一种废钢熔清的判断方法、装置和系统与流程

本申请涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种废钢熔清的判断方法、装置和系统。

背景技术：

现代钢铁工业的主要生产方式之一是采用电弧炉炼钢，电弧炉炼钢的原理是，在通电状态下，电弧炉的电极下端与金属料之间产生电弧，利用电弧的高温加热电弧炉内的金属料，经过熔化、氧化和还原精炼等步骤进行钢铁冶炼。在利用电弧炉进行冶炼的过程中，需要多次加入废钢，并且，每次废钢熔清前后，需要调整电弧炉的电能能量输入模式和氧枪能量输入模式，也就是说，在每次加入废钢之后以及每次废钢熔清之后，都需要相应的调整电弧炉的电能能量输入模式和氧枪能量输入模式(在每次加入废钢之后，需要调高电弧炉的电能能量输入模式和氧枪能量输入模式，并且，在废钢熔清之后，需要调低电弧炉的电能能量输入模式和氧枪能量输入模式)，以便使电能和氧气得到有效利用。因此，在炼钢过程中，需要对废钢是否熔清进行判断。

现有技术中，由操作人员对电弧炉内的废钢是否熔清进行判断。其中，炉内废钢的余量不同，在冶炼过程中发出的声音也不同，据此，操作人员根据自身炼钢的经验，通过电弧炉内的声音判断废钢是否熔清。

但是，发明人在本申请的研究过程中发现，现有的对电弧炉内的废钢熔清的判断方法中，由于主要依赖操作人员的经验，因此，存在判断不准确的情况。而废钢熔清的判断不准确，往往导致无法及时调整电弧炉内的电能能量输入值和氧枪能量输入值，造成能源浪费，并降低生产效率。进一步的，甚至会造成电弧炉内壁保温材料的损伤。

技术实现要素：

本申请提供了一种废钢熔清的判断方法、装置和系统，以解决现有技术中，对电弧炉内的废钢熔清的判断不准确，导致无法及时调整电弧炉内的电能能量输入值和氧枪能量输入值，进一步造成能源浪费，并降低生产效率，甚至会造成电弧炉内壁保温材料的损伤的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种废钢熔清的判断方法、装置和系统，所述判断方法应用于判断终端，所述判断终端与电参数测量仪和噪声计相连接，所述废钢熔清的判断方法包括：

获取所述电参数测量仪测量得到的电弧炉的电参数；

获取所述噪声计测量得到的所述电弧炉内的噪声值；

对所述电参数进行谐波处理，获取谐波电参数含量；

对所述噪声值进行频率解析，获取炉内声波；

当所述谐波电参数含量小于或者等于第一预设阈值时，同时，所述炉内声波不小于第二预设阈值时，则判定所述电弧炉内的废钢熔清。

结合第一方面，在一种实现方式中，对所述电参数进行谐波处理，获取谐波电参数含量之前，所述废钢熔清的判断方法还包括：

获取所述电弧炉内的铁水比；

根据所述铁水比获取电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和；

判断所述电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和是否大于预设的能量阈值；

若所述电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和大于预设的能量阈值，则对所述电参数进行谐波处理，获取谐波电参数含量；

若所述电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和不大于预设的能量阈值，则重新获取所述电参数测量仪测量得到的电弧炉的电参数。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述电弧炉的电参数包括电流和/或电压；

所述谐波电参数含量包括谐波电流含量和/或谐波电压含量。

结合第一方面，在一种实现方式中，当所述炉内声波的特定的频率区域不小于所述第二预设阈值，并且，其他频率区域小于所述第二预设阈值时，确定所述炉内声波不小于第二预设阈值。

第二方面，本申请实施例部分提供了一种废钢熔清的判断装置，所述判断装置应用于判断终端，所述判断终端与电参数测量仪和噪声计相连接，所述判断装置包括：

电参数获取模块，用于获取所述电参数测量仪测量得到的电弧炉的电参数；

噪声值获取模块，用于获取所述噪声计测量得到的所述电弧炉内的噪声值；

电参数处理模块，用于对所述电参数进行谐波处理，获取谐波电参数含量；

噪声值处理模块，用于对所述噪声值进行频率解析，获取炉内声波；

废钢熔清判断模块，用于当所述谐波电参数含量小于或者等于第一预设阈值时，同时，所述炉内声波不小于第二预设阈值时，则判定所述电弧炉内的废钢熔清。

结合第二方面，在一种实现方式中，所述判断装置还包括：

铁水比获取模块，用于获取所述电弧炉内的铁水比；

能量输入值获取模块，用于根据所述铁水比获取电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和；

判断模块，用于判断所述电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和是否大于预设的能量阈值；

若所述电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和大于预设的能量阈值，则对所述电参数进行谐波处理，获取谐波电参数含量；

