RU2564178C2 - Method of determination of ignition moment during purging from top downward - Google Patents
Method of determination of ignition moment during purging from top downward Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564178C2 RU2564178C2 RU2012157724/02A RU2012157724A RU2564178C2 RU 2564178 C2 RU2564178 C2 RU 2564178C2 RU 2012157724/02 A RU2012157724/02 A RU 2012157724/02A RU 2012157724 A RU2012157724 A RU 2012157724A RU 2564178 C2 RU2564178 C2 RU 2564178C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converter
- radiation intensity
- neck
- exhaust hood
- images
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/4673—Measuring and sampling devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D21/00—Arrangement of monitoring devices; Arrangement of safety devices
- F27D21/02—Observation or illuminating devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к способу определения момента зажигания при продувке сверху, в частности в LD-процессе, в сталеплавильном конвертере, причем детектируется возникающее при зажигании излучение, которое выходит между горловиной конвертера и вытяжным колпаком, а также к соответствующему устройству.The invention relates to a method for determining the ignition moment when blowing from above, in particular in the LD process, in a steelmaking converter, the radiation that occurs when ignition is detected, which comes out between the neck of the converter and the exhaust hood, and also to a corresponding device.
Цель сталеплавильного производства состоит в получении стали, то есть сплавов железа с незначительным содержанием углерода и желательными свойствами, такими как твердость, коррозионная стойкость или формуемость.The purpose of steelmaking is to produce steel, i.e. iron alloys with a low carbon content and desirable properties such as hardness, corrosion resistance or formability.
В процессе продувки чугун рафинируют кислородом. Процесс окисления, который снижает содержание углерода (фришевание), в этом способе выделяет достаточное количество тепла, чтобы удерживать сталь в жидком состоянии, и поэтому подведение тепла в конвертеры извне не требуется. Процесс продувки может быть дополнительно подразделен на способ продувки сверху и способ донной продувки. К способам донной продувки относятся бессемеровский процесс, томасовский процесс, сыродутный горн и ранние доменные печи. Наиболее известным способом продувки сверху является ЛД-процесс.In the process of purging cast iron is refined with oxygen. The oxidation process, which reduces the carbon content (crushing), in this method generates a sufficient amount of heat to keep the steel in a liquid state, and therefore the supply of heat to the converters from the outside is not required. The purge process may be further subdivided into a top purge method and a bottom purge method. Bottom blowing methods include the Bessemer process, the Thomas process, the raw-furnace hearth and early blast furnaces. The most famous method of blowing from above is the LD process.
В процессе фирмы Линц-Донавитц (сокращенно LD-процессе) в LD-конвертер загружают металлический скрап и жидкий чугун и вносят шлакообразующую добавку. Через фурму на расплав вдувают кислород. При этом в стали выгорают нежелательные примесные элементы, такие как сера, фосфор, углерод и т.д., и переходят в дымовой газ или в шлак. Под воздействием выделяющегося при сгорании огромного количества тепла введенный скрап расплавляется, и соответственно добавлением скрапа и руды может быть уменьшена загрузка чугуна, и расплав может быть охлажден. Продолжительность продувки составляет между 10 и 20 минутами и выбирается так, чтобы обеспечивалось желательное обезуглероживание и выгорание нежелательных примесей, а также достигалась желательная конечная температура. Готовую сталь выпускают в разливочные ковши путем наклона резервуара конвертера. Сначала ванну жидкой стали с температурой более 1600ºС через выпускное отверстие выпускают в разливочный ковш, и после этого через край конвертера сливают шлак.In the process of the Linz-Donavitz company (for short, the LD process), metal scrap and molten iron are loaded into the LD converter and a slag-forming additive is added. Oxygen is blown through the lance onto the melt. At the same time, unwanted impurity elements, such as sulfur, phosphorus, carbon, etc., burn out in steel and pass into flue gas or into slag. Under the influence of the enormous amount of heat released during combustion, the scrap introduced is melted, and accordingly, the addition of scrap and ore can reduce the loading of cast iron, and the melt can be cooled. The purge duration is between 10 and 20 minutes and is selected so that the desired decarburization and burnout of undesirable impurities is ensured, and the desired final temperature is achieved. Finished steel is released into casting ladles by tilting the converter reservoir. First, a bath of liquid steel with a temperature of more than 1600 ° C is discharged through the outlet into the casting ladle, and then slag is drained from the edge of the converter.
Но горение в сталеплавильном конвертере начинается не сразу после начала вдувания кислорода, а, как правило, запаздывает на время от нескольких секунд до 90 секунд, чтобы затем самопроизвольно начаться в момент времени, который нельзя предварительно задать. Знание точного момента зажигания является очень важным, поскольку только после этого момента кислород вступает в реакцию с расплавом, и фактическая продолжительность этой реакции имеет решающее значение для проведения процесса и качества стали, в частности содержания в ней углерода. Наряду с другими параметрами момент зажигания позволяет управлять процессом дутья от начала до конца. Благодаря точному знанию момента зажигания может быть повышено качество стали, и отпадает необходимость в повторном вдувании кислорода (дополнительной продувке) или в повторном науглероживании (связанном с повторным введением серы). Улучшается воспроизводимость процесса продувки, что оказывает положительное влияние также на последующие этапы производственного цикла, такие как внепечная обработка стали.But combustion in the steelmaking converter does not start immediately after the start of oxygen injection, but, as a rule, it is delayed for a few seconds to 90 seconds, so that it starts spontaneously at a point in time that cannot be preset. Knowing the exact moment of ignition is very important, since only after this moment oxygen reacts with the melt, and the actual duration of this reaction is crucial for the process and the quality of the steel, in particular the carbon content in it. Along with other parameters, the ignition timing allows you to control the blast process from start to finish. Thanks to accurate knowledge of the ignition timing, the quality of the steel can be improved, and there is no need to re-blow oxygen (additional purge) or re-carbonize (associated with re-introduction of sulfur). The reproducibility of the purge process is improved, which also has a positive effect on the subsequent stages of the production cycle, such as after-furnace treatment of steel.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
До сих пор момент зажигания определялся оператором путем наблюдения за конвертером, и тем самым момент зажигания включался в процесс управления вручную. Однако однозначное различение вспышки оператором затрудняется как сильным выделением дыма и пыли, так и в равной мере неопытностью или возможной невнимательностью оператора.Until now, the ignition timing has been determined by the operator by monitoring the converter, and thus the ignition timing has been manually included in the control process. However, the unambiguous distinction of the flash by the operator is hampered by both the strong emission of smoke and dust, and equally by the inexperience or possible inattention of the operator.
