一种转炉炼钢喷溅预报、钢水温度和碳含量检测的方法与流程

本发明涉及炼钢领域，特别涉及一种转炉炼钢喷溅预报、钢水温度和碳含量检测的方法。

背景技术：

在转炉炼钢过程中，当操作控制不当时或者装入量过大时，经常会出现喷溅和炉渣返干现象，是转炉炼钢过程中极易出现的事故，喷溅发生时，炉渣大量涌出炉口，不仅损失了炉内热量和金属，还容易烧毁设备，严重时还会导致人身事故的发生，因此，在冶炼过程中监控转炉炉内状态，预判喷溅的发生，并及时采取措施制止，是炼钢生产急需的控制技术和手段。炼钢工通常采用判断喷溅的方法是基于对经验的学习和总结，通过倾听炉内异常的声音和火焰燃烧的特征进行判断，然后通过调整氧枪枪位和加料操作控制喷溅的发生，由于这些经验值无法量化和学习，除了一些有经验的老工人具备这些技能以外，一般工人无法掌握。此外，目前也有应用基于声纳检测进行喷溅预报的应用，在烟道内安装声音采集装置，通过采集炉内吹氧的声音大小来进行喷溅预报，由于转炉烟道内温度极高，约2000℃，同时，吹氧时大量的液态钢水和炉渣会喷溅到烟道内，容易损毁这些检测设备，导致成本高、维护量大。

炼钢最主要的冶炼目标是控制合格的钢水成分和温度，由于炼钢是快节奏的高温生产过程，准确快速地获取钢水成分和温度后，能正确指导炼钢操作，确定冶炼终点，缩短冶炼周期；因此，在炼钢过程中需要快速检测分析钢水成分和温度的方法和技术。目前采用的方法为人工判断到达目标后，倒炉进行测温和取样后，送样到化验室分析，通常需要5-10分钟以后才能得到检测结果，如果能在线检测钢水温度和主要成分碳含量，可以缩短等待时间，提高钢产量和减少温度损失。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种转炉炼钢喷溅预报、钢水温度和碳含量检测的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种转炉炼钢喷溅预报、钢水温度和碳含量检测的方法，包括转炉和转炉炼钢系统，所述转炉的顶部连接有转炉烟罩，所述转炉烟罩上开设有两个氧枪插入孔，所述氧枪插入孔内分别插接有炼钢副枪和氧枪，所述氧枪插入孔的上方设置有具备红外功能的视频监控系统，所述视频监控系统包含有防护罩、红外摄像机、冷却系统、通讯系统，所述通讯系统包含有网线和网卡，所述防护罩的一端安装有石英玻璃窗口的金属密封外壳，且防护罩顶盖上安装有锁扣开关，所述防护罩安装于氧枪插入孔上方500-1500mm处，所述红外摄像机通过通讯系统中的网线连接有计算机，所述计算机通过网线连接有交换机，所述交换机通过网线分别连接转炉炼钢系统和其他控制用计算机。

作为本发明的一种优选技术方案，所述红外摄像机的测温范围为400-2000℃，其镜头视场角度为10-55°。

作为本发明的一种优选技术方案，所述冷却系统采用压缩空气或氮气作为冷却气源，且冷却系统的冷却管端口部和红外摄像头、通讯系统相对应。

作为本发明的一种优选技术方案，所述计算机和其他控制用计算机均安装于炉前操作室内，且计算机具有喷溅预报、钢水温度检测和碳含量检测的功能，并且计算机具有图像识别模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)采用图像识别的方法对转炉炼钢进行喷溅预报，能检测和预判喷溅的发生，以及氧枪工作状态是否正常，检测结果直观清晰；

