TW505701B - System and method for minimizing slag carryover during the production of steel - Google Patents

System and method for minimizing slag carryover during the production of steel Download PDF

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John A Stofanak
Alok Sharan
Daniel E Goldstein
Elizabeth A Stelts
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Bethlehem Steel Corp
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Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 --- B7 五、發明說明(1 ) "~' --- 本案為美國專财請㈣G8/97M98號申請日觸年 11月曰（現為美國專利案第號)之部份連續案咖），且為 立美國專利申請案第〇9/377,87〇號申請日簡年8月汕日之 邛伤連續案，其揭示併述於此以供參考。 錄的版權 部份本專利申請案的内容含有受到版權#護的材料 。版權擁有者並不排斥當專利文件出現於專利商標局的樓 案或記錄時任何人複製專利文件，但其它則保有所有相關 的版權。進行此處所述若干方法及系統的軟體已經於美國 專利商標局以微縮片附錄形式存檔（併述於此以供參考）包 括多幀，其中一幀為名稱幀。此軟體根據本發明之某些具 體實施例可涵括於電腦或相機作為晶片或磁片的一部份。 微縮片附錄名稱「用以在製鋼期間使熔渣失帶現象減至最 少之系統及方法」包括一片微縮片及五幀。 發明背景 本發明係關於一種於生產/製造鋼期間當鹼性氧爐 (BOF)轉爐或其它容器出鋼期間將熔渣夾帶現象減至最少 或減少之系統及/或方法。例如某些具體實施例，本發明 係關於使用紅外線（IR)成像偵測器來偵測出鋼流中炫渣的 存在。本發明亦係關於當於出鋼流中偵測得預定量熔渣時 用以停止出鋼之系統及方法。 製鋼業長久以來存在的問題係於BOF轉爐出鋼期間無 法控制或減少熔渣的夾帶。出鋼係熔融金屬由B〇f轉爐傾 倒於對應 >堯桶，金屬由轉爐中通過界定之一出鋼孔流出。
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
• -----------裝 i· (請先閱讀背面之注意事項m寫本頁) --線·
-經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 …/υ丄 ‘ Α7 ’ -----— Β7 _ 五、發明說明（2 ) 於鋼製造期間，含雜質（例如碳、矽、錳、硫、磷等） 的溶融鐵（稱作熱金屬）典型引進稱作鹼性氧爐（B〇F)之轉 " 爐容器内部。於B0F轉爐中，氣態氧（〇2)被注入或喷射於 - 熱金屬俾去除雜質至期望的程度。於此純化過程中助熔劑 如石灰（CaO)及氧化鎂添加至爐内組合氧化過程中形成的 m 氧化物如二氧化矽，一氧化錳及氧化亞鐵於轉爐内形成熔 融的「爐渣」。此爐渣漂浮於BOF轉爐之熔鋼頂上，原因 在於熔渣密度係低於熔鋼密度。 於氧被導入BOF轉爐長時間（例如隨BOF轉爐容積、 其中之熔鐵及熔鋼廢料量、及欲製造的鋼等級而定由約16 至25分鐘）且溶融爐渣及炼鋼形成後，傾斜轉爐容器而出 • 鋼。出鋼過程中，熔鋼由BOF轉爐側邊的出鋼孔傾注於位 在下方的澆桶内。於此出鋼期間可能出現非期望的熔渣夾 帶現象。 § BOF轉爐容器被適當出鋼時，於出鋼之開始時可能 出現小量夾帶，但最令人擔憂的熔渣夾帶現象其發生於出 鋼結束時，當大半實質上純化的熔鋼已經被傾注於下方澆 桶而大半炼渣（替代大半鋼）留在B〇f轉爐時發生。典型b〇f 轉爐被傾斜至傾注位置出鋼時，由位在轉爐側邊的出鋼孔 於傾注大半熔渣之前係倒出熔鋼，原因在於兩種熔融材料 之密度不同故。若當熔融爐渣開始流過出鋼孔時，操作員 未能於約略準確瞬間停止出鋼（或傾注），則非期望的熔融 爐渣也傾注於下方澆桶於已經被傾注的熔鋼頂上。當過量 溶渣由BOF轉爐被傾注入澆桶時，影響鋼之清潔度且將 ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
^570i A7 B7 五、發明說明（3 ) 質如磷（P)再度導入鋼内，對出鋼時的鋁效率造成不良影 響，及/或妨礙某些等級的鋼的製造。任何嘗試減少過量 爐渣被傾注入澆桶皆價格昂貴、費時及/或勞力密集。例 如若過量熔渣被意外傾注於澆桶内，則必須添加價值數百 元的鋁或其它熔渣改性劑至熔融的澆桶爐渣，嘗試降低爐 渣内之氧化亞鐵或其它不穩定氧化物的濃度。要言之，減 至最少或減少爐渣由BOF轉爐夾帶入澆桶對高品質鋼之有 效製造上相當重要或為必要。 曾經使用多種技術嘗試控制於BOF轉爐出鋼過程中爐 漬的夾帶。例如參考氧轉爐之爐渣夾帶：國際綜論，作者
Da Silva，Bergman，及 Lindfors(91 至 95頁），其揭示併述 於此以供參考。本篇綜論中討論多種於Bop轉爐出鋼期間 控制爐渣的夾帶之方法。例如已知使用耐溶柱塞、金屬柱 塞、木製柱塞、纖維柱塞、槍擊黏土、鏢形浮動件、及球 形浮動件嘗試控制或減少爐渣的夾帶。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 IJ·— — — — — — — — — — — · 11 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) ------線· 某些已知技術結果導致接近出鋼結束時來自轉爐的 金屬傾注或出鋼流中斷俾減少爐渣夾帶。鏢形或球形浮動 件常用於此項目的。前述參考文件的第4及5圖說明使用此 等習知方法經常關聯的不滿意的結果。例如已知鏢形及球 形浮動件於熔渣黏稠時無法成功，發現轉爐内部浮動件的 設置困難且重要。出鋼孔結構也常影響此類型浮動件的效 果。如參考文件的討論，某些製鋼廠報告球常太早關掉出 鋼孔，結果造成純化後的熔鋼留在轉爐内部（影響產量）。 如此業界已知雖然浮動件有助於減少熔渣的夾帶，但經常 本紙張尺度適用中國國家標規格咖x 297公£^---— 經濟部·智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 發明說明（4 ) 無效且結果無法預測。