Зажигание также детектируется автоматически косвенным путем измерения повышающейся температуры отходящего газа и, соответственно, трубопроводов для выпуска отходящего газа сталеплавильного конвертера. Но этот способ связан с запаздыванием во времени между фактическим моментом зажигания и регистрацией момента зажигания в пределах многих секунд, часто вплоть до 30 секунд. Такого рода запаздывающее определение момента зажигания все же является неблагоприятным для ведения процесса. Кроме того, момент зажигания может быть определен не совсем точно, а только приблизительно.Ignition is also detected automatically indirectly by measuring the rising temperature of the exhaust gas and, accordingly, the pipelines for exhausting the exhaust gas of the steelmaking converter. But this method is associated with a time delay between the actual moment of ignition and registration of the moment of ignition within many seconds, often up to 30 seconds. Such a delayed determination of the ignition timing is still unfavorable for the process. In addition, the ignition timing can not be determined exactly, but only approximately.
Для определения момента зажигания может быть привлечено также тепловое расширение головки фурмы (с помощью тензорезистора). Однако это обусловливает большие технические затраты и обеспечивает лишь запаздывающее определение момента зажигания.To determine the ignition timing, the thermal expansion of the lance head (using a strain gauge) can also be involved. However, this leads to high technical costs and provides only a delayed determination of the ignition moment.
Из описания изобретения к патенту АТ 299283 В для точного определения момента зажигания известно измерение яркости пламени с использованием фотоэлемента, то есть в более широком смысле электронной лампы.From the description of the invention to patent AT 299283 B, for measuring the exact moment of ignition, it is known to measure the brightness of the flame using a photocell, that is, in the broader sense of an electronic lamp.
Согласно патентному документу АТ 299283 В, фотоэлемент размещен своей оптической осью горизонтально примерно в 10 см над верхним краем горловины конвертера так, что он при открытом кожухе дымохода детектирует то излучение, которое возникает между верхним краем выпускного отверстия конвертера (горловины конвертера) и нижним краем кожуха дымохода (вытяжного колпака). Фотоэлемент теперь отрегулирован так, что его отпирающий ток появляется при температуре визируемых реакционных газов свыше около 1100ºС, предпочтительно примерно 1200ºС, и тем самым представляет момент зажигания. Отпирающий ток фотоэлемента вызывает срабатывание дозирования предварительно заданного «металлургического» количества кислорода.According to patent document AT 299283 B, the photocell is placed with its optical axis horizontally about 10 cm above the upper edge of the neck of the converter so that it, when the chimney is open, detects radiation that occurs between the upper edge of the outlet of the converter (neck of the converter) and the lower edge of the casing chimney (exhaust hood). The photocell is now adjusted so that its unlocking current appears at a temperature of the reaction gases sighted above about 1100 ° C, preferably about 1200 ° C, and thus represents the ignition moment. The unlocking photocell current triggers the dispensing of a predetermined “metallurgical” amount of oxygen.
Недостаток способа согласно патентному документу АТ 299283 В состоит в том, что он выдает только единственное значение, которое для надежного определения зажигания в процессе продувки сверху часто является недостаточным. Фотоэлемент мог бы также срабатывать от случайной помехи, например, от отдельных искр вблизи фотоэлемента, хотя собственно зажигания кислорода еще не произошло.The disadvantage of the method according to patent document AT 299283 B is that it gives out only one value, which is often insufficient to reliably determine the ignition in the process of blowing from above. The photocell could also be triggered by random interference, for example, from individual sparks near the photocell, although the actual ignition of oxygen has not yet occurred.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Поэтому задача изобретения состоит в представлении способа, который обеспечивает надежное определение момента зажигания, в котором привлекается не только измеренная величина излучения, которое возникает между горловиной конвертера и вытяжным колпаком.Therefore, the objective of the invention is to provide a method that provides a reliable determination of the ignition moment, in which not only the measured value of the radiation that occurs between the neck of the converter and the exhaust hood is involved.
Задача решена тем, что не раньше (поскольку, кроме того, при известных условиях еще ярко горят другие пламена, не имеющие отношения к зажиганию) начала кислородного дутья (а именно, по достижении известной величины расхода потока кислорода) делаются многочисленные, следующие друг за другом во времени снимки одной и той же области между горловиной конвертера и вытяжным колпаком с помощью датчика, который содержит многочисленные, в каждом случае соответствующие одной точке изображения фотодиоды, предпочтительно с помощью CCD-формирователя видеосигналов (прибора с зарядовой связью, ПЗС), на основе измеренной фотодиодами интенсивности излучения определяется профиль изменения интенсивности излучения во времени, и тот момент, в который достигается предопределенный рост интенсивности излучения, регистрируется как момент зажигания.The problem was solved in that not earlier (since, in addition, under certain conditions, other flames that are not related to ignition still burn brightly) the beginning of oxygen blasting (namely, upon reaching a known value of the oxygen flow rate), numerous, one after another in time, images of the same region between the neck of the converter and the exhaust hood using a sensor that contains numerous photodiodes, in each case corresponding to one image point, preferably using a CCD former in deosignalov (Charge Coupled Device, CCD), photodiodes based on the measured radiation intensity profile is determined by the emission intensity changes over time and the moment at which the growth reached a predetermined radiation intensity is recorded as the ignition timing.
