本发明涉及含铁固废回收控制领域，具体而言，本发明涉及一种转底炉炉内高温球团料层厚度检测装置。
背景技术
现有转底炉工艺主要用于处理钢铁企业含锌含铁固废，脱出原料中的锌，同时得到金属化球团。配料仓中各种尘泥、粘结剂经按比例配料混合、压球、烘干后送至转底炉布料器，将料均匀布到转底炉环形炉床上。进入转底炉内的烘干球利用炉内约1250～1300℃高温及球团中的碳产生还原反应。在20min～30min内，将氧化铁大部分还原成为金属铁；同时将氧化锌还原为锌，锌挥发进入烟气中，并被再氧化成氧化锌粉末沉降，最终被回收。
在转底炉实际生产中会发生炉底结料堆积的问题，这是由于物料进入转底炉炉床后依此经过加热区、还原一区、还原二区、还原三区和出料区(加热区1100度左右，还原一区1250度左右，还原二区1280度左右，还原三区温度最高在1290度左右，出料区温度最低在850度左右)等不同温度段旋转一圈经出料螺旋机出料，球团中夹杂或破损的后的粉料易先融化板结在炉床上，同时，球团在旋转一周后在出料螺旋处也不可能一次全部排出炉外，会有一部分在炉内反复旋转，最终高温溶化并板结在炉底，使得炉底料层厚度逐步抬高，最终导致整个炉床优先碰到水冷隔墙，导致炉床无法转动，影响生产的顺利进行。如果一旦发生这种现象，现在唯一的解决手段就是停炉降温，降温需要很久，等温度降到合适的温度，拆除水冷隔墙及水冷盖，操作人员使用风镐把大块板结物料撬成小块，用钢丝绳绑上拉出炉外，这种方法耗时耗力，处理整个过程需要3至5天的时间，严重影响连续生产，作业率大大下降，影响炉子耐材寿命，同时浪费很多球团物料。
技术实现要素：
为了解决炉底料层厚度过高影响生产效率的问题，本发明提供了一种转底炉炉内高温球团料层厚度检测装置。
为实现上述目的，本发明一种转底炉炉内高温球团料层厚度检测装置，包括转底炉炉墙、用于采集炉底料层厚度信号的工业相机、贯穿所述转底炉炉墙的用于保护所述工业相机的外保护套筒、用于将所述工业相机送入或退出所述外保护套筒的且与所述工业相机连接的气动进退装置、用于对所述工业相机所需的冷却气源或所述气动进退装置所需的气动气源进行过滤、调控以及检测气源压力，并在出现停气故障时发出报警信号的电控柜、用于提供气源的气源箱、用于根据采集的炉底料层厚度信号获取炉底料层厚度的控制器以及与所述控制器连接的人机接口，所述外保护套筒、工业相机以及电控柜分别与所述气源箱连接；所述工业相机、控制器分别与所述电控柜连接。
优选地，所述外保护套筒呈筒状，所述外保护套筒由不锈钢和超合金材料制成。
优选地，所述气动进退装置包括气缸以及控制所述气缸工作状态的电磁阀，所述气缸与所述气源箱连接。
优选地，所述工业相机型号为mer-g-p系列数字摄像机。
与现有技术相比，本发明一种转底炉炉内高温球团料层厚度检测装置具有如下有益效果：
本发明一种转底炉炉内高温球团料层厚度检测装置通过气动进退装置控制工业相机在外保护套筒来实时监控到炉底料层厚度变化，解决可溶化的高温球团使炉底料层厚度升高导致整个生产过程中断的问题，同时能够有效减少停机时间，减少物料及能源的浪费，提高生产作业率、预防事故、达到节能降耗的目的。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例一种转底炉炉内高温球团料层厚度检测装置的整体结构示意图；
图2为小孔成像原理示意图；
图3为本发明实施例一种转底炉炉内高温球团料层厚度检测装置的工业相机测量示意图。
图中标识说明：
1、转底炉炉墙；2、外保护套筒；3、气动进退装置；4、工业相机；5、电控柜；6、气源箱；7、控制器；8、人机接口。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