更進一步球及鏢皆昂責而不合所需 儘管事實上已知如此多種預防熔渣失帶技術，但於 則述參考文件結束時敘述「今日使用之方法皆無法視為具 有萬用用途，原因在於個別有其限制，唯有於存在有特定 條件時才能達到預期的效果」。換言之，業界長期需要一 種於BOF轉爐出鋼期間減少熔渣夾帶之系統及對應方法， 該系統及方法可由具有不同技巧程度的操作員用於不同環 境。至今未知任何技術可滿意地用於全部商業製鋼環境， 原因在於多種技術不夠有效而另有些技術太昂貴而不適用 於哥常等級鋼。 有鑑於已知BOF熔渣夾帶預防方法的無效率且無效， 許多鋼廠單純仰賴操作員目測觀察何時到達出鋼的溶渣部 份。不幸此種溶渣夾帶預防方法也無效，原因在於大半人 們無法目測觀察出正在由轉爐出鋼孔出鋼中的純炫鋼與正 在由出鋼孔傾注中的熔融爐渣間有任何差異（二者皆為溶 融態且皆為黃至白熱感）。 又另一種市面上用來減少BOF環境之溶渣炎帶之辦法 係設置電磁線圈於BOF轉爐出鋼孔。藉由監控此種線圈可 決定何時熔渣開始流過出鋼孔。當線圈偵測得熔潰時，可 關閉出鋼孔或將轉爐轉正而停止出.鋼。不幸，電磁線圈的 問題為設置於轉爐内部常崩潰或故障。線圈的另一項問題 為僅能產生警報，此時熔鋼人員（亦即作業員）僅看著出鋼 流確定停止出鋼之前熔渣被傾注。隨著熔渣的潑錢，轉爐 I —II--11 ----I ! I 訂·--— II-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、’生年累月係在高熱下作業（例如高達約3G，_熱度或長達2 年）如此若出鋼孔内的線圈故障，則無法不停止B0F作 業來作更換或進行維修。因此實際上至下次B0F重新鋪設 耐熔内襯之前並無任何新線圈可供使用。此乃高度非期望 者’降低產量，降低效率且價格昂貴。 、由前文說明顯然易知業界需要有一種系統及方法來 減少於製鋼中BOF轉爐出鋼期間熔渣的夾帶，其中系統/ 方法比較先前技術可改良可靠纟，比較先前技術有較高成 功率，可獲得改良之熔渣偵測，及/或相對已知技術可降 低維修成本。 本發明之目的係滿足任一種或全部前述業界需求， 以及其它對業界人士由後文發明之詳細說明將顯然自明的 需求。 發明概沭 本發明有一目的係提供一種自動傾斜B〇F轉爐向上之 方法及系統俾於出鋼流中偵測得某種量或預選定量的熔渣 時可停止出鋼。 本發明之另一目的係引動警報來警告操作員將B〇F轉 爐傾斜向上俾便於出鋼流中偵測得某種量或預選定量之熔 >查時停止出鋼。 另一目的係唯有於轉爐係在某個傾斜角度範圍以内 時才引動此種警報或自動停止出鋼，藉此當於大半熔鋼流 出出鋼孔之前當某些熔渣最初被傾注出時，於初步出鋼階 段減少出鋼停止的機會。 本紙張尺f適甩中國國家標準（CNS)A4規格⑽χ 297公爱）----------
----------^-----裝 (請先閱讀背面之注意事項m:寫 -Ί - ;線· 本頁) 訂、·
•經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之又另一目的係進行觀視出鋼流之第一感興 趣區（ROI)之紅外線攝影機像素之數位分析，俾決定被觀 視的ROI之鋼像素數目及化查像素數目。 本^明之另—目的係有—部紅外線攝影機觀視BOF轉 爐爐嘴近端的第二⑽（以及成像軟體處理於第二r〇i的信 戒）來偵測溶鋼是否由轉爐之開放頂嘴傾注出，以及若债 測得熔鋼，矯正轉爐的傾斜角（例如警告操作員或自動矯 正轉爐的傾斜度）。 雖然任何紅外線波長皆可用於不同具體實施例，但 某些較佳具體實施例中，本發明之目的係提供於出鋼期間 使用大於或等於約8微米之紅外光波長進行出鋼流之紅外 線成像俾偵測出鋼流中是否存在有熔融爐渣。 另一目的係滿足或符合前述任一種或全部目的。 概略言之，本發明經由提供一種方法滿足前述任一 種或全部需求及/或目的，一種於鋼製造期間由製鋼容器 傾注溶鋼之方法，該方法包含下列步驟： 提供一製鋼容器盛裝定量容積之熔融金屬，熔融金 屬包括熔融鋼及熔融爐渣； 提供一紅外光成像攝影機用以監視由容器流出的炫 融金屬流； 傾斜容器如此使熔融金屬於流中流出容器； 使用紅外線成像攝影機使用至少紅外光波長監視七亥 流； 對一影像幀決定第一指示流中之鋼之像素數目，、
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505701 A7 五、發明說明（ 之溶渣之像素數目 利用第一及第二像素數目決定一比值； 決定該比值是否表示至少有 3頂選疋1之炫渣出現於 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 流；以及 當決定該比值指示至少有 時停止出鋼 某具體實施例中’該方法包含使料數器測量來自 容器通過出鋼流流動之_量。炫料數器係用於由指示 已經由容器中流出的熔逢之前—熔渣數目加上得自一帕之 指示熔渣像素數目。 某些具體實施例中，容器為咖轉爐及製鋼電爐之一 〇 某些具體實施例中，容器可為加工非鐵金屬之冶金 容器而未背離本發明之範圍。 其它具體實施例中，容器可為高爐，及熔鐵出鐵至 下潛車内，根據一種方法使用計數器測量流經熔鐵出鐵流 而流入下潛車内的熔渣量。熔渣計數器將指示得自一幀之 熔渣像素數目加至指示已經流入車内的前一熔渣數目。 本發明進一步經由提供一種系統滿足前述任一種及/ 或全部需求/目的，一種用於製造鋼之鹼性氧爐（B0F)系統 ，該BOF系統包含： BOF轉爐用以盛裝溶融鋼及炼融爐潰，溶融爐潰漂 浮於熔融鋼頂上，B0F轉爐包括一出鋼孔界定於其中允許 熔鋼流過其中； 預選定量之熔渣出現於流
---*-----------裝 i (請先閱讀背面之注意事項寫本頁 > 訂': •線· 經濟·部智慧財產局員工消費合作社印製
發明說明（8 ) -錢以直立上仰方式設置於b〇f轉爐下方用以接納 由BOF轉爐經由出鋼孔於出鋼流中流動的炼鋼； 、、 一成像I置用以成像由轉爐之出鋼孔流^桶之炫 鋼及熔渣出鋼流俾偵測出鋼流中是否存在有熔渣； 一感測器用以決定轉爐的傾斜角；以及 當於出鋼流中偵測得實質量之炫潰以及當轉爐之傾 斜角大於預定值或於預定範圍時指示出鋼停止之裝置。 現在將就某些具體實施例伴以下列圖示說明本發明 圖式之簡單說明 第1圖為示意圖舉例說明根據本發明之具體實施例之 B OF至洗桶溶〉查偵測系統及減少炼渣夾帶之方法。 第2圖為示意圖舉例說明本發明類似第丨圖具體實施 例之另一具體實施例。 第3圖為發射率相對於波長（微米）之線圖，舉例說明 熔渣及熔鋼二者之發射率相對於波長之作圖。 第4圖為總紅外光區之透射百分比相對於波長（微米） 之作圖，舉例說明存在於B〇F環境之某些空氣載運氣體如 何吸收特殊紅外光波長而降低其利用率。 第5圖為紅外線攝影機之方塊圖其可用於本發明之某 些具體例。 第6圖為根據本發明之具體實施例之電腦/監視器顯示 螢幕顯示資訊之視圖。 第7圖為第6圖之螢幕之視圖，此時實質不含炼渣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） — — — — — — — — — — — I· * I I I I I I I — — — — — — — I· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 11