Прежде всего в многочисленных циклах эксплуатации выясняется определенная интенсивность излучения в качестве граничного значения, превышение которого соответствует моменту зажигания. Но для регистрации момента зажигания предусматривается применение не только известного значения интенсивности излучения. Так, при наличии многочисленных последовательных значений (соответственно средних значений, смотри ниже) интенсивности излучения рассчитывается наклон кривой интенсивностей излучения, и определенный наклон устанавливается как граничное значение, которое соответствует моменту зажигания. Для этого рассчитывается разность измеренных значений интенсивности излучения между двумя не следующими друг за другом, а, например, разделенными интервалом в 1 секунду последовательными значениями. Когда эта разность значений (дельта) превышает предварительно установленное граничное значение, которое типично для зажигания, это непосредственно дает момент зажигания. При определении момента зажигания с помощью наклона кривой или соответственно измерения разности обеспечивается меньшее запаздывание, так как нужно выжидать всего лишь по меньшей мере одно из «n» измеренных до сих пор значений интенсивности излучения, причем «n» представляет число значений, которые определены («окончательная интенсивность излучения или уровень яркости»). Но это запаздывание всегда является несколько меньшим, чем то, которое имеет место в традиционных способах.First of all, in numerous operation cycles, a certain radiation intensity is determined as a boundary value, the excess of which corresponds to the ignition moment. But for recording the ignition moment, it is envisaged to use not only the known value of the radiation intensity. So, in the presence of numerous successive values (respectively, average values, see below) of the radiation intensity, the slope of the radiation intensity curve is calculated, and a certain slope is set as a boundary value that corresponds to the moment of ignition. For this, the difference between the measured values of the radiation intensity is calculated between two successive values that are not consecutive, but, for example, separated by an interval of 1 second. When this difference (delta) exceeds a preset limit value that is typical of ignition, this directly gives the ignition timing. When determining the ignition moment using the slope of the curve or, accordingly, measuring the difference, a smaller delay is ensured, since only at least one of the “n” values of the radiation intensity measured so far must be waited for, and “n” represents the number of values that are determined (“ final radiation intensity or brightness level ”). But this delay is always somewhat less than that which takes place in traditional methods.
Необходимые для соответствующего изобретению способа фотодиоды представляют собой полупроводниковые диоды, которые посредством внутреннего фотоэффекта преобразуют видимый свет, но в зависимости от исполнения также инфракрасное (ИК), ультрафиолетовое (УФ) или рентгеновское излучение, в электрический ток. Каждый фотодиод датчика соответствует одной точке изображения, или пикселю, датчика и тем самым точке изображения, или пикселю, снятого изображения.The photodiodes required for the method according to the invention are semiconductor diodes, which convert visible light by means of an internal photoelectric effect, but depending on the design, also infrared (IR), ultraviolet (UV) or X-ray radiation, into electric current. Each sensor photodiode corresponds to one image point, or pixel, of the sensor, and thereby the image point, or pixel, of the captured image.
CCD-формирователь видеосигналов представляет собой сенсор, который собран из так называемых CCD-элементов (приборов с зарядовой связью). CCD-формирователи видеосигналов состоят главным образом из матрицы (реже из одного ряда) светочувствительных фотодиодов, которые называются пикселями, или точками изображения. Они могут быть прямоугольными, квадратными или многоугольными, с кромками длиной от менее 3 мкм до более 20 мкм. Чем больше площадь пикселя, тем выше светочувствительность и динамический диапазон CCD-сенсора, однако тем меньшим является, при равной величине датчика, разрешение изображения.The CCD video driver is a sensor that is assembled from the so-called CCD elements (charge-coupled devices). CCD video shapers mainly consist of a matrix (less often of one row) of photosensitive photodiodes called pixels or image points. They can be rectangular, square or polygonal, with edges ranging in length from less than 3 microns to more than 20 microns. The larger the pixel area, the higher the photosensitivity and dynamic range of the CCD sensor, but the smaller, with an equal sensor size, the image resolution.
CCD-формирователи видеосигналов могут быть изготовлены как для длин волн в видимом диапазоне, так и для ближней инфракрасной, УФ- и рентгеновской областей спектра. Тем самым спектр для особых вариантов применения расширяется от 0,1 пм до около 1,1 мкм. Дополнительным преимуществом являются их широкий диапазон спектральной чувствительности, их высокий динамический диапазон (следовательно, способность одновременно регистрировать очень слабоосвещенные и очень яркие области изображения), и тот факт, что содержащаяся в изображении информация выдается в цифровой форме, что, например, является преимуществом в фотометрии (измерении яркости) и при применении в обстоятельно разработанных методах обработки изображений. Цифровые (CCD) камеры, которые собраны из CCD-формирователей видеосигналов и оптической системы, могут дистанционно управляться при использовании в промышленности и автоматически сохранять изображения на носителях информации. Последующая обработка изображений частично производится уже в алгоритме сортировки CCD-элемента, чтобы быстрее считывать представляющую интерес область изображения (по-английски: интересующая область изображения, ROI).CCD video signal conditioners can be manufactured both for wavelengths in the visible range and for the near infrared, UV, and X-ray spectral regions. Thus, the spectrum for special applications extends from 0.1 pm to about 1.1 μm. An additional advantage is their wide range of spectral sensitivity, their high dynamic range (therefore, the ability to simultaneously register very poorly lit and very bright areas of the image), and the fact that the information contained in the image is transmitted digitally, which, for example, is an advantage in photometry (measuring brightness) and when used in elaborate image processing methods. Digital (CCD) cameras, which are assembled from CCD-shapers of video signals and an optical system, can be remotely controlled when used in industry and automatically save images on storage media. Subsequent image processing is partially carried out already in the sorting algorithm of the CCD element in order to quickly read the image region of interest (in English: image region of interest, ROI).