若所述电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和不大于预设的能量阈值，则重新获取所述电参数测量仪测量得到的电弧炉的电参数。

结合第二方面，在一种实现方式中，所述废钢熔清判断模块包括：

炉内声波判断单元，用于判断当所述炉内声波的特定的频率区域不小于所述第二预设阈值，并且，其他频率区域小于所述第二预设阈值时，确定所述炉内声波不小于第二预设阈值。

第三方面，本申请实施例部分提供了一种废钢熔清的判断系统，其特征在于，包括判断终端，所述判断终端包括本申请所述第二方面任意一种实现方式提供的判断装置。

结合第三方面，在一种实现方式中，所述判断系统还包括：电参数测量仪和噪声计；

所述判断终端与电参数测量仪和噪声计相连接；

所述电参数测量仪通过电弧炉变压器与所述电弧炉相连接，所述电参数测量仪用于测量电弧炉的电参数；

所述噪声计设置在电弧炉一侧，所述噪声计用于测量电弧炉内的噪声值。

结合第三方面，在一种实现方式中，所述噪声计为耐高温和防尘的噪声计。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供的一种废钢熔清的判断方法、装置和系统。其中所述方法包括：获取所述电参数测量仪测量得到的电弧炉的电参数；获取所述噪声计测量得到的电弧炉内的噪声值；对所述电参数进行谐波处理，获取谐波电参数含量；对所述噪声值进行频率解析，获取炉内声波；当所述谐波电参数含量小于或者等于第一预设阈值时，同时，所述炉内声波不小于第二预设阈值时，则判断为废钢熔清。采用前述方法、装置和系统能够准确判断废钢熔清，从而可以及时调整电弧炉内的电能能量输入值和氧枪能量输入值，避免造成能源浪费，并提高生产效率，更进一步避免电弧炉内壁保温材料的损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种废钢熔清的判断方法的流程示意图；

图2是本申请实施例提供的一种废钢熔清的判断装置的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种废钢熔清的判断系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

本申请提供了一种废钢熔清的判断方法、装置和系统，以解决现有技术中，对电弧炉内的废钢熔清的判断不准确，导致无法及时调整电弧炉内的电能能量输入值和氧枪能量输入值，进一步造成能源浪费，并降低生产效率，甚至会造成电弧炉内壁保温材料的损伤的问题。

参照图1，示出了一种废钢熔清的判断方法的流程示意图，本申请的判断方法应用于判断终端，所述判断终端与电参数测量仪和噪声计相连接，所述判断方法包括如下步骤：

步骤101，获取所述电参数测量仪测量得到的电弧炉的电参数。

本申请实施例提供的一种废钢熔清判定方法，由于炼钢过程中装入的废钢的性状(如尺寸、体积、重量和形状等)和熔化状况经常变化，因此无法按照规则性状的钢铁设置的参数规律进行冶炼，因此需要针对废钢的熔清专门设计一种熔清判定方法。

本步骤中，电参数测量仪连接在电弧炉变压器上，变压器连接在电弧炉内的电极上，从而实现电弧炉的电参数测量，判断终端与电参数测量仪连接，可以实时获取电弧炉内的电参数，以便实时监控电弧炉内的电参数的变化状况。

步骤102，获取所述噪声计测量得到的所述电弧炉内的噪声值。

本步骤中，噪声计设置在电弧炉旁边，从而实现电弧炉内的噪声值的测量，判断终端与噪声计相连接，可以实时获取电弧炉内的噪声值，以便实时监控电弧炉内的噪声变化状况。

步骤103，对所述电参数进行谐波处理，获取谐波电参数含量；

本步骤中，判断终端对获取到的电参数进行谐波处理，得到谐波电参数含量，由于所述谐波电参数含量与电弧炉中的废钢含量成正比，因此谐波电参数的含量可以作为判断电弧炉内的废钢含量的参数之一。