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ^----------B7 五、發明說明（9 ) " ~ " - 炫鋼於出鋼流正由B〇F轉爐傾注至澆桶。 第8圖為第6至7螢幕之視圖，此時出鋼流中有實質量 的炼渣正在由BOF轉爐傾注至澆桶。 、 —第9圖為流程圖舉例說明根據本發明之第丨圖之具體 實施例採行用以減少由轉爐爐嘴傾注之㈣之步驟。 、第10圖為本發明之具體實施例之示意圖，其中鋼/炫 渣由製鋼電爐傾注於澆桶，本具體實施例可以第9圖及其 說明所示步驟實施。 、 第11圖為示意圖顯示本發明應用於高爐操作。 發明之詳細論'明 現在特別參照附圖，其中類似的參考編號指示數幅 圖中類似的部件。 第1圖舉例說明根據本發明之具體實施例於製鋼時於 B OF轉爐3出鋼期間控制及/或減少炼(查夾帶入洗桶7之系 統/方法。如所示，系統/方法包括B〇F轉爐3可以近似水平 軸5為軸樞轉，澆桶7於其中經由轉爐出鋼孔11傾注熔鋼9 ’紅外線攝影機13用以監視熔融出鋼流9及電視監視器i 5 。本發明之某些具體實施例中，攝影機13設置成距出鋼流 9約30至150呎（較佳約50至1〇〇呎），因而相對於熔融出鋼 流本身獲得良好低溫背景，以及減少攝影機接近B〇f受損 的可能，以及提供服務上的容易。此種位置比接近B〇f的 某些位置更為乾淨。本發明之某些具體實施例中，攝影機 13之視野包括第一及第二感興趣區（R0I)如第i圖所示（亦 即ROI 1號及ROI 2號）。ROI 1號係設置成攝影機13觀視出 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
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A 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（10 ) 鋼流9由出鋼孔丨丨傾注於堯桶pR〇I i號可為任_種適用 的尺寸或形狀，其尺寸及/或所在位置於某些具體例可經 由例如於第6圖之監視器螢幕上適當點選而預先選定。⑽I 2號設置於攝影機之觀視區段（較佳至少部份高於出鋼孔梢 端），故攝影機可同時觀視轉爐開放上爐嘴下方至出鋼孔 Ά下方區域俾4貞測何時非期望的溶潰由轉爐爐頂或爐 嘴301傾注出（例如當轉爐之傾角Θ過大時）。再度R〇I 2號 可為任一種適用的尺寸或形狀，其尺寸及/或所在位置可 藉由於第6圖之監視器螢幕上適當點選預先選定。某些替 代具體實施例中，可設置第一紅外線攝影機來觀視r〇i i 號及第二紅外線攝影機來觀視R〇I 2號（以及成像軟體處理 或分析得自ROI的信號），但以利用單一攝影機13來同時 觀視兩部ROI為佳。成像軟體（參考微縮片附錄）可储存於 攝衫機或儲存於攝影機外部的電腦。 B〇F轉爐3首先被進給熔鐵及鋼碎屑。隨後氣態氧被 引進轉爐3俾便驅逐雜質。一孔口設置於轉爐爐頂或爐嘴 3〇1俾允許氧氣被引進其中。當引進氧時，轉爐3内部非期 望的元素氧化形成爐渣，藉此純化熱金屬且將熱金屬轉變 成熔鋼。由於B〇F爐渣的密度低於熔鋼密度，故爐渣漂浮 於轉爐3内部之熔鋼頂上。 於氧氣引進後，轉爐3以固定軸5為軸樞轉或出鋼4至 員角㊀（角Θ界疋於通過轉爐之樞軸5之垂直軸12與縱軸μ間） ，故熔鋼之出鋼流乃由轉爐3傾注入澆桶7。當適當樞轉時 ，第一鋼於出鋼期間流出出鋼孔11(連同小量爐渣）通過 本紙張尺度適用中國規格(21〇 X 297公釐） 發明說明（11 ) R〇I 1號進入澆桶7，原因在於熔渣層位置高於鋼及出鋼孔 水平故。隨後隨著鋼由轉爐3洩放，操作員繼續以軸5為軸 拖轉轉爐3至更大傾角θ直到鋼由爐内被洩放出而熔渣層到 達出鋼孔11為止。紅外線（IR)攝影機13及電視監視器15監 視介於出鋼孔11與澆桶間位於ROI 1號之出鋼流9，俾偵測 何時溶潰開始以實質量進入出鋼流丨丨且流入澆桶7。 根據本發明之不同具體實施例，任何紅外光波長皆 可由攝影機用來觀視爐渣/鋼。但較佳具體實施例中，當⑴ 紅外光攝影機13僅利用遠紅外光範圍之波長（例如紅外光 波長大於或等於約8微米）及/或（ii)遠紅外光波長（例如大於 或等於約8微米）藉攝影機丨3監視而其它紅外光波長可被濾 掉時可得改良的出鋼流1丨之熔渣偵測結果。分析時，發現 車父長的紅外光波長（不似較短波長）較不可能受遍布於B〇f 環境之空氣中的塵粉粒子及煙霧阻擋。進一步容後詳述， 發現BOF環境常見的空氣載運氣體（例如二氧化碳及水）吸 收或阻擋某些近紅外光及中紅外光波長，但未實質上吸收 或阻斷許多遠紅外光波長（亦即大於約8微米之波長）。此 外，較長的紅外光波長效果較佳，原因在於於此波長爐渣 與鋼間發射率的差異較大，結果監視器上顏色的改變較大 某些具體貫施例中’僅監視長波長，而其它非較佳 具體實施例，可監視其它波長連同長波長。又其它具體實 施例中可監視於約1至7微米範圍之波長，成像軟體用來操 縱觀視得的影像資料，故可於出鋼流等偵測得鋼中的 發明說明（12 ) 較佳攝影機13設定成主要利用波長至少約8微米的紅 外光（亦即長波長），最佳波長為8微米至12微米。爐渣係 隨監視器15的色彩變化監測，故作業員可有效目測偵測。 本發明比較習知溶渣夾帶減少技術可降低維修成本 ，比較此等技術具有改良的可靠度及效率，對B〇f環境的 溶潰夾帶以及改良製造商於BOF環境對熔渣夾帶之控制。 藉由減少BOF熔渣夾帶可獲得下列其它優點：澆桶爐渣的 氧化亞鐵含量降低，昂貴的爐渣改性劑消耗量減少，澆桶 内磷的逆轉減少，澆桶内鋼脫硫改良，鋼潔淨度改善，昂 貴的爐〉查保留系統（例如録及球）的使用減少，鐵產量改良 ，爐渣偵測可靠度改進，因此於B〇F本身無須保有導線及 偵測器線圈。 第5圖為可用於本發明之某些具體實施例監視出鋼流 9之紅外光攝影機13之方塊圖。較佳攝影機13為得自福黎 爾（FLIR)公司之型號760紅外光成像放射性計量儀。