	S₂	łt	S14	S15
parametr wtórny 1	S_u	Sl,2	...	Si,i4	Sl,15
parametr wtórny 2	S_2J	S₂,2	> >	S₂J4	S₂,15
	. >«		...
para metr wtórny 10	S10.1	S1Q,2	« «	S]0,14	S10,13
para metr wtórny 11	Si u	Si],2	...	Sn,14	S11J5

Z macierzy parametrów pierwotnych obliczył, (posługując się zależnościami analogicznymi jak dla statystycznych parametrów pierwotnych, które są zmiennymi losowymi parametrów wtórnych), wtórne parametry, jak wartość medianę (S2,/<), wartość maksymalna (S^w i minimalna (S4,k), wariancja (S5,k) i odchylenie standardowe (Se,k), kurioza (Sz,/<), stosunek mediany do średniej (Se,λ), a nadto obliczył ¹⁵ &>,k =ΣΚμ -fy-ul w której wszystkie symbole mają wyżej podane znaczenie,

- średnią modułów Sw,k zmian wartości statystycznego parametru pierwotnego P_fi, między ko-

lejnymi ramkami fi i fi-1 z zależności:

15 ΣηΜ ^{_ p}fi-1, a|

Sio,Λ w której wszystkie symbole mają wyżej podane znaczenie,

- oraz wariancję S« k modułów zmian wartości statystycznego parametru pierwotnego P_fi, k między kolejnymi ramkami fi i fi-1 z zależności

Sii,_k=^ w której wszystkie symbole mają wyżej podane znaczenie.

PL 232 276 Β1

Z macierzy parametrów wtórnych okna czasowego stali i z macierzy parametrów wtórnych okna czasowego żużla dla danej sekwencji spustu stali wyznaczył macierz parametrów różnicowych D, której każdy element ma wartość ^Dl,k = ^Sl,k~^Sl,k>

przy czym (/ =1 ..11, k = 1 ..15), a indeksy górne s i z oznaczały odpowiednio stal (okno 2 s i żużel (okno 1 s).

Następnie za pomocą współczynnika korelacji liniowej r Persona (zdefiniowanego w książce „Metody statystyczne” wyd. PWN w roku 1981), wyznaczył korelację emisyjności średnio i długofalowej s_mm spustów żużla, traktowanych jak zmienne losowe, z procentową zawartością FeO w jego składzie. Współczynnik ten był również miarą korelacji pozostałych parametrów promiennych, wyznaczonych za pomocą wieloparametrycznej analizy statystycznej zawartości FeO w żużlu zgodnie z algorytmem opisanym wcześniej. Ponieważ wartość współczynnika r była równa 0,5 do oceny skorelowania emisyjności m spustów z zawartością FeO żużla została wykorzystana wartość prawdopodobieństwa P_M(r) nieskorelowania emisyjności żużla z zawartością FeO w jego składzie. Do określenia wartości prawdopodobieństwa P_M(r) nieskorelowania emisyjności żużla z zawartością FeO w jego składzie została wykorzystana tabela zależności wartości prawdopodobieństwa P_M(r) od liczby korelowanych par: parametr statystyczny pierwotny, wtórny lub różnicowy, (zamieszczona w książce” „Wstęp do analizy błędu pomiaru” PWN 2011), i zawartość FeO dla m - tego spustu.

Opisanym wyżej sposobem, oprócz emisyjności średnio- i długofalowej, przedstawionej w tabeli 1 (korelacji emisyjności żużla z procentową zawartością FeO w jego składzie)

T a b e I a 1

Rodzaj emisyjności	r	ΛΛ)
długofalowa (kamera FLIR SC 660)	-0.55	0.006
średnio falowa (kamera CEDIP-Tytanium)	-0.68	0.002

w której oznaczają:

r - współczynnik korelacji,

P_M(r) - prawdopodobieństwo nieskorelowania statystycznego parametru wtórnego z zawartością FeO w żużlu, z termogramów uzyskanych za pośrednictwem kamer termowizyjnych wyodrębniono statystyczne parametry wtórne wyszczególnione w tabeli 2 (korelacji wartości średnio- i długofalowych wtórnych parametrów promiennych z zawartością FeO w żużlu).

Tabela 2

Rodzaj parametru	Parametr statystyczny	r	Λ/0
pierwotny	wtórny
średniofalowy (kamera CEDIPTytanium)		żużel: s₉₁₅	-0.727	0.001
	różnicowy: ^1. 10	0.713	0.001
długofalowy (kamera FLIR SC 660)	^11	różnicowy: °I0, 11	- 0.649	0.005

w której oznaczają:

Pi5-współczynnik b linii trendu wzdłuż strugi (równanie 5),

PL 232 276 Β1

Sg,15 - średnią modułów zmian wartości parametru f%₅ pomiędzy kolejnymi ramkami,

P10 - stosunek mediany do średniej,

Di,io- różnica wartości średnich parametru P10 stali i żużla,

P10- wartość średnia ze 100 pikseli obszaru pomiarowego o największej jasności,

Dio,n -różnica wartości średnich modułów zmian parametru P10 pomiędzy kolejnymi ramkami stali i żużla,

Pg — kurioza,

D91 - różnica wartości średnich parametru Pg stali i żużla, r i P_M(r) mają wyżej podane znaczenie.