Однако наряду с CCD-формирователями видеосигналов могут быть также использованы другие сенсоры, которые действуют на основе фотодиодов. Например, существует так называемый активный формирователь сигналов изображения (APS, активно-пиксельный датчик), который представляет собой полупроводниковый детектор для измерения света, выполненный по технологии CMOS (КМОП, комплементарный металлоксидный полупроводник), и поэтому часто называется CMOS-сенсором. Благодаря применению технологии CMOS можно встроить в кристалл с датчиком дополнительные функции, например, такие как контроль экспозиции, корректирование контраста или аналого-цифровое преобразование.However, along with CCD-shapers of video signals, other sensors that operate on the basis of photodiodes can also be used. For example, there is the so-called active imaging sensor (APS, active-pixel sensor), which is a semiconductor detector for measuring light, made using CMOS technology (CMOS, complementary metal oxide semiconductor), and therefore is often called a CMOS sensor. Thanks to the use of CMOS technology, additional functions can be integrated into the crystal with the sensor, for example, such as exposure control, contrast correction or analog-to-digital conversion.
Датчик на основе технологии Digital Pixel System (DPS, цифровая система пикселей) представляет собой формирователь видеосигналов, который основывается на принципах CMOS-сенсоров, однако благодаря специальной технике многократной выборки имеет значительно расширенный динамический диапазон и во многих случаях явственно улучшенное отношение «сигнал-шум» сравнительно с традиционными датчиками. Кроме того, при подходящих условиях освещения достижимы скорости съемки с частотой кадров до 10000 в секунду.A sensor based on Digital Pixel System technology (DPS, a digital pixel system) is a video signal shaper that is based on the principles of CMOS sensors, but thanks to a special multiple sampling technique, it has a significantly expanded dynamic range and in many cases a clearly improved signal-to-noise ratio Compared to traditional sensors. In addition, under suitable lighting conditions, shooting speeds of up to 10,000 frames per second are achievable.
Согласно изобретению, датчик направлен на область между горловиной конвертера и вытяжным колпаком, и - как только начинается кислородное дутье, и в результате чего происходит зажигание - непрерывно происходит съемка изображений и их сохранение. Все время выполняется съемка одной и той же области. С помощью программы обработки изображений по каждому снятому изображению определяется интенсивность излучения в отображенной в нем области между горловиной конвертера и вытяжным колпаком. Если достигнутую интенсивность излучения нанести на график по оси времени, то можно видеть ход изменения интенсивности излучения во времени. Если единожды, так сказать при инициализации способа, была определена та интенсивность излучения, при которой происходит зажигание, то тогда в полученном графике изменения интенсивности излучения во времени нужно искать только лишь это значение интенсивности излучения. Тогда соответствующий этой интенсивности излучения момент времени является моментом зажигания. Поскольку после зажигания интенсивность излучения относительно быстро возрастает, моментом зажигания считается тот момент времени, ранее которого изменение интенсивности излучения во времени происходит с определенным, заранее выясненным наклоном кривой (смотри выше).According to the invention, the sensor is aimed at the area between the neck of the converter and the exhaust hood, and - as soon as oxygen blowing begins, and as a result of ignition, the images are continuously shot and stored. The whole area is taken all the time. Using the image processing program for each captured image, the radiation intensity is determined in the area displayed between the neck of the converter and the exhaust hood. If the achieved radiation intensity is plotted along the time axis, then you can see the course of the change in radiation intensity over time. If once, as it were, during the initialization of the method, the radiation intensity at which ignition occurs was determined, then in the obtained graph of the change in the radiation intensity over time, it is only necessary to search for this value of the radiation intensity. Then the moment of time corresponding to this radiation intensity is the ignition moment. Since the radiation intensity increases relatively quickly after ignition, the moment of ignition is considered to be the moment of time before which the change in radiation intensity in time occurs with a certain, previously ascertained slope of the curve (see above).
Как оказалось, предпочтительным является выбор датчика, который преимущественно регистрирует видимый свет, например, в виде CCD-камеры. Такие камеры - в отличие от тепловизионных камер - представлены на рынке в широком ассортименте и также выдают желательную информацию об интенсивности излучения (максимальная мощность излучения, которой соответствует специфическая длина волны, с ростом температуры сдвигается от ИК-области по направлению к видимой области → закон смещения Вина). Для обеспечения того, что в CCD-камеру не попадет никакое инфракрасное излучение, и тем самым датчик будет защищен от воздействия теплового излучения, перед датчиком может быть установлен ИК-заграждающий фильтр. Когда датчик работает в области видимого света, он может быть использован также вне моментов зажигания как камера для наблюдения.As it turned out, it is preferable to choose a sensor that mainly detects visible light, for example, in the form of a CCD camera. Such cameras - unlike thermal imaging cameras - are available on the market in a wide assortment and also provide desirable information on the radiation intensity (the maximum radiation power, which corresponds to a specific wavelength, shifts from the infrared region towards the visible region with increasing temperature → the law of displacement Guilt). In order to ensure that no infrared radiation enters the CCD camera and thus protects the sensor from thermal radiation, an IR-cut filter can be installed in front of the sensor. When the sensor operates in the visible light region, it can also be used outside the ignition timing as a surveillance camera.
Регистрируемые датчиком изображения в лучшем случае должны охватывать весь зазор между краем горловины конвертера и краем вытяжного колпака. Например, может быть предусмотрено, что апертурный угол объектива отрегулирован так, что по возможности виден весь зазор между горловиной конвертера и вытяжным колпаком, но хотя бы по меньшей мере 50% этой области, предпочтительно от середины зазора.At best, images recorded by the sensor should cover the entire gap between the edge of the neck of the converter and the edge of the exhaust hood. For example, it can be provided that the aperture angle of the lens is adjusted so that the entire gap between the neck of the converter and the exhaust hood is visible, but at least at least 50% of this area, preferably from the middle of the gap.