攝影 機13為自容式熱成像、存檔與分析系統附有整合一體的彩 色LCD、微軟碟機及一體成形的冷卻器可用於外部監視器 15姐視器可為個人電腦16之一部份或與個人電腦通訊（ 電腦16可根據附件微縮片附錄程式化故可執行第9圖之步 驟）。攝衫、機可包括汞/鎘/碲化物偵測器，偵測器藉一體成 幵y的冷卻器冷卻至77度凱氏溫標獲得最高熱靈敏度及高度 空間解析度。至於攝影機的光路徑，熱輻射由出鋼流R0I】 號及/或ROI 2號it過平行光透鏡進人被抽真空的掃描模組 ^5701 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 B7 i、發明說明（13 ) ，藉水平及垂直掃描鏡偏轉，經由第二窗送出且通過偵測 器透鏡送至偵測器。如舉例說明，攝影機丨3包括電路用以 處理、數位化及再度格式化紅外光信號而以彩色或黑白顯 不於整合一體的LCD及/或外部視訊/電視/電腦監視器15。 微處理器存取個別圖像元素（亦即像素），然後使用對應濾 光鏡/透鏡的組合之校準表計算溫度。攝影機13之掃描區 段31之濾光鏡30可修整攝影機的光譜反應獲得B〇F出鋼流 9的最佳測量。本發明之較佳具體例中，於3〇之高通濾鏡 可於攝影機13吸收或阻斷約〇至8微米之紅外光波長的透射 ，藉此致使攝影機13可僅使用大於或等於約8微米（亦即長 波紅外光區）之遠紅外光來監視出鋼流。若干具體實施例 中，同通濾鏡允έ午貫質上僅透射約8至14微米或8至12微米 之紅外光波長，且實質上阻斷所有其它紅外光波長之透射 進入及/或通過攝影機的掃描器。前述較佳攝影機中，高 通濾鏡係於啟動選單中選出且自動插入。使用此種濾鏡， 攝影機13可回應來自出鋼流之發射、反射及透射能量和。 此種能量的組合稱作流的輻射性。為了得知流溫度，由輸 入的輻射線扣除反射及透射能求出發射能。結果以發射率 計算獲得黑體相當數值，經由查表校準表可轉成溫度。所 得出鋼流溫度顯示熔鋼與熔渣間的色彩（及發射率）差異， 顯示於監視器15。雖然前述紅外光成像攝影機13用於本發 明之某些具體實施例，但業界人士了解也可替代使用其它 類型紅外光成像裝置/攝影機，只要可使用長紅外光或其 它波長來監測出鋼流的熔渣即可（例如微輻射熱測量計）。 本紙張尺度雜巾關家鮮（CNS)A4規格（210 X 297公f )--_________ 11111111111 — ·^^· — I (請先閱讀背面之注意事項H寫本頁) ^'ί---------線- 16 發明說明（Η ) 業界人士也須了解可替代使用其它類型紅外光成像裝置/ 攝影機，只要其可提供鋼與爐渣間的對比即可，即使此種 對比係使用影像提升軟體提供亦可，某些情況下選定的紅 外光成像裝置/攝影機無法提供鋼與爐渣間具有良好對比 的直接影像時需要使用影像提升軟體。 傾角感測器14也顯示於圖5與電腦16通訊。感測器14 測！轉爐於出鋼過程中的傾斜角度0，且將θ角輸出給電腦 :於第9圖之比較步驟。感測器14可連結至轉爐轉軸认測 量其旋轉’或另外可透過㈣適當裝置例如紅外線攝影機 以光學方式測量轉爐3(或第1〇圖之爐）的傾斜度。 其它較佳具體實施例中，可使用史買肯雅又 (Th_aCAM ULTRA)手持式紅外線成像輕射計（例如型號 SC2_，PM395，PM295及/或⑽⑼），得自福黎爾公司 作為攝影機13。此種掌上型聚焦平面陣列輻射測量計附有 全螢幕的溫度測量及内建式影像儲存及分析能力。資料可 儲存於活動故態快閃記憶體或SRAM pcMCIA記憶卡 (SC2000，PM395，PM295)。校準後的紅外光資料輸出作 為電視相容視訊用於徹底及時資料分析。SC2〇〇〇具有數 位視訊埠，輸出即時位元數位視訊資料。某些具體例也 可使用320x240微輻射熱測量計聚焦平面陣列偵測器。其 它具體例中，攝影機13可為熱視覺（Therm〇visi〇n)型號57〇 攝影機，包括一聚焦平面陣列，未經冷卻的微輻射熱測量 計320x240像素，得自懷俄明州波赛爾FSI自動化公司。 當遠紅外光波長由紅外光攝影機13用來觀視出鋼 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
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電視監視器15之炼〉查與熔鋼間的發射率差異變顯著。 參照第1圖，出鋼流9之熔鋼比熔渣相對更暗，當熔渣開始 進入出鋼流9時，熔渣出現於監視器15上為彩色（例如亮白 色）而於鋼明顯有別。某些具體實施例中，爐潰以白色而 鋼以暗色表示。如此使出鋼操作員（或第6至9圖之電腦或 影像分析系統）容易決定何時爐渣進入出鋼流9,而當有相 田里的白色（或其它色彩變化）出現於監視器丨5之流9時， 操作員可停止出鋼或傾倒。如此當操作員（或電腦16或影 像分析系統透過第6至10圖之具體實施例的紅外光攝影機） 察看監視器15發現熔渣開始大量出現於出鋼流9時，藉將 傾斜的轉爐3以軸5為軸轉正或關閉出鋼孔丨丨而停止出鋼。 藉此方式可避免過量熔渣由轉爐3夾帶至澆桶7内部。 根據本發明之某些具體實施例，B〇F轉爐3出鋼於攝 影機偵測得預定量之爐渣於出鋼流丨丨時可自動停止或中止 。例如使用後文就第6至9圖討論的灰階比較比值，當監視 的出鋼流對比達到預定程度，指示有預定量的爐潰出現於 出鋼流時，出鋼系統可被程式規劃為中止（亦即將轉爐轉 正或直立）。根據本發明之進一步具體實施例，於出鋼期 間BOF轉爐的傾斜可由攝影油偵測得出鋼流之爐潰量控 制。例如於出鋼之始，系統可程式規劃為傾斜轉爐3至角㊀ ，該角度小於預定量爐渣由出鋼孔η流入澆桶7之角度， 隨後轉爐3之傾角θ可於出鋼期間隨程式調整而減少出鋼流 中的爐渣。然後如前述，當於出鋼一段時間（例如接近出 鋼尾端）後於出鋼流偵測得預定量之爐渣（預定發射率差異）
