一种钢包底吹智能控制装置及方法与流程

本发明涉及钢包底吹的技术领域，尤其是一种钢包底吹智能控制装置及方法。

背景技术：

在钢铁冶金行业，钢包又叫钢水包，主要用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业。随着炉外精炼的快速发展，尤其是各种精炼炉的广泛应用，钢包的作用越来越引起人们的重视；在高温冶炼时，有一道工艺是钢包底吹，钢包底吹是将特定气体从钢包底部吹入对钢水进行搅拌，均匀钢水成分；由于钢包内钢水和渣的不同，再加上底吹透气砖的千差万别，自动控制底吹静搅流量不现实，目前国内、国际上都是采取人工目测的方法，来调节钢包底吹工艺中气体的流量，以满足静搅等工艺要求，但人为因素影响太大，做不到标准化，很难达到静搅的要求，导致钢水质量的波动。

本专利旨在推出一种基于高温热红外温度成像技术的钢包底吹智能控制装置及方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种钢包底吹智能控制装置及方法，旨在解决现有技术中钢包底吹中气体流量控制不够精准的问题。

本发明是这样实现的，第一方面，本申请提供了一种钢包底吹智能控制装置，包括至少一个红外热像单元、安装支架、前置处理器、通信模块、系统主机以及电控箱；所述红外热像单元用于对钢包液面进行热像及温度采集；所述安装支架固定设置于钢包液面的上方，所述红外热像单元安装在所述安装支架上并与所述钢包液面正对布置；所述前置处理器通过其通信接口与所述红外热像单元通信连接，所述前置处理器用于处理与传发所述红外热像单元所采集的热像数据；所述通信模块的输入端与所述前置处理器通信连接，所述通信模块的输出端与所述系统主机通信连接，所述通信模块用于将所述前置处理器处理与传发的热像数据传输至所述系统主机，所述系统主机用于接收所述通信模块传输过来的热像数据并对该热像数据进行分析处理并输出控制参数；所述电控箱与所述系统主机通信连接，所述电控箱用于接收所述系统主机输出的控制参数，并依据所述控制参数对钢包底吹管道的气体阀门进行控制，从而实现对钢包底吹的智能控制。

进一步地，所述安装支架包括与所述钢包固定连接的支架主杆以及安装在所述支架主杆上的至少一个支架摇臂，所述支架摇臂用于安装所述红外热像单元。

进一步地，所述通信模块包括通信模块子站以及与所述通信模块子站信号连接的通信模块路由，所述通信模块子站与所述前置处理器通信连接，通过通信模块路由用于建立局域网并与所述系统主机建立无线通信连接。

进一步地，所述前置处理器和通信模块装配集成在一个壳体内，所述壳体安装在所述安装支架附近。

第二方面，本申请还提供了一种钢包底吹智能控制方法，使用如上所述的钢包底吹智能控制装置对钢包底吹进行智能控制，具体包括如下步骤：

s1、红外热像单元选型，依据钢包的直径及高温热像距离远近，计算高温热红外温度成像单元的像素、视场角和高温量程，选择配置具有焦平面传感器、热像镜头的红外热像单元；

s2、确定红外热像像单元的安装方式，以钢包内的高温熔液表面都能进入热红外温度成像单元的视场角内并能采集到其温度为宜；

s3、根据确定的安装方式安装红外热像单元；

s4、红外热像单元对钢包内的溶液的热像数据进行采集；

s5、数据传输，现场配置前置处理器以及通信模块，并将所述红外热像单元采集的热像数据通过前置处理器和通信模块传输到系统主机；

s6、所述系统主机对热像数据进行分析处理并输出控制参数；

s7、电控箱接收所述系统主机输出的控制参数，并根据所述控制参数对钢包底吹管道的气体阀门进行控制，从而实现对钢包底吹的智能控制。

进一步地，所述步骤s6具体包括：

s61、所述系统主机根据所述热像数据显示热像图；

s62、通过所述系统主机，利用图象识别技术或运行人员的手动绘制分区工具，对所述热像图进行分区，并对分区后得到的各个子区进行命名和编号；

s63、所述系统主机对各个子区内的温度点阵及其热像图进行跟踪、分析、运算，通过机器学习及模糊控制方法，建立底吹控制模型，并根据所述底吹控制模型得到并输出控制参数。

与现有技术相比，本发明提供的一种钢包底吹智能控制装置及方法，通过红外热像单元采集钢包内的液面的热像数据，并将热像数据传输给前置处理器，前置处理器将热像数据传发给通信模块，通信模块再将热像数据传输给系统主机，系统主机对接收到的热像数据进行分析处理并输出控制参数给电控箱，电控箱依据控制参数对钢包底吹管道的气体阀门进行控制，从而控制钢包底吹管道的气体流量，以满足静搅工艺的需求，实现了钢包底吹的智能控制，控制精准，提高了冶炼质量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种钢包底吹智能控制装置的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种钢包底吹智能控制装置实际应用在钢包上的主视图；

