結(jié)晶器保護(hù)渣熔融狀況檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵生產(chǎn)制造領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)晶器保護(hù)渣熔融狀況檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵產(chǎn)業(yè)是一個(gè)高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè)。在鋼鐵廠生產(chǎn)各類(lèi)鋼鐵產(chǎn)品過(guò)程中，鋼水的結(jié)晶成型有兩種方法:傳統(tǒng)的模鑄法和連續(xù)鑄鋼法。其中連續(xù)鑄鋼的具體流程為:鋼水不斷地通過(guò)冷卻的結(jié)晶器，當(dāng)進(jìn)入結(jié)晶器后的鋼水的外表凝成硬殼后，從結(jié)晶器下方出口連續(xù)拉出，并經(jīng)噴水冷卻，待外表與內(nèi)部皆凝固后切成坯料的鑄造工藝過(guò)程。
[0003]目前，結(jié)晶器保護(hù)渣是連鑄生產(chǎn)操作過(guò)程中使用的多功能冶金輔料，是一項(xiàng)高技術(shù)含量的輔料，其自身為含硅的非金屬化合物粉末，保護(hù)渣對(duì)連鑄工序生產(chǎn)穩(wěn)定順行和鑄坯質(zhì)量的提高有著密切的關(guān)系。結(jié)晶器是一種槽形容器，器壁設(shè)有夾套或器內(nèi)裝有蛇管，用以加熱或冷卻槽內(nèi)的鋼水。保護(hù)渣放置在結(jié)晶器的槽內(nèi)鋼水的表面，具有如下作用:
[0004](I)隔絕空氣，既能防止空氣中的氧進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)鋼水發(fā)生二次氧化，影響鋼的質(zhì)量，也能防止空氣中的氣體溫度影響結(jié)晶器中的鋼水的結(jié)晶，從而對(duì)裸露的鋼水絕熱保溫防止散熱，降低過(guò)熱度；
[0005](2)捕集、溶解從鋼水中上浮到鋼液面的非金屬夾雜物，凈化鋼水；
[0006](3)為了使得落入結(jié)晶器內(nèi)的鋼水流動(dòng)充分和均勻受熱，結(jié)晶器在工作過(guò)程中會(huì)進(jìn)行上下抖動(dòng)，結(jié)晶器由冷卻的銅板拼接而成，當(dāng)鋼水落入結(jié)晶器后，當(dāng)銅板的溫度低于鋼水的結(jié)晶溫度時(shí)，與銅板接觸的鋼水則會(huì)立即形成凝固殼，一段時(shí)間后，凝固殼增厚形成坯殼，而當(dāng)結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)部尚未凝固的鋼水慣性較大，則會(huì)與坯殼之間形成空隙，若此時(shí)空隙中進(jìn)入空氣，則會(huì)導(dǎo)致后續(xù)制備形成的坯料中產(chǎn)生氣泡，嚴(yán)重影響坯料的質(zhì)量，因此在鋼水表面鋪設(shè)保護(hù)渣可以填補(bǔ)坯殼與結(jié)晶器之間的空隙，防止氣泡的產(chǎn)生；
[0007](4)存在于結(jié)晶器銅板和凝固殼之間的保護(hù)渣起潤(rùn)滑作用，這樣在坯料離開(kāi)時(shí)，保護(hù)渣能夠防止結(jié)晶器銅板與凝固殼粘結(jié)，從而減少拉坯阻力，提高坯料表面質(zhì)量，減少漏鋼。
[0008]基于上述作用，在結(jié)晶器運(yùn)作過(guò)程中，鋼水表面需要時(shí)時(shí)防止保護(hù)渣的缺失。而結(jié)晶器保護(hù)渣的加入方式主要有人工手動(dòng)推渣和自動(dòng)加渣兩種。目前，國(guó)內(nèi)連鑄機(jī)廠家基本上采用人工加渣方式，由于一次推入的保護(hù)渣過(guò)于集中，保護(hù)渣的厚度不均勻，因此容易在結(jié)晶器鋼液面和熔渣層上形成凹形坑，造成板坯產(chǎn)品的夾渣；自動(dòng)加渣裝置的主要功能是替代人工加渣，實(shí)現(xiàn)保護(hù)渣恒速、均勻加入，防止鑄坯夾渣。