Ze względu na ograniczony zakres możliwości wykorzystania pojedynczych zdjęć w zakresie światła widzialnego do analizy statystycznej, po rozkładzie tych zdjęć na obrazy składowe R, G i B, dla każdego obrazu i odrębnie dla każdego wytopu wyznaczono tylko wartości pierwotnych parametrów. Wyznaczono również różnice wartości parametrów pierwotnych stali i żużla.

W wyniku korelacji wszystkich parametrów dla zakresu światła widzialnego z zawartością FeO w żużlu wyselekcjonowano dwa kolejne, dodatkowe parametry promienne. Wartości bezwzględne współczynników korelacji liniowej tych parametrów z zawartością FeO w żużlu miały wartości maksymalne podane w tabeli 3 (korelacji parametrów promiennych z zakresu światła widzialnego z zawartością FeO w żużlu .

Tabela 3

Obraz	Parametr statystyczny	r
stal B		- 0.340	0.08
różnicowy G	A05^_jP102	0.474	0.02

w której oznaczają:

Pa - skośność dla obrazu B (Blue) stali,

P10- stosunek mediany dla średniej obrazu G (Green),

Pios-Pwz - różnicę wartości parametru P10stali i żużla, r i Ρμ(γ) mają wyżej podane znaczenie

Badania wykazały, że za pomocą emisyjności średnio- i długofalowej (tabela 1) oraz za pomocą parametrów statystycznych wymienionych w tabelach 2 i 3 wyznaczyć można zawartość FeO w żużlu nie przekraczającą 40%.

Zastrzeżenia patentowe

Claims

1. Sposób wyznaczania wartości parametrów promiennych niezbędnych do oszacowania zawartości FeO w żużlu stalowniczym pojawiającym się podczas spustu stali z konwertora tlenowego, znamienny tym, że naprzeciw otworu spustowego konwertora tlenowego, w miejscu które zapewni widzenie możliwie największego obszaru strugi wypływającej z konwertora, ustawia się dwie kamery termowizyjne, średniofalową i długofalową oraz kamerę optyczną w postaci cyfrowego aparatu fotograficznego rejestrującego sekwencję obrazów w trybie RAW umożliwiającego uzyskanie osobno obrazów składowej czerwonej, niebieskiej i zielonej światła widzialnego, i w trakcie spustu stali, a następnie żużla z konwertora rejestruje się synchronicznie, z częstotliwością co najmniej 10 ramek/sekundę, za pomocą kamer termowizyjnych obrazy termowizyjne strugi, zaś za pomocą kamery optycznej zdjęcia optyczne strugi, aż do momentu zaniku strugi spustu, przy czym termogramy i zdjęcia rejestruje się podczas co najmniej 17 spustów z konwertora, następnie spośród zarejestrowanych obrazów termowizyjnych i zdjęć wybiera się obrazy z widoczną strugą spustu stali oraz stali i żużla, na których wyodrębnia się prostokątny obszar pomiarowy obejmujący środkową część strugi spustu, o liczbie pikseli nie mniejszej niż 400, po czym przy wykorzystaniu tylko obrazów z kamer termowizyjnych wyznacza się wartości głównych parametrów promiennych tj. emisyjności średnio- i długofalowej dla m-tego spustu z zależności

PL 232 276 Β1 τ \ⁱsm J w której oznaczają:

e_m - wartość emisyjności m-tego spustu żużla

T_sm- temperaturę żużla zmierzoną w konwertorze metodą stykową za pomocą sondy zanurzeniowej,

T_m - temperaturę żużla m-tego spustu wyznaczoną za pomocą kamery termowizyjnej, z zależności w której oznaczają:

Tfi - średnią temperaturę obszaru pomiarowego, fi - numer ramki (termogramu) w trakcie spustu T_m - ma wyżej podane znaczenie