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日寸，系統自動停止出鋼。藉由於出鋼過程校正B〇F轉爐之 傾角Θ ’實質上可消除流中之爐渣直到出鋼結束。 第2圖舉例說明本發明之具體實施例，其類似第1圖 之具體實施例，但轉爐3及澆桶7具有不同的結構特徵。轉 爐3仍然以軸5為軸樞轉來將熔鋼流9由出鋼孔丨丨傾注出。 當攝影機13(或儲存於其中或電腦的軟體）偵測得流9之爐 渣時，操作員可收到警告而如前述停止出鋼。另一項有關 第2圖之具體實施例之顯著特徵為存在有圓形或矩形窗21 位於攝景4機殼體23内部。攝影機13係架設於殼體23内部之 構造25上，故攝影機可觀視流經窗21的出鋼流9。本發明 之較佳具體實施例中，窗21可透射遠紅外波長（例如大於 約8微米之波長）。某些具體實施例中，窗21為玻璃或其它 只質上可透射或對全部或僅部份紅外波長為透明的材料製 成。但於某些具體實施例中，窗21無須對非紅外波長為透 明。 某些具體實施例中，窗21係由實質透明的非晶材料 包括氟化鈣製成，而變成非吸濕窗。此種窗可得自海施 (Heise)線上熱攝影服務（h.o.t.S·)，位於田納西州諾斯維 爾之H.VIR卡密特（Comet)窗21。此種窗可透射95+0/0紅外 光波長及接近100%透射可見光波長。又得自H0TS之長波 檢視窗21也可利用，例如型號H VIR 75 ,可透射至少約 95%(例如98%)8至12微米紅外光波長，此種窗不具紫外光 敏感度，於13°C之導熱率約為u.72瓦/毫卡。此型窗可或 可未透射8至12微米以外的波長。較佳窗21具有對大於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） Μ--------1---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 19
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微米之紅外波長至少約95%之透射度。 其它具體例中，窗21可為ZnSe，GaAs，豸，CdTe或 Μ且可具有前述特徵。但某些其它窗例如含ZnSe之窗可 能需要塗層。 南21除了可作為攝影機13的濾鏡外也可使操作員選 擇隱决疋攝影機13利用的波長。可使用不同材料作為窗21 ，使用此種窗來替代濾鏡可保護攝影機。某些具體實施例 中，窗於8至12微米範圍具有高透射比，如此若選定之波 長粑圍監視出冑流則可使用紅外線攝影機或成像器附有其 本身的8至12微米濾鏡。 第3圖為發射率相對於波長之線圖，舉例說明爐渣及 鋼之發射率如何隨IR波長改變。可知當利用遠紅外光波長 (例如至；約8微米）來決定是否有爐渣於炼鋼出鋼流時， 比較其它波長更易偵測，原因在於於較大波長於鋼與爐渣 的發射率有較大差異。 第4圖為透射相對於紅外光波長線圖，舉例說明特定 氣體吸收（亦即防止透射）某些紅外光波長的程度。例如水 蒸氣實質上可吸收大部份5至8微米波長。以類似方式發現 水及/或二氧化碳可吸收多種丨至5微米間的波長。此線圖 舉例說明當利用約8至14微米波長時出現通過氣體（例如二 氧化奴’氧氣，水）之最大透射。由於二氧化碳及水為常 存在於BOF出鋼流附近的氣體，可見b〇F出鋼流之爐渣及 鋼更易使用高紅外波長觀測/偵測（例如至少約8微米波長） 。但第4圖也舉例說明其它波長也可用於偵測爐渣，此等 請先閱讀背面之注意事項寫j 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -20 、發明說明（18 ) /、匕波長於非較佳具體實施例大致不會被阻斷（例如1.4至 U微米，1.9至2.5微来，29至41微米）。 · 第6至9圖為本發明之另一具體實施例之說明圖，第6 至8圖舉例說明操作員於不同階段於監視器上可見的電腦 螢幕，第9圖舉例說明用以減少或將爐逢夾帶入逄桶7減至 最低執行的步驟。經由使用影像分析處理攝影機13的輸出 丨’使用電腦16偵測出鋼流9中鋼相對於爐渣的變化方法更 為有效。系統輸出電信號發出音頻或視訊警報17(示於第工 圖）及/或於ROI 1號實質上於流9偵測得爐渣時自動升高轉 爐3，因而減少加熱時被夾帶入鋼澆桶7之爐渣總量。 :經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參照第6至9圖，可利用的組件包括紅外攝影機丨3， 前述光學元件，使用所附軟體程式規劃的電腦16，監視器 15(例如電腦監視器及/或外部監視器），類比及數位丨/〇 , 及音頻或視訊警報。攝影機13較佳位置為允許其透過尺⑺ι 號監控流而與出鋼爐的傾角Θ無關。系統利用位在德州奥 斯丁國家儀器公司製造的軟硬體。硬體包括ρχι 1〇〇〇機架 ，8155肷入式控制器，ρχι影像取得卡，ρχι 6〇4〇£ I/O卡 ，PXI 8210 乙太網路/SCSI 介面卡，及 PXI 8220 pccmcia 卡。軟體包括LabVIEW 5.0，IMAQ 1.5及微軟NT 4.0作業 系統（也參考所附的微縮片附錄）。應用程式寫於Labvmw 5 ·0及IMAQ 1 ·5來處理付自攝影機13的視訊信號，且決定 於指定瞬間或於指定的一段時間有多少、熔潰夾帶於出鋼流 9 〇 參照第9圖，系統始於間置模1〇1。出鋼之始，當操 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 21 A7 B7 五 '發明說明（19 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 作員傾斜轉爐3至開始出鋼角㊀時，操作員於1〇3按下啟動 出鋼鈕，發送信號給PLC，於第】圖顯示為18。轉爐傾斜 開始傾注出鋼流。由引動開始出鋼鈕產生的信號傳輸到視 Λ系統而恰於出鋼開始前或後初始化於r〇i !號及/或r⑺ 2號之成像及處理參數於1〇7。原先影像顯示於電腦或監視 器螢幕於第6至8圖所示區域！ 〇9,容後詳述（第6圖舉例說 明無鋼或爐渣被傾注的螢幕，第7圖舉例說明大半鋼於出 鋼流之螢幕，及第8圖舉例說明處理後期實質量之爐渣含 於出鋼流之螢幕）。得自攝影機13視訊影像之處理進行如 後。 紅外光攝影機13於預選定的r0I !號觀視出鋼流9，也 經由ROI 2號觀視一區。兩個R〇I之標準尺8至17〇視訊信號 由紅外攝影機13經由RG 59視訊纜線移轉至視訊系統。視 訊幀於約略即時由影像取得卡捕捉。影像取得卡之某些具 體實施例之最大解析度為640x480像素，但其它具有不同 最大值的卡也可替代用於其它具體實施例。影像稱作原先 影像且顯示於電腦監視器15之專用視窗1〇9(步驟1〇8)。尺〇1 1號選用於影像分析，R0I丨號較佳選定為涵蓋比由攝影機 13觀視出鋼流全部寬度略大的區域。參照第6至8圖，電腦 螢幕上的區域/視窗1丨丨用來顯示爐渣而區域/視窗丨丨3用來 顯示流中之鋼。 但須了解紅外光攝影機13可提供數位輸出例如“位 元輸出，其係由電腦16接收用於如此所述進一步處理而未 背離本發明之範圍。此種業界現況的紅外光/數位輸出 請 先 閱 讀 背 Sj 之 注 意 事