(2)能连续预测转炉炉内钢水温度的变化，无需增加其他测温设备；

(3)能在转炉冶炼后期检测钢水碳含量，指导冶炼终点判断；

(4)本发明安装的设备位置环境较好，且能准确把握炉内状态，加上有完善的防护装置，对比传统的基于声纳检测的喷溅预报系统，本系统的设备不容易损坏，维护量低，且能获取更多的炉内信息，除了可以进行喷溅预报以外，还具备钢水温度检测和碳含量检测的功能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图中：1、转炉；2、氧枪插入孔；3、冷却系统；4、红外摄像机；5、网线；6、计算机；7、转炉炼钢系统；8、其他控制用计算机；9、炼钢副枪；10、转炉烟罩；11、氧枪；12、交换机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种转炉炼钢喷溅预报、钢水温度和碳含量检测的方法，包括转炉1和转炉炼钢系统7，转炉1的顶部连接有转炉烟罩10，转炉烟罩10上开设有两个氧枪插入孔2，氧枪插入孔2内分别插接有炼钢副枪9和氧枪11，氧枪插入孔2的上方设置有具备红外功能的视频监控系统，视频监控系统包含有防护罩、红外摄像机4、冷却系统3、通讯系统，通讯系统包含有网线5和网卡，防护罩的一端安装有石英玻璃窗口的金属密封外壳，且防护罩顶盖上安装有锁扣开关，防护罩安装于氧枪插入孔2上方500-1500mm处，且红外摄像机4安装于防护罩内，红外摄像机4通过通讯系统中的网线连接有计算机6，计算机6通过网线连接有交换机12，交换机12通过网线分别连接转炉炼钢系统7和其他控制用计算机8。

红外摄像机4的测温范围为400-2000℃，其镜头视场角度为10-55°，能连续预测转炉炉内钢水温度的变化，无需增加其他测温设备。

冷却系统3采用压缩空气或氮气作为冷却气源，且冷却系统3的冷却管端口部和红外摄像头4、通讯系统相对应，冷却系统外接电源后通过气泵将冷却气源对红外摄像机4和通讯系统的线路进行吹扫和冷却，压缩空气或者氮气的压力范围为：0.1-0.6mpa。

计算机6和其他控制用计算机8均安装于炉前操作室内，且计算机6具有喷溅预报、钢水温度检测和碳含量检测的功能，并且计算机6具有图像识别模块，计算机6基于图像识别进行喷溅预报、基于红外分析进行温度检测，基于碳焰形状识别进行碳含量检测，然后将预报以及检测的结果以图像曲线的形式显示在计算机6的显示界面上。

具体的，其操作步骤如下：

1.在氧枪插入口上方500-1500mm处，安装具备红外分析功能的视频监控系统；

2.该视频监控系统由防护外罩、红外摄像机4、冷却系统和通讯系统构成；

3.该系统的防护外罩为一端安装有石英玻璃窗口的金属密封外壳，可以通过锁扣开关打开顶盖进行相机等设备安装，其作用为：保护罩内的设备免受高温、粉尘的影响。

4.红外摄像机4安装和固定在防护罩内部，镜头视场角度为10-55°，镜头通过调整角度对准氧枪插入孔位置，红外摄像机红外线测温范围为400-2000℃。

5.防护罩内连接冷却系统管道和电源，冷却系统管道与外部压缩空气或者氮气气源相连，连接和打开系统电源后，冷却系统会对镜头和镜身进行连续吹扫，冷却气源的压缩空气或者氮气的压力范围为0.1-0.6mpa。

6.计算机系统安装在炉前操作室，计算机6为pc机或者工控机，与转炉炼钢系统采用网络方式连接，用来获取炼钢吹氧信息和信号；

7.通讯系统为网线和网卡，网线一端连接相机，一端连接计算机系统。

8.工作时，计算机系统利用视频监控系统获取的视频信息，对该信息进行分析和判断，采用图像识别和碳焰形状识别进行喷溅预报和碳含量检测，采用红外分析方法进行温度检测。

9.计算机系统输出的有关喷溅、钢水温度和碳含量的判断信息以图形曲线的方式显示在计算机界面上，用于指导操作工进行炼钢操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)采用图像识别的方法对转炉炼钢进行喷溅预报，能检测和预判喷溅的发生，以及氧枪工作状态是否正常，检测结果直观清晰；

(2)能连续预测转炉炉内钢水温度的变化，无需增加其他测温设备；

(3)能在转炉冶炼后期检测钢水碳含量，指导冶炼终点判断；

(4)本发明安装的设备位置环境较好，且能准确把握炉内状态，加上有完善的防护装置，对比传统的基于声纳检测的喷溅预报系统，本系统的设备不容易损坏，维护量低，且能获取更多的炉内信息，除了可以进行喷溅预报以外，还具备钢水温度检测和碳含量检测的功能。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。