N- liczba ramek (termogramów) m-tego spustu, następnie, za pomocą wieloparametrycznej analizy statystycznej, wyselekcjonowuje się dodatkowe parametry promienne zarejestrowanych obrazów termowizyjnych skorelowane z zawartością FeO w żużlu, przy czym w pierwszym etapie tej analizy sporządza się wykresy maksymalnej wartości temperatury występującej na każdym termogramie, w funkcji numeru ramki czyli chwili czasowej wytopu, z wykresów tych wyznacza się chwilę czasową czyli moment pojawienia się żużla jako gwałtowny przyrost temperatury na tym wykresie, względem tego momentu wyznacza się następnie na sporządzonych wykresach dwa przedziały czasowe okna, jedno do analizy parametrów stali, długości 2-óch sekund, które kończy się 1 sekundę przed osiągnięciem 0,1 skoku temperatury, i drugie do analizy parametrów żużla o długości 1 sekundy, które rozpoczyna się 0,5 sekundy po osiągnięciu 0,9 skoku temperatury, po określeniu okien czasowych, z powodu zróżnicowania układów optycznych kamer, dla pojedynczej, dowolnej ramki każdej sekwencji obrazów definiuje się obszar zainteresowania, który zawiera strugę spustu stali lub strugę żużla między otworem spustowym a górną częścią kadzi i nie zawiera tych dwóch strug jednocześnie, na podstawie zdefiniowanych wcześniej okien czasowych, z każdej sekwencji obrazów wyselekcjonowuje się ramki parametrów pierwotnych, przy czym ilość ramek parametrów pierwotnych mieszcząca się w danym oknie czasowym jest inna dla każdej kamery, następnie w zdefiniowanym wcześniej dla każdej sekwencji obszarze zainteresowania wyznacza się obszar o liczbie pikseli równej 100 i jasności większej od jasności pozostałej części tego obszaru czyli obszar strugi spustu, dla każdego wyznaczonego obszaru strugi w zdefiniowanym obszarze zainteresowania ramki znajdującym się w oknie czasowym danej sekwencji wylicza się, posługując się ogólnie znanymi zależnościami, statystyczne parametry pierwotne, jak wartość średnia, mediana, dominanta, wartość minimalna, wartość maksymalna, wariancja, odchylenie standardowe, skośność i kurioza, stosunek mediany do średniej, entropia, wartość średnia 100 pikseli o największej intensywności promieniowania, wartość minimalna 100 pikseli o największej intensywności promieniowania, współczynniki a i b prostej trendu zmian wartości intensywności promieniowania wzdłuż strugi spustu, zwartości pierwotnych sporządza się, dla każdego okna czasowego każdej sekwencji, macierz parametrów pierwotnych, przy czym wartość intensywności promieniowania jest wartością średnią intensywności promieniowania wiersza macierzy intensywności promieniowania utworzonej przez piksele obszaru strugi, z macierzy parametrów pierwotnych oblicza się, za pomocą wzorów analogicznych jak dla statystycznych parametrów pierwotnych, wartości statystycznych parametrów wtórnych, jak wartość średnia, mediana, dominanta, wartość minimalna, wartość maksymalna, wariancja, odchylenie standardowe, skośność i kurioza, stosunek mediany do średniej, a nadto oblicza się sumę modułów zmian wartości statystycznego parametru pierwotnego między kolejnymi ramkami, z zależności

PL 232 276 Β1 ^S9, k = Σ |'fi, k ~ k | w którym oznaczają:

Sg k- sumę modułów zmian wartości statystycznego parametru pierwotnego między kolejnymi ramkami fi, fi-1,

Pfi_k - wartość statystycznego parametru pierwotnego dla ramki fi,

Pfi-i, k - oznacza wartość statystycznego parametru pierwotnego dla rami fi-1

Σ yfi, k ~ Pfi-1, k | ⁵io,*=----------w którym:

Sio.k- oznacza średnią modułów zmian wartości statystycznego parametru pierwotnego między kolejnymi ramkami fi, fi-1,

Pfi,k’\Pfi-i, k mają wyżej podane znaczenie,

1, A ₁₃ w którym:

Sio.k, Pfi, k i Pfi-i, k mają wyżej podane znaczenie, z macierzy parametrów wtórnych okna czasowego stali i z macierzy parametrów wtórnych okna czasowego żużla dla danej sekwencji spustu stali wyznacza się macierz parametrów różnicowych, której każdy element ma wartość określoną wzorem ^Di,k =^sl,k~^sl,k w którym:

Sf_k - oznacza wartość statystycznego parametru wtórnego dla stali (okno 2 sekundy), Sf_k - oznacza wartość statystycznego parametru wtórnego S_lk dla stali (okno 1 sekunda), następnie wyznacza się korelację parametru promiennego - emisyjności s_m m spustów żużla, traktowanych jak zmienne losowe, z procentową zawartością FeO w jego składzie, której miarą jest współczynnik korelacji liniowej r Persona, który jest również miarą korelacji pozostałych parametrów promiennych wyznaczonych za pomocą wieloparametrycznej analizy statystycznej zawartości FeO w żużlu zgodnie z opisanym wcześniej algorytmem i który przyjmuje wartości z przedziału -1 ..1 i w przypadku gdy wartość bezwzględna współczynnika korelacji r przyjmuje wartości mniejsze od 1, do oceny skorelowania emisyjności m spustów z zawartością FeO w żużlu wykorzystuje się wartość prawdopodobieństwa P_M(r) nieskorelowania emisyjności żużla z zawartością FeO w jego składzie, przy czym do określenia wartości prawdopodobieństwa P_M(r) nieskorelowania emisyjności żużla z zawartością FeO w jego składzie wykorzystuje się znaną tabelę zależności wartości prawdopodobieństwa P_M(r) od liczby korelowanych par: parametr statystyczny pierwotny, wtórny lub różnicowy i zawartość FeO dla m - tego spustu.