[0009]在添加保護(hù)渣時(shí)，若保護(hù)渣的厚度過(guò)薄，不僅容易被溫度較高的鋼水熔化，且會(huì)使得鋼水與空氣接觸使得后續(xù)鑄鋼的質(zhì)量下降;若保護(hù)渣的厚度過(guò)厚，則造成成本過(guò)高。因此需要對(duì)結(jié)晶器鋼水表面的保護(hù)渣的量作實(shí)時(shí)檢測(cè)與監(jiān)控。
[0010]然而保護(hù)渣的實(shí)時(shí)檢測(cè)手段一直未有突破，無(wú)論是手動(dòng)加渣還是自動(dòng)加渣，都沒(méi)有明確的閉環(huán)反饋用于反饋保護(hù)渣的熔融狀況，在鋼鐵生產(chǎn)中對(duì)于保護(hù)渣的使用量、應(yīng)用效果難以作出統(tǒng)計(jì)，無(wú)法給出明確的評(píng)價(jià)，有礙高效高質(zhì)的連鑄發(fā)展要求。
[0011]中國(guó)專(zhuān)利CN102921913A(申請(qǐng)?zhí)?201210482960.7，公開(kāi)日:2013年2月13日)提出了采用激光線結(jié)合CCD相機(jī)檢測(cè)保護(hù)渣厚度的方法，通過(guò)相機(jī)檢測(cè)射在保護(hù)渣及結(jié)晶器上的激光線的折彎位置，確定保護(hù)渣的高度，與鋼水液位的高度做比對(duì)，計(jì)算出保護(hù)渣的厚度。該專(zhuān)利設(shè)備復(fù)雜，激光發(fā)射器以及CCD相機(jī)安裝精度要求高，計(jì)算量大，并且僅能計(jì)算一個(gè)點(diǎn)或者一條線的范圍內(nèi)保護(hù)渣的熔融情況。
[0012]中國(guó)專(zhuān)利CN104209480A(申請(qǐng)?zhí)?201410512481.4，公開(kāi)日:2014年12月17日)公開(kāi)一種渣厚檢測(cè)及加渣預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)，其使用固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的激光測(cè)距儀檢測(cè)保護(hù)渣的高度，通過(guò)與鋼水高度之差計(jì)算出保護(hù)渣的厚度情況。該專(zhuān)利方案設(shè)備復(fù)雜，檢測(cè)設(shè)備需要安裝于結(jié)晶器的上方，安裝空間有限，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣。
[0013]因此有必要發(fā)明一種結(jié)晶器保護(hù)渣熔融狀況檢測(cè)裝置或者檢測(cè)方法，以實(shí)時(shí)反饋結(jié)晶器保護(hù)渣的熔融狀況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種結(jié)晶器保護(hù)渣熔融狀況檢測(cè)裝置或者檢測(cè)方法，使用圖像采集設(shè)備并連接一圖像處理系統(tǒng)，圖像采集設(shè)備實(shí)時(shí)拍攝結(jié)晶器鋼水表面上保護(hù)渣的圖像，圖像處理系統(tǒng)根據(jù)該圖像的灰度值，計(jì)算圖像中保護(hù)渣被熔融后的顏色的像素點(diǎn)占整個(gè)圖像像素點(diǎn)的比例，從而分析是否需要添加保護(hù)渣，該檢測(cè)裝置與方法皆操作簡(jiǎn)單，且既適用于人工加渣也適用于自動(dòng)加渣。
[0015]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種結(jié)晶器保護(hù)渣熔融狀況檢測(cè)裝置，包括
[0016]—圖像采集設(shè)備，用于實(shí)時(shí)拍攝保護(hù)渣形成圖像；
[0017]—電源，與圖像采集設(shè)備電路連接，用于給圖像采集設(shè)備提供電能；
[0018]—圖像處理系統(tǒng)，與圖像采集設(shè)備信號(hào)連接，并根據(jù)圖像采集設(shè)備拍攝的圖像計(jì)算保護(hù)渣的熔融狀況。
[0019]作為優(yōu)選，結(jié)晶器上放置保護(hù)渣的開(kāi)口部形成的平面圖形中，至少有三分之一的面積位于圖像采集設(shè)備的拍攝范圍內(nèi)。
[0020]作為優(yōu)選，圖像采集設(shè)備個(gè)數(shù)至少為一個(gè)，并圍繞結(jié)晶器固定安裝，圖像采集設(shè)備具有鏡頭，在安裝時(shí)，鏡頭與水平面形成銳角。