Η 頁I 訂 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 22 發明說明（20 ) 影機比較目前申請人操作使用的視訊輸出紅外光裝置可得 更高解析度。 R〇l 1號所含像素之灰階度係於步驟丨丨5使用視訊系統 測量，ROI 2號之像素灰階度係於步驟117測量。某些具體 例中，對8位元影像而言，像素之灰階值可改變例如由〇改 變至255。數值〇表示黑色而數值255表示白色（爐渣呈現白 色）’其間不同的色度表示中間值。 料倉乃感興趣的物件影像之像素灰階值或灰階度範 圍。例如鋼料倉為指示出鋼流中炼鋼之影像灰階值之範圍 電月命或軟體經程式規劃而涵括鋼料倉及爐潰料倉，因此 可決定多少含熔渣的像素以及多少含熔鋼的像素。如此電 腦對各影像幀n5決定屬於或落入各鋼料倉及爐渣料倉之 像素數目（由0往上）。某些具體實施例中，鋼料倉表示具 有灰階度由約60至160之像素如第6至8圖所示；而爐渣料 倉表示且辨識具有灰階度由約23〇至255之像素，也顯示於 第6至8圖。具有之灰階度不屬於任何料倉之像素不被歸類 為表示鋼或爐渣。經由決定各幀中落入各料倉的像素數目 ’可決定鋼及爐渣像素近似值。如第6至8圖左上方顯示， 作業員可經由於所示爐渣範圍及/或鋼範圍區向上或向下 點選變更爐渣及鋼料倉值或範圍來依客戶需求訂製料倉。 又如第6至8圖左方所示，舉例說明使用者可使用滑鼠等上 下點選監視器顯示的爐渣及鋼顏色。第6至8圖進一步舉例 說明操作員可程式規劃欲觀視的特定R〇I，且特別訂製尺〇1 的尺寸及所在位置。 ㈣7〇1
五、 發明說明（21 ) 如此於步驟119，於鋼範圍料倉參數内部的尺⑴1號被 觀視的像素數目被決定為指定影像幀之爐渣範圍料倉參數 内部的像素數目。同理於步驟121測定爐渣範圍料倉參數 内部的ROI 2號被觀視的像素數目。於步驟123測定出鋼角 度是否於預定出鋼角度範圍（若是，則進行爐渣計數器步 驟125 ;若否，則跳過步驟125而進行SSR步驟127)。假定 轉爐係於預定最終出鋼角度範圍，則於步驟125，計數器 以步驟119測定之得自R0I m之爐潰範圍料倉像素值遞增 其數值，而測量各次加熱時注入澆桶的爐渣量。 然後於步驟127測定各影像幀（例如二進制影像）之爐 潰對鋼比（SSR)且使用下式顯示於監視器上：ssr=#r〇i#i 爐渣像素/(# ROI #1爐渣像素+# R〇I #1鋼像素），故ssr係 於。至1之範圍。如第7圖所示，當出鋼流幾乎不含爐渣時 ，SSR接近或等於0(於第7圖舉例說明為〇 〇〇)。隨著出鋼 的進行及於出鋼流伯；則得爐潰，SSR值增高而趨近W(如 第8圖顯示為0.485)。較佳具體實施例中，SSR值係於〇至1〇 之範圍，而進一步改良之比值可高於1〇之範圍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ---------------I--- (請先閱讀背面之注意事項H寫本頁) 線」 舉例言之，第7圖說明當實質上並無爐渣存在於出鋼 流時於出鋼期間之電腦監視器。出鋼流參考左下框1〇9, R〇I 1號以點線矩形形式顯示於該框内（影像巾貞取自r〇i)。 二更小框m，113舉例說明流9存在有鋼但大致不含爐潰 。但第8圖舉例說明當實質有㈣存在於出鋼流時之電腦 監視器螢幕。注意第8圖框m之流中亮白色表示爐渣。當 積測得實質出現爐潰時也提供警報包括「偵測得爐清二 本紙張尺度賴中涵家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） 24 A7
A :經濟部.智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（22 ) 」，即刻抬高爐！！！」給觀察中的操作員。操作員看到/聽 到此種警告即刻升高B〇F而停止出鋼。 再度參照第9圖，於步驟127對各幀計算SSR且求時間 平均而決定出鋼的終點。比較SSR計算值與爐渣對鋼設定 點或閾值Th!之預定值係於步驟129進行。如圖7至8所示， 依據預定鋼等級而定，閾值可設定為〇4〇或任何其它適當 值。閾值選定為儘量由轉爐中排放大量熔鋼而不會有過量 爐渣夾帶入澆桶。閾值可根據不同等級鋼的品質要求由作 業員規定。若對特定等級需要極小量的爐渣夾帶，則警報 閾值Thl例如可設定為〇.〇5至〇1〇之值。比較閣值設定於 較高程度，當於出鋼流偵測得小量爐渣時作業員收到警報 而可獲得較少量爐渣夾帶。而若鐵的產量較為重要時Y將 閾值Th設定為較高值例如約〇 10至〇 6〇，故唯有於出鋼 流中偵測得相當量的爐渣時才啟動警報。須了解若影像品 質絕佳，則Thl甚至可設定為大於〇·6〇之值。此等閾值僅 供舉例說明之用而絕非限制性。 如第9圖所示，若8811值不超過此閾值，則出鋼過程 持續，重複步驟108時分析此一影像幀。但於步驟，一 旦SSR值超過警報閾值（如〇·4〇)，則⑴於步驟13丨決定&⑴2 號爐渣像素不大於爐渣像素之預定容許值，及⑴）於步驟 133藉感測器測定轉爐3係傾斜於最終傾角％約卯至〖Μ度） 之預定範圍内，然後於步驟135啟動警報。警報之執行方 式可為⑴音歩員或視訊警報警告出鋼㈣員將轉爐傾: 上而停止出鋼137,或（ii)系統自動使轉爐傾斜向上停止出 I I ^ i — — — — —— ^ · — — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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五、 發明說明（23 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
鋼137，或（iii)氣動或液壓供給動力的插塞插入出鋼孔内 關閉孔而停止出鋼137。出鋼結束137，系統返回閒置模IN 若於步驟133判定轉爐傾角非於預定最終出鋼角範圍 内’則於步驟U9發出早期㈣警報指示於早期出鋼期間 不慎將爐〉查由轉爐傾倒出。 注意某些具體實施例中，求取時間平均SSR且與閾值 比較，而其它具體實施例則無需求取SSR平均。例如於時 間平均具體實施例巾，程式及/或電腦可藉下式計算⑽} 號（或ROI 2號）的爐渣像素總數： N=(i_l)m.Ai 、此處4為於第丨影像幅之爐渣料倉像素數目，m為於爐 進入最終出鋼角範圍及結束出鋼間的影像幀總數。可達成 爐㈣像總數與爐料帶實際數目間的交互關係。爐潰爽 :的：際數目可藉實體測量澆桶之爐渣深度或或經質量保 寸汁算測定。此項校正（實際測量爐渣與影像系統測得爐 /-間之杈正）可用來使用所附的成像軟體預測夾帶入澆桶 的爐潰量。 ^根據本發明之某些具體例，提醒警報139可用來提醒 操作員出鋼過程不規則。出鋼期間若轉爐3的傾斜不正確 ，㈣渣被夾帶於流。所附軟體連續歧期查核轉爐的傾 角右出鋼流中谓測得爐潰，但傾角非於預定出鋼角⑽ 最、、、I巳圍（例如90度至105度），則引動提醒警報139(音頻 或視訊）主要是提醒操作員校正傾角。