步骤104，对所述噪声值进行频率解析，获取炉内声波；

本步骤中，判断终端对获取到的噪声值进行频率解析，得到不同频率区的炉内声波；由于冶炼环境中除了电弧炉的噪声，还有其他机器或者设备的噪声混合在一起，因此需要进行频率解析，得到特定频率的户内声波，本步骤中的炉内声波指的是特定频率区域的炉内声波，而特定频率区域是在废钢熔清时的区域。

步骤105，当所述谐波电参数含量小于或者等于第一预设阈值时，同时，所述炉内声波不小于第二预设阈值时，则判定所述电弧炉内的废钢熔清。

其中，所述第一预设阈值是利用所述电参数随熔清时间序列值变化的操作数据进行解析，设定可作为判定标准的第一预设阈值；所述第二预设阈值是根据废钢熔清末期的区域的发声规律，设定可作为判定标准的第二预设阈值。当所述谐波电参数含量小于或者等于第一预设阈值时，同时，所述炉内声波不小于第二预设阈值时，则判断为废钢熔清。

本申请的判断终端可以在原有的电弧炉主控界面中增加废钢熔清界面，也可以独立使用。通过软件制作人机交互画面，从画面中可以随时观察当前废钢熔清的状态。所述软件可以是wincc和step7等，也可以是能够实现本发明的其他软件，本申请不做具体限制。

本申请实施例提供的一种废钢熔清的判断方法。包括：获取所述电参数测量仪测量得到的电弧炉的电参数；获取所述噪声计测量得到的电弧炉内的噪声值；对所述电参数进行谐波处理，获取谐波电参数含量；对所述噪声值进行频率解析，获取炉内声波；当所述谐波电参数含量小于或者等于第一预设阈值时，同时，所述炉内声波不小于第二预设阈值时，则判断为废钢熔清。采用前述方法、装置和系统能够准确判断废钢熔清，从而可以及时调整电弧炉内的电能能量输入值和氧枪能量输入值，避免造成能源浪费，并提高生产效率，更进一步避免电弧炉内壁保温材料的损伤。

进一步地，对所述电参数进行谐波处理，获取谐波电参数含量之前，所述废钢熔清的判断方法还包括：

获取电弧炉内的铁水比；

根据所述铁水比获取电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和；

判断所述电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和是否大于预设的能量阈值；

若所述电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和大于预设的能量阈值，则对所述电参数进行谐波处理，获取谐波电参数含量；

若所述电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和不大于预设的能量阈值，则重新获取所述电参数测量仪测量得到的电弧炉的电参数。

其中，所述电能能量输入值和氧枪能量输入值是根据获取的铁水比得出的电能能量输入值和氧枪能量输入值，即当前铁水比时所需要的电能能量和氧枪能量，再将电能能量输入值和氧枪能量输入值相加，然后判断电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和是否大于预设的能量阈值，在确定电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和大于预设的能量阈值之后，然后再启动谐波电参数和炉内声波判定电弧炉内的废钢是否熔清。

在当铁水较大或者多次加入废钢的炉次过程中，电参数含量和炉内声波会在冶炼初期周期性的错误触发废钢熔清的判定阈值(即第一预设阈值和第二预设阈值)，因此需要在判定终端中引入预设的能量阈值判断的步骤。通过预设的能量阈值判断，可以有效的规避废钢熔清的误判情况。除此之外，还可以引入废钢加入次数作为判断的限定条件。

优选地，所述电弧炉的电参数包括电流和/或电压；

所述谐波电参数含量包括谐波电流含量和/或谐波电压含量。

本实施例中，所述电弧炉的参数可以是电流，也可以是电压，或者是电流和电压；所述谐波电参数含量为谐波电流含量，或者为谐波电压含量，或者为谐波电流含量和谐波电压含量。

进一步地，本申请实施例需要判断炉内声波是否小于第二预设阈值。其中，当所述炉内声波的特定的频率区域不小于所述第二预设阈值，并且，其他频率区域小于所述第二预设阈值时，确定所述炉内声波不小于第二预设阈值。

