[實用新型]一種基于鋼水表面旋渦圖像識別的下渣檢測裝置

有效

• 申請號: 201220543408.X
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN202845727U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李培玉
• 申請（專利權）人: 杭州譜誠泰迪實業有限公司
• 主分類號: B22D11/18
• 分類號: B22D11/18
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本實用新型涉及冶金工業自動化控制領域，特別涉及一種面向連鑄生產的基于鋼水表面旋渦圖像識別的下渣檢測裝置。

背景技術

隨著冶金技術的進步，鋼鐵品種和質量的不斷提高，對鋼鐵連鑄生產中鋼水純凈度的要求越來越高。在連鑄生產過程中，大包中的氧化劑、雜質混合形成液體鋼渣，其比重僅為鋼水的三分之一左右，因此會浮于鋼水上部。在鋼水澆注后期，受旋渦的影響，熔融的鋼渣會逐漸從大包流入中間包，影響鋼材品質，減小中包的使用壽命，嚴重時甚至使連鑄生產無法進行。為了改善鋼材品質，減少對于出鋼口和滑動水口的侵蝕，提高中包的使用壽命與鋼水收得率，必須對于大包澆注過程中的幾個關鍵狀態進行識別。因此，從上世紀80年代開始，國內外相繼開發了多種大包澆注狀態識別技術，主要包括電磁檢測法、超聲波檢測法、紅外檢測法、和振動檢測法。

電磁識別法通過兩個同心環形線圈組成的傳感器來進行狀態識別，當在線圈里通高頻交變電流時，鋼水將有感應磁場產生，其方向可由右手螺旋定則判定。因為鋼渣的磁導率遠小于鋼水的磁導率（1600℃左右時，它們的比值為1:10000），所以在純鋼水中感應產生的磁場遠遠大于在含有鋼渣的鋼水中產生的磁場。電磁識別法的缺陷在于：裝置結構復雜，安裝過程比較繁瑣，需要3~6個工作日，且安裝時需要對連鑄生產設備進行一定程度的改造，這樣就會延誤生產；使用壽命短，維護費用高,由于電磁線圈在惡劣的高溫環境下工作，容易受損，從而使檢測系統失效，因此需要定期維護，更換線圈。

超聲波檢測法也是一種工業檢測常用的方法。其原理是利用鋼流中有鋼渣和無鋼渣是超聲波發射、反射信號之間的差別來實現對鋼渣的檢測。雖然這種方法對澆注過程沒有影響，但是由于超聲波探頭的工作環境溫度高達1500攝氏度，工作環境比較惡劣，制造和使用費用高，離工業應用還有較長的一段時間。

紅外檢測法利用鋼水和鋼渣的熱輻射率不同的原理對鋼渣進行識別，目前這類系統比較普遍的應用與轉爐、電爐出鋼狀態的識別中，如果要直接應用于大包澆注過程的狀態識別中，則必須去掉長水口，使鋼流直接暴露在空氣中，會引起鋼水的二次氧化，這對于連鑄生產是很不利的。

振動檢測方法是利用監測鋼水在從大包流入中間包的過程中，對保護套管和操作臂產生的振動來實現大包澆注狀態的識別的。滑動水口開度越大，鋼水流量越大，相應的振動就越劇烈。之前已經提到過，鋼渣比重大約是純鋼水比重的三分之一，因此由純鋼水流動和鋼渣流動引起的振動就必然是有差異的。只要檢測到這種差異，就能有效的判斷鋼流下渣的發生。振動檢測法的瓶頸主要在于振動信號微弱，由于鋼流的沖擊能力有限，因此長水口采集的振動信號容易被連鑄生產現場環境的干擾所掩蓋，從而導致系統產生錯誤的判斷進而影響系統的穩定性。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種裝置結構簡單、對澆注過程沒有影響、能有效控制鋼水質量及提高收得率的下渣檢測裝置。為解決上述技術問題，本實用新型的解決方案是：

提供一種基于鋼水表面旋渦圖像識別的下渣檢測裝置，包括圖像采集系統和圖像處理系統，所述圖像采集系統是安裝在下端有滑動水口的大包正上方的攝像頭，圖像處理系統包括圖像信號控制單元和工控機；攝像頭通過電纜與圖像信號控制單元連接，圖像信號控制單元通過光纜與工控機連接。

作為進一步的改進，所述圖像信號控制單元包括數據采集模塊、電源管理模塊、水口控制單元和現場報警模塊。

作為進一步的改進，所述水口控制單元一端與滑動水口連接，另一端與工控機連接。

作為進一步的改進，所述攝像頭外裝有防塵罩并且密封。

對于大包澆注狀態的識別的顯著意義在于通過對于下渣時刻的提前獲取，達到控制進入中間包鋼渣量的目的，因此最簡單的劃分是將澆注狀態分為正常澆注和下渣兩種。然而，隨著大包內鋼水液面的降低，在重力、克里奧利力以及初始流體擾動的作用下，鋼流表面會逐漸形成自由表面旋渦。隨旋渦形成發展成一定規模后會將浮于鋼水表面的鋼渣卷入旋渦中心并帶至出流口進入中間包，從而不僅影響鋼坯質量還會造成中間包水口堵塞及降低連鑄坯質量與鋼水收得率。同時旋渦所挾帶的空氣增加了鋼水二次氧化時間而致使鋼坯質量下降。這時鋼流的成分為鋼水、鋼渣和空氣，這一狀態處于正常澆注狀態和下渣狀態之間。綜合以上分析，將大包澆注過程劃分為正常澆注、混渣澆注、下渣3種狀態。