-26 -
A 經濟部-智慧財產局員工消費合作社印製 $、發明說明（24 ) 令既、弟y園步驟 它紅外攝影機）於監視ROI 1號的同時監視尺^ 2號（參考第 1圖）。出鋼期間可能出現的不規則為熔渣由轉爐開放的上 爐嘴301潑濺出。可能發生於轉爐3的傾斜角過大時。系絲 偵測得此項問題，警告作業員或自動使轉爐傾角得到校正 。為達此項目的，R〇I 2號藉紅外光攝影機監視且顯示於 監視器上藉成像軟體分析。R0I 2號高於出鋼孔但低於開 啟爐嘴，如第1圖所示。當於步驟122偵測得指定幀内的R〇] 2號爐渣像素數目大於預定容許閾值或像素數目時，系統 警告操作員或於步驟124使傾角自動獲得校正。由步驟122 及124 ’隨著出鋼的進行系統前進至步驟丨丨9。 出鋼期間恰在出鋼結束前常見出鋼流的爐渣劃線。 當出現劃線時，影像軟體的SSR獲得大於零之值但可能低 於SSR閾值Thl。選擇性地於某些具體實施例中，連續監 視SSR的成像系統可程式規劃為測^⑽是否於劃線關聯 範圍（例如大於約〇.〇2但小於Thi)。#是則可能出現劃線 而系統發出視訊或音頻警報指示操作員接近出鋼終點，或 傾角過小而爐或容器必須傾斜至更大角度。 此外，發現進行此處某些步驟的軟體包括例如使用 捕捉的影像自動债測開始及結束出鋼；自動定置⑽隱 而使其連續對中於出鋼流。使用邊緣_於寬度測量測定 出鋼流寬度；維修指標指示須更換出鋼孔（出鋼時間，出 鋼流寬度）；自動轉爐3迴轉/傾斜向上/向下用於出鋼過程 :炫渣偵測；及提供資料庫f訊來減少_添加炼洁調理
27 發明說明（25 ) 劑0 五、 參照第10圖，根據本發明之替代具體實施例，此處 討論之任何具體實施例之攝影機、監視器、電腦及程式可 用於製造鋼的電爐201替代BOF。電爐典型暴露於類似BOF 的周圍環境，製鋼電爐可選擇性開/閉底部輸出埠口，由 該埠口溶鋼流入位在下方的澆桶7(亦即不含旁側出鋼孔) 。此等具體實施例中，攝影機13觀視/成像由爐底輸出埠 口流入洗桶的炫融熱鋼流9，以前述任一種方式偵測爐渣 的存在。第10圖之具體實施例中未使用ROI 2號，原因在 於並無開啟的上爐嘴，如此參照第9圖無須進行步驟117， 121 ， 122 ， 124及131 。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參照第11圖，本發明之另一具體實施例包括前文討論 之攝影機13、監視器、電腦及程式用於高爐2〇3製造熔鐵 。高爐的出鐵操作典型係於類似B〇f及製鋼電爐操作同樣 污濁且充滿塵土的環境下進行。但本例中開啟出鐵孔205 將溶鐵及溶渣洩放入槽2〇7，此處由具有鐵開口 211的壩2〇9 保有’壩也有一較高的爐渣開口 213，爐渣流經該開口。 熔鐵215流經開口 211進入澆道217，澆道沿澆鑄場底板219 伸展至等候中的耐熔内襯下潛車220，於此處收集鐵用於 製鋼操作下游進一步處理。爐渣經由爐渣開口 213撇取熔 鐵頂部且收集於等候中的爐渣桶（圖中未顯示）用以進一步 處理或抛棄。但當槽207内部的澆鑄高度下降時，爐渣變 成夾帶於熔鐵中順著澆道流至下潛車220。此種情況下重 要地，鋼鐵製造者必須決定下潛車中收集的熔鐵中的爐渣 五、 發明說明（26 ) 3里如此攝衫機13觀視/拍攝由洗道爪流入下潛車220 的’熔鐵抓215 ’以前述任—種方式偵測爐清的存在。第11 圖之具體實施例中未使用R〇I 2號，原因在於並益上嘴， 如此參照第9圖無須進行步驟117，121 122 124及131。 此外由於高爐不會以傾軸為轴旋轉，故無須進行第9圖流 程圖的步驟123及/或133。 根據其它替代具體例，本發明之任何具體實施例之 攝衫機、監視器、電腦及程式可用於製鋼業以外，例如用 於冶煉操作包括鋁、銅、黃銅等的精鍊及/或製造。 已經提供前文揭示，多種其它特色、修改及改良對 業界人士顯然易知。因此此等其它特色、修改及改良被視 為屬於本發明之一部份，本發明之範圍係由如下申請專利 範圍界定。 -------------裝--------訂· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •線· 經濟#智慧財產局員工消費合作社印製 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 505701 A7 B7_ 五、發明說明（27 ) 元件標號對照 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3··· BOF轉爐 31... 掃描區段 4··. 樞轉 101至37··.步驟 5… 轉軸 139…提醒警報 7··· 洗桶 201. ..電爐 9... 出鋼流 203. ..高爐 11. ..出鋼孔 205. ..出鋼孔 12. ..垂直軸 207. • •槽 13. ..攝影機 209...插塞 14. ..感測器 211. ..鐵開口 15. ..監視器 213. ..爐渣開口 16. •.電月甾 215. ..熔鐵 17. ..警報 217. ..逢道 21. •.窗 219. «.底板 23. ..殼體 220. ..下潛車 25. ..構造 30. ..濾鏡 --*-----------裝 i (請先閱讀背面之注意事項寫本頁 丨線」 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 30

Claims (1)

  1. /
    -種於製鋼時於鹼性氧爐(B〇F)轉爐出鋼期間偵測熔渣 之方法’該方法包含下列步驟： 提供一 BOF轉爐盛裝熔融金屬，氧被導入轉爐内 俾於轉爐内部形成爐渣； °又置/堯桶，熔融金屬將由BOF轉爐流入澆桶内 將BOF轉爐出鋼，故熔融金屬的出鋼流由轉 爐、、’呈由至v 卩份第一感興趣區（R〇I i號）流入澆桶内部 ，出鋼係藉至少傾斜轉爐進行； 於出鋼期間於至少R0I i號以紅外光成像出鋼流而 提供至少一影像幀； 對影像幀之像素決定鋼像素值於預定鋼範圍指示 鋼出現於出鋼流’及-爐渣像素值於預定爐渣範圍指 示爐潰出現於出鋼流； 利用鋼像素值及爐渣像素值測定比值於〇至1〇之 範圍； -------%---·-----裝 i I (請先閱讀背面之注意事項m寫本頁) 句： --線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印
    決定轉爐之傾角θ ; 決定比值{否指^少有預選定量之爐渣於出鋼 流； 決定傾角Θ是否大於預定值或於預定範圍内；以及 當決定比值指示至少預選定量之爐渣於出鋼流以 及傾角Θ係大於預定值或於預定範圍内時停止出鋼。 2·如申請專利範圍第】項之方法，進一步包含響應測得比