其中，所述炉内声波是指代炉内声波的特定频率区域，特定的频率区域是指废钢熔清时，频率为电弧炉的电源的频率偶数倍的区域。也就是说，所述特定的频率区域的频率为所述电弧炉的电源的频率的偶数倍。由于确认了熔清时声波特性的特殊变化，在此偶数倍区域即可设计成为判定标准的特定阈值。

本申请实施例中，炉内声波(即特定频率区域的炉内声波)不小于所述第二预设阈值，进一步需要满足其他频率区域(即除特定频率之外的频率区域)不大于所述第二预设阈值，这两个条件同时满足时，则确定所述炉内声波不小于第二预设阈值。

本申请实施例中，引入铁水比或者能量输入等参数，可以有效的规避废钢熔清判断时出现的误判情况，同时考虑到炉内声波的其他区域，进一步提高了废钢熔清判断的准确性。

参照图2，示出了一种废钢熔清的判断装置的结构示意图，所述判断装置应用于判断终端，所述判断终端与电参数测量仪和噪声计相连接，所述判断装置包括：

电参数获取模块201，用于获取所述电参数测量仪测量得到的电弧炉的电参数；

噪声值获取模块202，用于获取所述噪声计测量得到的所述电弧炉内的噪声值；

电参数处理模块203，用于对所述电参数进行谐波处理，获取谐波电参数含量；

噪声值处理模块204，用于对所述噪声值进行频率解析，获取炉内声波；

废钢熔清判断模块205，用于当所述谐波电参数含量小于或者等于第一预设阈值时，同时，所述炉内声波不小于第二预设阈值时，则判定所述电弧炉内的废钢熔清。

进一步地，所述判断装置还包括：

铁水比获取模块206，用于获取所述电弧炉内的铁水比；

能量输入值获取模块207，用于根据所述铁水比获取电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和；

判断模块208，用于判断所述电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和是否大于预设的能量阈值；

若所述电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和大于预设的能量阈值，则对所述电参数进行谐波处理，获取谐波电参数含量；

若所述电能能量输入值和氧枪能量输入值的加和不大于预设的能量阈值，则重新获取所述电参数测量仪测量得到的电弧炉的电参数。

进一步地，所述废钢熔清判断模块包括：

炉内声波判断单元2051，用于判断当所述炉内声波的特定的频率区域不小于所述第二预设阈值，并且，其他频率区域小于所述第二预设阈值时，确定所述炉内声波不小于第二预设阈值。

本申请实施例提供一种废钢熔清的判断装置，应用于判断终端，利用所述判断装置，可以实现所述判断方法，进而实现废钢熔清的判断。

参照图3，示出了一种废钢熔清的判断系统的结构示意图，所述系统包括判断终端301，所述判断终端301包括判断装置3011；

所述系统还包括：电参数测量仪302和噪声计303；

所述判断终端301与电参数测量仪302和噪声计303相连接；

所述电参数测量仪302通过电弧炉变压器与所述电弧炉相连接，所述电参数测量仪302用于测量电弧炉的电参数；

所述噪声计303设置在电弧炉一侧，所述噪声计303用于测量电弧炉内的噪声值。

优选地，所述噪声计303为耐高温和防尘的噪声计303。

由于钢铁冶炼的环境温度较高，同时空气中存在大量的粉尘，因此安装在电弧炉一侧的噪声计303需要做耐高温和防尘处理，以便可以在高温和多尘的环境中使用。

本实施例中的判断终端301除包括判断装置之外，还可以包括其他装置，例如能量输入装置、废钢加入装置等。根据需要，可以添加与废钢熔清判断相关的装置，本申请不做具体限定。

另外，本申请的废钢熔清的判断系统还包括其他辅助结构，例如：电源，真空断路器等，还可以包括提供所述系统所必要的其他部件。

本申请通过判断终端301中的判断装置3011，利用谐波电参数含量和炉内声波等要素来判断废钢熔清，进而实现自动化控制，提高了电能和氧气等能源的利用率，提高了生产效率，同时避免了在废钢熔清的状态下空烧电弧炉，造成的对电弧炉内保温材料的损耗。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本申请提供的一种废钢熔清的判断方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-onlymemory，简称：rom)或随机存储记忆体(英文：randomaccessmemory，简称：ram)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。