Согласно изобретению, чувствительность датчика в способе отрегулирована так, что снятое перед кислородным дутьем изображение, то есть когда зажигание еще наверняка не произошло, по возможности не имеет никакой засветки, то есть является почти черным. Это может быть сделано, к примеру, посредством диафрагменного числа (= диафрагма почти закрыта), и/или более коротким времени экспозиции камеры (с электронным затвором). Из этих соображений диафрагма объектива должна устанавливаться либо вручную, либо при автоматических объективах с ирисовой диафрагмой должна быть предусмотрена специальная электрическая схема, с помощью которой автоматическое регулирование диафрагмы отключается на промежуток времени определения зажигания.According to the invention, the sensitivity of the sensor in the method is adjusted so that the image taken before oxygen blasting, that is, when the ignition has not yet occurred, possibly has no illumination, that is, it is almost black. This can be done, for example, by means of an aperture value (= aperture is almost closed) and / or a shorter exposure time of the camera (with electronic shutter). For these reasons, the aperture of the lens should be set either manually or with automatic lenses with an iris diaphragm, a special electrical circuit must be provided, with which automatic iris control is disabled for the duration of the ignition detection.
Датчик должен был включать точки изображения числом по меньшей мере 10000. Например, он мог бы включать поле изображения из 480 на 640 точек, или (в случае аналоговых камер) 768×576 пикселей, согласно стандарту PAL, чего было бы вполне достаточно.The sensor should have included image points of at least 10,000. For example, it could include an image field of 480 by 640 pixels, or (in the case of analog cameras) 768 × 576 pixels, according to the PAL standard, which would be quite enough.
Соответствующий изобретению способ согласно пункту 1 патентной формулы предусматривает, что на одно изображение выбирается только определенное число самых светлых точек изображения между горловиной конвертера и вытяжным колпаком, соответственно 0,1-1%-ной доле области между горловиной конвертера и вытяжным колпаком (ROI), и по нему путем усреднения определяется интенсивность излучения между горловиной конвертера и вытяжным колпаком.The method according to the invention according to
Для расчета интенсивности излучения в каждом случае значащим является только зазор между горловиной конвертера и вытяжным колпаком, поскольку в любом случае только излучение, которое выходит из этого зазора, позволяет сделать вывод о произошедшем зажигании. Соответственно этому, для определения интенсивности излучения привлекается только этот зазор, точнее говоря, та часть зазора, которая отображается на изображении. Часть зазора, которая отображается на изображении, тем самым, по существу, представляет собой так называемую «интересующую область изображения» (ROI), которая привлекается для последующей оценки изображения. Поэтому в принципе для точек изображения или, соответственно, пикселей потребовалось быть отсортировать только значения интенсивности излучения или, соответственно, градации серой шкалы пикселей.To calculate the radiation intensity in each case, only the gap between the neck of the converter and the exhaust hood is significant, since in any case only the radiation that leaves this gap allows us to conclude that the ignition has occurred. Accordingly, to determine the radiation intensity, only this gap is involved, more precisely, that part of the gap that is displayed on the image. The portion of the gap that is displayed on the image, thereby essentially representing the so-called "image area of interest" (ROI), which is involved for the subsequent evaluation of the image. Therefore, in principle, for image points or, respectively, pixels, it was necessary to sort only the values of the radiation intensity or, accordingly, the gradation of the gray scale of the pixels.
Однако в указанном варианте исполнения для определения интенсивности излучения используются не все пиксели, а только определенное число самых светлых пикселей. Как правило, выбирают только столько самых светлых пикселей, которые представляют 0,1-1% области между горловиной конвертера и вытяжным колпаком, то есть зазора. Например, когда датчик имеет число точек изображения или, соответственно, пикселей, 480 на 640, и из них примерно пятая часть соответствует области ROI (при использовании широкоугольных объективов - целесообразно для наблюдения помимо фаз зажигания - область изображения охватывает гораздо больше, чем только зазор между конвертером и колпаком), тогда для определения интенсивности излучения могли бы быть выбраны только 100 самых светлых пикселей зазора, причем это следует понимать только как ориентировочное значение, поскольку число самых светлых пикселей регулируется как переменный параметр. Значения интенсивности излучения или, соответственно, градации серой шкалы самых светлых пикселей усредняются, и тем самым определяется среднее значение интенсивности излучения или, соответственно, уровня яркости для этого изображения. Это повторяется для каждого снятого изображения, и результат интенсивности излучения или, соответственно, уровня яркости наносится на график по оси времени, причем в качестве данного момента времени используется момент времени съемки изображения.However, in this embodiment, not all pixels are used to determine the radiation intensity, but only a certain number of the brightest pixels. As a rule, only so many brightest pixels are selected, which represent 0.1-1% of the area between the neck of the converter and the exhaust hood, i.e. the gap. For example, when the sensor has the number of image points or, respectively, pixels, 480 by 640, and approximately one fifth of them correspond to the ROI area (when using wide-angle lenses - it is advisable to observe in addition to the ignition phases - the image area covers much more than just the gap between converter and cap), then only 100 of the brightest pixels of the gap could be selected to determine the radiation intensity, and this should be understood only as an indicative value, since the number of the brightest x pixels is regulated as a variable parameter. The values of the radiation intensity or, correspondingly, the grayscale of the lightest pixels are averaged, and this determines the average value of the radiation intensity or, accordingly, the brightness level for this image. This is repeated for each captured image, and the result of the radiation intensity or, correspondingly, the brightness level is plotted on the graph along the time axis, and the image capture time is used as the given moment in time.