[0021]作為優(yōu)選，所述圖像采集設(shè)備為CCD相機(jī)。
[0022]作為優(yōu)選，所述圖像采集設(shè)備為面陣相機(jī)。
[0023]本發(fā)明還提供一種使用如上所述的結(jié)晶器保護(hù)渣熔融狀況檢測(cè)裝置的結(jié)晶器保護(hù)渣熔融狀況檢測(cè)方法，具體包括以下步驟:
[0024]步驟一:利用圖像采集設(shè)備拍攝結(jié)晶器上保護(hù)渣的圖像并傳輸至圖像處理系統(tǒng)，圖像處理系統(tǒng)計(jì)算圖像上的灰度值；
[0025]步驟二:設(shè)定保護(hù)渣被熔融后所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)灰度值的閾值，圖像上灰度值大于或者等于所述閾值的像素點(diǎn)被認(rèn)定為熔融的保護(hù)渣；
[0026]步驟三:對(duì)被認(rèn)定為熔融的保護(hù)渣的像素點(diǎn)在整個(gè)圖像像素點(diǎn)所占比例設(shè)定一標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)被認(rèn)定為熔融的保護(hù)渣的像素點(diǎn)在整個(gè)圖像像素點(diǎn)所占比例大于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，圖像處理系統(tǒng)則判定需要添加保護(hù)渣。
[0027]作為優(yōu)選，步驟一中的圖像的灰度值計(jì)算公式為Gray = 0.30 X R+0.59 XG+0.11 XB，其中，Gray表示灰度值，R、G、B分別代表圖像中紅、綠、藍(lán)分量。
[0028]作為優(yōu)選，保護(hù)渣被熔融后圖像的灰度值發(fā)生改變，所述閾值設(shè)定為150±30。
[0029]作為優(yōu)選，采用圖像二值化的方法判斷圖像上的像素點(diǎn)是否為保護(hù)渣被熔融后形成的顏色。
[0030]作為優(yōu)選，所述標(biāo)準(zhǔn)值為30%。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供一種結(jié)晶器保護(hù)渣熔融狀況檢測(cè)裝置，包括
[0032]—圖像采集設(shè)備，用于實(shí)時(shí)拍攝保護(hù)渣形成圖像；
[0033]—電源，與圖像采集設(shè)備電路連接，用于給圖像采集設(shè)備提供電能；
[0034]—圖像處理系統(tǒng)，與圖像采集設(shè)備信號(hào)連接，并根據(jù)圖像采集設(shè)備拍攝的圖像計(jì)算保護(hù)渣的熔融狀況。
[0035]本發(fā)明還提供一種使用如上所述的結(jié)晶器保護(hù)渣熔融狀況檢測(cè)裝置的結(jié)晶器保護(hù)渣熔融狀況檢測(cè)方法，具體包括以下步驟:
[0036]步驟一:利用圖像采集設(shè)備拍攝結(jié)晶器上保護(hù)渣的圖像并傳輸至圖像處理系統(tǒng)，圖像處理系統(tǒng)計(jì)算圖像上的灰度值；
[0037]步驟二:設(shè)定保護(hù)渣被熔融后所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)灰度值的閾值，圖像上灰度值大于或者等于所述閾值的像素點(diǎn)被認(rèn)定為熔融的保護(hù)渣；
[0038]步驟三:對(duì)被認(rèn)定為熔融的保護(hù)渣的像素點(diǎn)在整個(gè)圖像像素點(diǎn)所占比例設(shè)定一標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)被認(rèn)定為熔融的保護(hù)渣的像素點(diǎn)在整個(gè)圖像像素點(diǎn)所占比例大于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，圖像處理系統(tǒng)則判定需要添加保護(hù)渣。
[0039]本發(fā)明提供的檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅需圖像采集設(shè)備和圖像處理系統(tǒng)即可