    本紙張尺度適用中國國家標準(CNSM4規格(2J〇 X ;公爱3
    505701 A8 B8 C8
    閱 讀 背 面 之 項 再 填 I I 訂 寫裝賣·· 32 申睛專利範圍 9 如申請專利範圍第1項之方法装中 乃忠具中引述之步驟係以引 述之順序進行。 10.如申請專利範圍第!項之方法’進一步包含下列步驟： IR成像至少部份高度位在轉爐開放爐嘴下方之第 一感興趣區（ROI 2號）；以及 θ當測得得自R 0! 2號之-㈣像素數目指示有預定 量之爐渣時啟動警報。 U·如申請專利範圍第H)項之方法，其中R〇I2號非與R〇u 號連續。 以如：請專利範圍第旧之方法，進一步包含纽成像期 間貫質上濾出波長小於約8微米，故長紅外波長用來偵 測出鋼流中存在有爐渣之步驟。 U· —種用於製造鋼之鹼性氧爐（B〇F)系統，該Β〇ρ系統包 含： 一 BOF轉爐用以盛裝熔融鋼及熔融爐渣，熔融爐 渣漂洋於熔融鋼頂上，B〇F轉爐包括一出鋼孔界定於 其中允許熔鋼流過其中； 一洗桶以直立上仰方式設置於BOF轉爐下方用以 接納由BOF轉爐經由出鋼孔於出鋼流中流動的熔鋼； 一成像裝置用以成像由轉爐之出鋼孔流入澆桶之 溶鋼及炼邊出鋼流俾偵測出鋼流中是否存在有熔渣； 一感測器用以決定轉爐的傾斜角；以及 當於出鋼流中偵測得實質量之熔渣以及當轉爐之 A8 B8 C8 D8 .經濟鄞智慧財產局員工消費合作社印製
    六、申請專利範圍 傾斜角大於預定值或於預定範圍時指示出鋼停止之裝 置。 ’ Μ.如申請專利範圍第13項之系統，其中該裝置包括啟動 警報指示操作員須停止出鋼之裝置。 15·如申請專利範圍第13項之系統，其中該裝置包括自動 傾斜轉爐向上而停止出鋼之裝置。 16. 如申請專利範圍第13項之系統，其中該裝置包括下列 任一者：（a)移動插塞或擋止至出鋼孔之孔口來停止出 鋼之裝置；以及（b)於監視器上顯示色彩指示出鋼流中 含有爐渣告知操作員之裝置。 17. 如申請專利範圍第13項之系統，進一步包括一濾鏡用 以遽出全部小於約8微米的紅外波長，因此主要使用至 少約8微米的紅外波長來偵測出鋼流的爐渣。 18. 如申請專利範圍第丨3項之系統，其中該成像裝置為紅 外光成像步驟，及其中該成像裝置首先同時成像第一 及第一非連續的預選定的感興趣區，來自出鋼孔之出 鋼流係通過第一感興趣區而非第二感興趣區，其中第 二感興趣區係位在轉爐開放爐嘴下方的高度。 19· 一種於鋼製造期間由製鋼容器傾注溶鋼之方法，該方 法包含下列步驟： 提供一製鋼容器盛裝定量容積之熔融金屬，熔融 金屬包括熔融鋼及熔融爐渣； 提供一紅外光成像攝影機用以監視由容器流出的 本紙張尺度·巾關家標準 各⑽,7公釐） -------11!1·裝----！| 訂-----I!線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 34 505701 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 溶融金屬流； 傾斜谷器如此使溶融金屬於流中流出容器； 使用紅外線成像攝影機使用至少紅外光波長&視 該流； 對一影像幀決定第一指示流中之鋼之像素數目， 以及第二指示流中之熔渣之像素數目； 利用第一及第二像素數目決定一比值； 決定該比值是否表示至少有預選定量之熔渣出現 於流；以及 當決定該比值指示至少有預選定量之熔渣出現於 流時停止出鋼。 20. 如申請專利範圍第19項之方法，進一步包含測量由容 器流經流之爐渣量。 21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該測量步驟包括 爐渣計數器將得自一幀之指示爐渣像素值加至指示已 經由容器流出的爐渣之先前爐渣值。 22. 如申请專利範圍第18項之方法，其中容器為B〇F轉爐 及製鋼電爐之一。 23. —種於製鋼期間偵測由鹼性氧爐（8〇1?)流入澆桶之熔融 出鋼流中之爐渣之裝置，該裝置包含： 一 BOF用以轉化熔鐵成為熔鋼，以及用以呈熔融 出鋼流形式傾注熔鋼於澆桶；以及 紅外光攝影機用以成像熔融出鋼流俾便決定爐渣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公髮Γ ——----♦---·-----裝· II (請先閲讀背面之注意事項me寫本頁) 訂*·· :—線· 35 505701 六、申請專利範圍 是否存在於出鋼流，該紅外線攝影機可使發射率低於 約0.25用於決定爐潰是否存在於出鋼流。 24·—種於鋼製造期間由製鋼容器傾注熔鋼之方法，該方 法包含下列步驟： 提供一製鋼容器盛裝定量容積之熔融金屬，炫融 金屬包括熔融鋼及熔融爐渣； 設置一攝影機用以監視由容器流出的熔融金屬流 傾斜容器因而使熔融金屬由容器流入流中； 使用攝影機監視流； 訂 對一影像幀的複數像素決定灰階值，且對該影像 幀的各像素指定一灰階值； 線 決定該影像幀的何者像素具有灰階值係於預選定 之熔渣灰階範圍内，以及於該影像幀之何者像素具有 ^ 灰階值係於預選定之鋼灰階範圍内，使用此等結果算 出指示爐渣的第一像素值及指示鋼的第二像素值； 利用第一及第一像素數目決定一比值於0至1 〇之 範圍； 決定該比值是否表示至少有預選定量之熔渣出現 於流；以及 ‘ 當決定該比值指示至少有預選定量之熔渣出現於 流時停止出鋼。 2 5 · —種於溶融金屬產物製造過程由冶金容器洩放炼融金 ^氏張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格⑽χ 297公髮 融 六、申請專利範圍 屬之方法，該方法包含下列步驟： 5又置冶金容器盛裝定量容積的熔融材料包括熔 金屬及熔融爐渣； 设置紅外光攝影機來監視由冶金容器流出的熔融 材料流； 對一影像幀決定第一像素值指示流中之熔融金屬 ’及一第二像素值指示流中的熔融爐渣； 利用第一及第二值決定比值； 決定該比值是否指示至少有預定量之熔融爐渣於 流；以及 當測得該比值指示至少有預定量的爐渣存在於流 時停止出鋼。 26.如申請專利範圍第25項之方法，其中冶金容器為高爐 及熔融金屬包括鐵。 27·如申請專利範圍第25項之方法，其中熔融金屬為非鐵 tr 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 37 本紙張尺度適ffl中國國家標準（CNS)A4規格（210 ><^297^57
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