Для получения по возможности равномерного профиля кривой интенсивности излучения во времени может быть предусмотрено, что интенсивность излучения усредняется по многочисленным, следующим друг за другом изображениям, в частности по меньшей мере пяти изображениям, или же через промежуток времени максимум в две секунды. Было показано, что особенно в начале кислородного дутья возникают лишь отдельные искры, которые вскоре опять гаснут. Соответственно этому, в изображении могут быть различимыми особенно светлые точки изображения, но оказываются более темными относительно них в последующих изображениях. Если бы при этом изображения затем подвергались последующей обработке без усреднения рассчитанных градаций серой шкалы, то по отдельному изображению с особенно светлыми точками изображения (например, вблизи объектива оказалась раскаленная искра или кратковременный язык пламени) уже получалось бы превышение значения интенсивности излучения для зажигания вдуваемого кислорода (соответственно, особенно резкий подъем кривой изменения интенсивности излучения во времени), тогда как последующие более темные изображения давали бы интенсивность излучения ниже значения, соответствующего зажиганию вдуваемого кислорода (соответственно, особенно резкое снижение кривой изменения интенсивности излучения во времени). Поэтому целесообразно так выравнивать кривую интенсивности излучения, чтобы получалась непрерывно возрастающая кривая, с помощью которой тогда можно однозначно определить момент зажигания.In order to obtain as uniform a profile of the radiation intensity curve as possible over time, it can be provided that the radiation intensity is averaged over multiple consecutive images, in particular at least five images, or after a maximum of two seconds after a period of time. It was shown that, especially at the beginning of the oxygen blast, only individual sparks arise, which soon go out again. Accordingly, especially bright points of the image may be distinguishable in the image, but appear darker relative to them in subsequent images. If the images were then subjected to subsequent processing without averaging the calculated grayscale, then for a separate image with especially bright image points (for example, a glowing spark or a short flame tongue appeared near the lens), the radiation intensity for igniting injected oxygen would already be exceeded ( accordingly, a particularly sharp rise in the curve of changes in the radiation intensity over time), while subsequent darker images would give an intense awn radiation below a value corresponding to the ignition of the injected oxygen (respectively, especially sharp decline curve changes over time of radiation intensity). Therefore, it is advisable to align the radiation intensity curve so that a continuously increasing curve is obtained, with the help of which then the ignition moment can be uniquely determined.
Соответствующая изобретению съемка изображений заканчивается самое позднее тогда, когда вытяжной колпак опустился на горловину конвертера. Поскольку тогда зазор между вытяжным колпаком и горловиной конвертера закрывается, и изображения уже более не имеют отношения к зажиганию. Разумеется, съемка изображений может быть настроена и на уже более ранний срок, например, когда посредством значений интенсивности излучения, определенных с помощью соответствующего изобретению способа, уже был выяснен момент зажигания, и был подтвержден по повышению известной температуры отходящего газа в дымоходе. Конечно, дополнительные изображения могут регистрироваться еще и после достижения момента зажигания или после опускания вытяжного колпака, чтобы выяснять и, соответственно, отслеживать другие, имеющие отношение к процессу события.The imaging according to the invention ends at the latest when the exhaust hood has lowered onto the neck of the converter. Since then the gap between the exhaust hood and the neck of the converter is closed, and the images are no longer related to ignition. Of course, the shooting of images can be adjusted to an even earlier period, for example, when the ignition timing has already been ascertained by means of the radiation intensity values determined using the method of the invention and has been confirmed by increasing the known temperature of the exhaust gas in the chimney. Of course, additional images can be recorded even after reaching the ignition moment or after lowering the exhaust hood in order to find out and, accordingly, track other events related to the process.
Соответствующее изобретению устройство для исполнения способа включает камеру с датчиком, который содержит многочисленные фотодиоды, предпочтительно с CCD-формирователем видеосигналов, причем камера своей оптической осью направлена на зазор между горловиной конвертера и вытяжным колпаком, а также вычислительное устройство для обработки изображений с камеры, причем вычислительное устройство запрограммировано так, что оно на основе зарегистрированной датчиком интенсивности излучения определяет профиль изменения интенсивности излучения во времени, и тот момент времени, в который достигается предварительно заданное повышение интенсивности излучения, регистрирует как момент зажигания, причем на каждом изображении выбирается только определенное число самых светлых точек изображения между горловиной конвертера и вытяжным колпаком, соответствующее 0,1-1%-ной доле области между горловиной конвертера и вытяжным колпаком, и из них путем усреднения выводится значение интенсивности излучения между горловиной конвертера и вытяжным колпаком, и причем интенсивность излучения усредняется по многочисленным, следующим друг за другом изображениям, в частности по меньшей мере по пяти изображениям, или же через промежуток времени максимум в две секунды.According to the invention, a device for executing the method includes a camera with a sensor, which contains numerous photodiodes, preferably with a CCD-driver of video signals, the camera with its optical axis directed to the gap between the neck of the converter and the exhaust hood, as well as a computing device for processing images from the camera, and computing the device is programmed so that on the basis of the radiation intensity registered by the sensor, it determines the profile of the change in the radiation intensity changes in time, and that moment in time at which a predetermined increase in the radiation intensity is achieved is recorded as the ignition moment, and on each image only a certain number of the brightest points of the image between the neck of the converter and the exhaust hood is selected, corresponding to 0.1-1% - the fraction of the area between the neck of the converter and the hood, and from them by averaging the value of the radiation intensity between the neck of the converter and the hood is derived, and the intensity is radiated i is averaged over multiple, consecutive images, in particular at least five images, or after a time interval with a maximum of two seconds.
Вычислительное устройство связано с системой управления производственным процессом сталеплавильного конвертера и сообщает момент зажигания системе управления производственным процессом или, соответственно, регулирующему устройству (PLC, программируемому логическому контроллеру).The computing device is connected to the production process control system of the steelmaking converter and reports the ignition timing to the production process control system or, accordingly, to the control device (PLC, programmable logic controller).