图3是本发明实施例提供的一种钢包底吹智能控制方法的流程示意图；

图4是图3中步骤s6的具体流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

第一方面，本发明提供了一种钢包底吹智能控制装置，如图1-2所示，智能控制装置包括至少一个红外热像单元1、安装支架6、前置处理器2、通信模块3、系统主机4以及电控箱5；红外热像单元1用于对钢包液面进行热像及温度采集；安装支架6固定设置于钢包液面的上方，红外热像单元1安装在安装支架6上并与钢包液面正对布置；前置处理器2通过其通信接口与红外热像单元1通信连接，前置处理器2用于处理与传发红外热像单元1所采集的热像数据；通信模块3的输入端与前置处理器2通信连接，通信模块3的输出端与系统主机4通信连接，通信模块3用于将前置处理器2处理与传发的热像数据传输至系统主机4，系统主机4用于接收通信模块3传输过来的热像数据并对该热像数据进行分析处理并输出控制参数；电控箱5与系统主机4通信连接，电控箱5用于接收系统主机4输出的控制参数，并依据控制参数对钢包底吹管道的气体阀门进行控制，从而实现对钢包底吹的智能控制。

上述提供的一种钢包底吹智能控制装置，通过红外热像单元1采集钢包内的液面的热像数据，并将热像数据传输给前置处理器2，前置处理器2将热像数据传发给通信模块3，通信模块3再将热像数据传输给系统主机4，系统主机4对接收到的热像数据进行分析处理并输出控制参数给电控箱5，电控箱5依据控制参数对钢包底吹管道的气体阀门进行控制，从而控制钢包底吹管道的气体流量，以满足静搅工艺的需求，实现了钢包底吹的智能控制，控制精准，提高了冶炼质量。

具体地，安装支架6包括与钢包固定连接的支架主杆61以及安装在支架主杆61上的至少一个支架摇臂62，支架摇臂62用于安装红外热像单元1；需要说明的是支架摇臂62的数量与红外热像单元1的数量一致，每个支架摇臂62上安装有一个红外热像单元1，红外热像单元1的数量以能够对钢包液面全部采集到为宜。

再者，通信模块3包括通信模块子站以及与通信模块子站信号连接的通信模块路由，通信模块子站与前置处理器2通信连接，通过通信模块路由用于建立局域网并与系统主机4建立无线通信连接。

具体地，前置处理器2和通信模块3装配集成在一个壳体内，壳体安装在安装支架6附近。

第二方面，本申请还提供了一种钢包底吹智能控制方法，使用如上的钢包底吹智能控制装置对钢包底吹进行智能控制，图3示出了本发明实施例提供的一种钢包底吹智能控制方法的流程示意图，如图3所示，该方法具体包括如下步骤：

s1、红外热像单元1选型，依据钢包的直径及高温热像距离远近，计算高温热红外温度成像单元的像素、视场角和高温量程，选择配置具有焦平面传感器、热像镜头的红外热像单元1。

s2、确定红外热像像单元的安装方式，以钢包内的高温熔液表面都能进入热红外温度成像单元的视场角内并能采集到其温度为宜。

s3、根据确定的安装方式安装红外热像单元1。

s4、红外热像单元1对钢包内的溶液的热像数据进行采集。

s5、数据传输，现场配置前置处理器2以及通信模块3，并将红外热像单元1采集的热像数据通过前置处理器2和通信模块3传输到系统主机4。

s6、系统主机4对热像数据进行分析处理并输出控制参数。

s7、电控箱5接收系统主机4输出的控制参数，并根据控制参数对钢包底吹管道的气体阀门进行控制，从而实现对钢包底吹的智能控制。

图4示出了图2中步骤s6的具体流程示意图，参阅图4，步骤s6具体包括：

s61、系统主机4根据热像数据显示热像图。

s62、通过系统主机4，利用图象识别技术或运行人员的手动绘制分区工具，对所述热像图进行分区，并对分区后得到的各个子区进行命名和编号；

s63、系统主机4对各个子区内的温度点阵及其热像图进行跟踪、分析、运算，通过机器学习及模糊控制方法，建立底吹控制模型，并根据所述底吹控制模型得到并输出控制参数。

上述提供的上述提供的一种钢包底吹智能控制方法，通过红外热像单元1采集钢包内的液面的热像数据，并将热像数据传输给前置处理器2，前置处理器2将热像数据传发给通信模块3，通信模块3再将热像数据传输给系统主机4，系统主机4对接收到的热像数据进行分析处理并输出控制参数给电控箱5，电控箱5依据控制参数对钢包底吹管道的气体阀门进行控制，从而控制钢包底吹管道的气体流量，以满足静搅工艺的需求，实现了钢包底吹的智能控制，控制精准，提高了冶炼质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。