请参阅图1，本发明实施例一种转底炉炉内高温球团料层厚度检测装置，其包括转底炉炉墙1、用于采集炉底料层厚度信号的工业相机4、贯穿转底炉炉墙1的用于保护工业相机4的外保护套筒2、用于将工业相机4送入或退出外保护套筒2的且与工业相机4连接的气动进退装置3、用于对工业相机4所需的冷却气源和气动进退装置3所需的气动气源进行过滤、调控以及检测气源压力，并在出现停气故障时发出报警信号的电控柜5、用于提供气源的气源箱6、用于根据采集的炉底料层厚度信号获取炉底料层厚度的控制器7以及与控制器7连接的人机接口8，其中，外保护套筒2、工业相机4以及电控柜5分别与气源箱6连接；工业相机4、控制器7分别与电控柜5连接。
外保护套筒2是一种由高品质不锈钢和超合金材料制成的双层结构的筒体，其采用气冷却的方式保护工业相机4，同时密封氮气吹扫自清洁。
气动进退装置3包括气缸和电磁阀，气动进退装置3通过气动力原理控制工业相机4进退。
示例地，当压缩空气压力低于设定值或高温光学镜头温度超过设定值时,能自动将工业相机4从炉膛内退出,以保护探头安全。
工业相机4是一种高分辨率工业相机，其通过实时捕获料层在一定时间段内特定炉底料层区域行进的距离，并通过图像识别技术获取该炉底料层区域在图像中进行的像素距离，其产生炉底料层厚度信号送入控制器7进行分析和处理。
在一些实施方式中，工业相机型号为mer-g-p系列数字摄像机。
请参阅图2，本发明实施例中的控制器7通过小孔成像原理进行距离的测量，其中，小孔成像原理如图2所示：
由应用光学的基本原理，目标的长度d、目标在像面上的长度d、相机距离目标的距离l、相机的焦距f满足如下的关系：
其中，工业相机4的焦距f容易实验测得，目标在像面上的长度由上式计算得到
其中，n与l0分别为工业相机4的像素分辨率与靶面长度，为已知量。n为目标在像面上的像素长度，可以在指定的时间内通过图像识别的方法跟踪炉底料层目标在像面上移动的距离求得。而炉底料层目标在指定时间内移动的实际距离为
l＝v0t(3)
其中，v0为炉底料层移动的速度，t为指定的时间。
请参阅图3，图3示出了本发明实施例一种转底炉炉内高温球团料层厚度检测装置的工业相机4测量示意图，其中，工业相机4的角度为α,距炉底料层顶部为h，距底部为h，因此，可得如下几何关系
h＝lsinα(4)
因此，炉底料层的厚度为
x＝h-h(5)
综合上述公式(1)－(5)式可以得到炉底料层的厚度，这样控制器7就可以通过应用光学中的小孔成像原理计算出工业相机4到目标区域的距离，最后通过工业相机4的位置角度计算出工业相机4到炉底料层的高度，最终反推出炉底料层的高度。
在一些实施方式中，如果一旦发现炉底料层增高接近隔墙顶部50％的时候，生产人员可以根据检测数据进行停料，等炉内正常料排完后，升高炉温，反转转底炉，利用出料螺旋刮炉地，把增高的板结料烧融及时排出去，降低炉床炉底料层厚度后再进料生产。通过此检测装置，能够减少停机时间，减少物料及能源的浪费，提高生产作业率、预防事故、达到节能降耗的目的。
与现有技术相比，本发明实施例一种转底炉炉内高温球团炉底料层厚度检测装置具有如下有益效果：
本发明实施例一种转底炉炉内高温球团炉底料层厚度检测装置通过气动进退装置3控制工业相机4在外保护套筒2来实时监控到炉底料层厚度变化，解决可溶化的高温球团使炉底料层厚度升高导致整个生产过程中断的问题，同时能够有效减少停机时间，减少物料及能源的浪费，提高生产作业率、预防事故、达到节能降耗的目的。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。