В простейшем случае камера может быть установлена на защитном ограждении сталеплавильного конвертера. Чтобы защитить ее от сильного воздействия теплового излучения от сталеплавильного конвертера и от нагревания защитным ограждением в результате теплопроводности, может быть предусмотрено, что камера заключена в охлаждаемый корпус, причем охлаждение может производиться водой, воздухом или азотом. Кроме того, следует принимать во внимание, что обзорное отверстие объектива должно поддерживаться малым (с диаметром около 5 мм). Кроме того, следует использовать так называемый объектив типа «игольное ушко» (камера-обскура). Для того чтобы пыль, дым, искры или огонь не попадали в корпус через обзорное отверстие на объектив и камеру, эта область перед камерой может поддерживаться чистой в результате продувания азотом или воздухом. Дополнительно может быть предусмотрено, что корпус перед объективом камеры имеет крышку с пневматическим или ручным приводом в форме заслонки или задвижки. Благодаря этому в перерывах между двумя процессами зажигания камера может быть защищена от излучения и загрязнения.In the simplest case, the camera can be mounted on the protective fence of the steelmaking converter. In order to protect it from the strong influence of thermal radiation from the steelmaking converter and from heating with a protective fence as a result of thermal conductivity, it may be provided that the chamber is enclosed in a cooled case, and cooling may be carried out with water, air or nitrogen. In addition, it should be taken into account that the viewing hole of the lens must be kept small (with a diameter of about 5 mm). In addition, a so-called “needle eye” lens (pinhole camera) should be used. In order to prevent dust, smoke, sparks or fire from entering the body through the viewing hole on the lens and camera, this area in front of the camera can be kept clean by blowing it with nitrogen or air. Additionally, it may be provided that the housing in front of the camera lens has a cover with pneumatic or manual actuator in the form of a shutter or shutter. Due to this, in between the two ignition processes, the camera can be protected from radiation and pollution.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУРBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Изобретение будет разъяснено на примерах с привлечением схематических фигур, а также с помощью изображений и графика.The invention will be explained with examples using schematic figures, as well as using images and graphics.
Фиг.1 показывает вид сбоку в разрезе сталеплавильного конвертера с датчиком.Figure 1 shows a sectional side view of a steelmaking converter with a sensor.
Фиг.2 показывает вид сбоку в разрезе сталеплавильного конвертера с датчиком, встроенным в защитное ограждение (так называемый кессон).Figure 2 shows a sectional side view of a steelmaking converter with a sensor integrated in a protective fence (a so-called caisson).
Фиг.3 показывает снятое датчиком изображение.Figure 3 shows the image taken by the sensor.
Фиг.4 показывает последовательность изображений зазора между вытяжным колпаком и горловиной конвертера.Figure 4 shows a sequence of images of the gap between the exhaust hood and the neck of the converter.
Фиг.5 показывает график с временным профилем интенсивности излучения и другими технологическими параметрами.Figure 5 shows a graph with a time profile of radiation intensity and other technological parameters.
Фиг.6 показывает фрагмент из фиг.5.Fig.6 shows a fragment of Fig.5.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯMODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION
На фиг.1 представлен сталеплавильный конвертер 1, в котором находится подвергаемая рафинированию завалка, а именно скрап и кусковой чугун 2, а также жидкий чугун 3. Над горловиной конвертера, к которой сталеплавильный конвертер 1 суживается снизу вверх, размещен дымоход 4 для отходящих газов. Дымоход 4 для отходящих газов охвачен вытяжным колпаком 5, который может опускаться и, соответственно, подниматься вдоль показанного двойной стрелкой 6 направления. Он служит для уплотнения горловины конвертера и для задерживания свежей газовой смеси во время фришевания. Поднимаемая и опускаемая фурма 7 введена в сталеплавильный конвертер 1 через отверстие 8 канала 4 для отходящих газов.Figure 1 shows the
Фурма 7 опускается от положения Н2, в котором фурма 7 обозначена сплошными линиями, и где подача кислорода еще не начата, до рабочего положения Н1. Уже незадолго до достижения рабочего положения Н1 открывается подача кислорода, и поступает необходимый для дутья кислород 9. Фурма 7 дополнительно опускается в то время, как кислород 9 выходит из сопла, вплоть до достижения рабочего положения Н1, которое обозначено штрихпунктирной линией. Это можно также распознать по фиг.5, где положение фурмы 7 представлено кривой 32, и величина расхода потока кислорода изображена кривой 34. По достижении рабочего положения Н1 должно произойти зажигание, когда нет никакой задержки зажигания. Однако, когда зажигание запаздывает вследствие выступающего наружу скрапа или тому подобного, вытекает количество кислорода, которое не участвует в реакции фришевания, и это непременно должно учитываться.The
Как только происходит зажигание, из сталеплавильного конвертера 1 поднимаются реакционные газы 10, которые преимущественно состоят из монооксида углерода (СО). Тогда вытяжной колпак 5, как показано на фиг.1, открывается так, что через зазор между вытяжным колпаком 5 и сталеплавильным конвертером 1 и, соответственно, его горловиной конвертера поступает так называемый подсасываемый воздух 11. Монооксид углерода в реакционных газах 10 сгорает в воздухе. Начатое зажиганием горение углерода из чугуна во вдуваемом кислороде образует светящиеся белым цветом пламена и, соответственно, газы.As soon as ignition occurs,
Датчик/камера 14 закреплены на расстоянии от 1 до 3 метров посредством окружающего их корпуса 23 на защитном ограждении сталеплавильного конвертера 1, а именно так, что их оптическая ось 12 направлена в зазор между вытяжным колпаком 5 и сталеплавильным конвертером 1 и, соответственно, его горловиной конвертера.The sensor /
Датчик 14 выполнен как CCD- или CMOS-формирователь видеосигналов, который дает только значения градаций серого цвета (черно-белый CCD-формирователь видеосигналов). Могут быть использованы также цветные видеокамеры, изображение с которых затем с помощью пакета программ преобразуется в изображения с оттенками серого цвета. Перед датчиком установлен объектив 13, который вместе с датчиком составляет камеру. Раскрытие диафрагмы объектива, а также время экспозиции датчика камеры могут регулироваться. А именно, лучше всего было бы так, что изображение, снятое перед началом кислородного дутья, то есть когда зажигание наверняка еще не произошло, не имеет никакой засветки, то есть является черным. Это дает то преимущество, что пиксель только тогда достигает насыщения, когда интенсивность излучения фактически происходит от горячего пламени, как это должно иметь место лишь после зажигания. Пламена чаще всего также присутствуют уже перед зажиганием, только они не достигают такой яркости, как при зажигании.The
Видеосигналы датчика 14 по проводу 19 передаются на вычислительное устройство 20, которое обрабатывает и оценивает их. Это может быть вычислительное устройство, которое специально предназначено только для обработки и оценки изображений и которое при этом далее передает полученные данные, в частности момент зажигания, на центральный компьютер системы управления. Но вычислительное устройство 20 может также представлять собой центральный компьютер, который, в дополнение к своим другим задачам, производит обработку и оценку изображений и использует полученные данные для управления процессом, например, для регулирования подачи кислорода в сталеплавильный конвертер 1 или для перемещения вытяжного колпака 5.The video signals of the
На вычислительное устройство 20 также могут передаваться результаты измерения температуры в корпусе 23, поскольку оно тоже следит за охлаждением корпуса воздухом или водой. В дополнение оно исполняет управление открыванием и закрыванием заслонки 26. Соответственно этому, от вычислительного устройства 20 по проводу 18 передаются управляющие сигналы на камеру для регулирования времени экспозиции и отверстия диафрагмы.The temperature measurement results in the
Корпус 23 охлаждается, причем регулирование подачи 24 и отведения 25 охлаждающего средства может выполняться собственным регулятором или вычислительным устройством 20 на основе измерений температуры корпуса 23. Кроме того, может быть предусмотрено, что объектив 13 и, соответственно, крышка объектива 13 поддерживаются в чистоте продувочным воздухом (не показано). Величина расхода потока охлаждающего средства и давление воздуха для продувания воздухом контролируются непрерывно, чтобы иметь возможность немедленно выявлять сбой в работе.The
Для защиты камеры дополнительно предусмотрена механическая задвижка 26, которая установлена перед корпусом 23 и имеет пневматический или ручной привод. Задвижка 26 может быть закрыта вне рабочего режима датчика 14 или, соответственно, составленной им камеры, чтобы защитить камеру от теплового воздействия или разбрызгиваемого шлака. Приведение задвижки в действие может выполняться оператором вручную или же автоматически центральным компьютером системы управления. На фиг.1 также изображено электропитание 21, 22 датчика 14 камеры.To protect the camera, a
На фиг.2 представлен вид в разрезе установки из фиг.1, где корпус 23 встроен в так называемый кессон 29. Там с помощью платформы 31 открывается доступ к корпусу 23 и, соответственно, камере. Кодовым номером 30 позиции обозначена одна сторона двустворчатых так называемых ворот кессона, которые открываются для процесса загрузки. Во время процесса дутья защитное ограждение полностью закрыто, что требует встраивания камеры согласно фиг.2.Figure 2 presents a sectional view of the installation of figure 1, where the
На фиг.3 представлено снятое датчиком 14 изображение, причем здесь зажигание уже произошло. Верхняя темная область изображения представляет вытяжной колпак 5 или, соответственно, крышку кессона 29, нижняя темная область изображения представляет сталеплавильный конвертер 1 или, соответственно, его горловину конвертера. Зазор между вытяжным колпаком и горловиной конвертера по большей части ярко освещен. Это также представляет собой участок изображения, который имеет решающее значение для определения момента зажигания. Поэтому для последующих расчетов привлекается также только прямоугольный участок изображения, который отображает бóльшую часть содержащегося в изображении зазора. Этот участок изображения обозначается как «интересующая область изображения» (ROI) 15.Figure 3 presents the image taken by the
Прежде чем кислород поступит через фурму 7, при необходимости задвижка 26 открывается так, что при начале процесса дутья, где затем кислород через фурму вдувается в сталеплавильный конвертер 1, в каждом случае излучение/свет уже может попадать на датчик 14 через объектив 13. Первые изображения в показанной на фиг.4 последовательности изображений, которые были сняты до процесса дутья, соответственно этому почти полностью являются черными.Before oxygen enters through the
Начиная самое позднее с кислородного дутья (например, при величине расхода потока кислорода >100 Нм3/мин), затем непрерывно снимаются изображения, например, здесь по 10 изображений в секунду (снимки с частотой 100 м/с). Одновременно при необходимости время экспозиции камеры и отверстие диафрагмы переводятся в надлежащее стационарное состояние регулировки (затемненное изображение). Начало съемки может быть также предварительно задано центральным компьютером, который запускает начало съемки с включением подачи кислорода на фурму 7, или по достижении определенной величины расхода потока кислорода. Время экспозиции, в зависимости от величины раскрытия диафрагмы, варьирует главным образом в диапазоне между 1/1000 секунды и 1/50000 секунды. В качестве дополнительного условия для фактического зажигания принимается то, что задается необходимая минимальная величина расхода потока кислорода.At the latest from oxygen blowing (e.g., at a value of the oxygen flow rate> 100 Nm 3 / min), then continuously shot images, e.g., here 10 images per second (pictures with a frequency of 100 m / s). At the same time, if necessary, the exposure time of the camera and the aperture are transferred to the appropriate stationary adjustment state (darkened image). The start of the survey can also be pre-set by the central computer, which starts the start of the survey with the inclusion of the oxygen supply to the
На фиг.4, начиная с 8-ого изображения (второй ряд сверху, правое изображение), уже различимы пиксели, достигшие насыщения. С этого момента, однако не позже 11-ого изображения, может быть зафиксировано фактическое зажигание.In Fig. 4, starting from the 8th image (second row from above, right image), pixels that have already reached saturation are already distinguishable. From this moment, however no later than the 11th image, the actual ignition can be recorded.
Из каждого снятого изображения вычислительным устройством 20 из интересующей области 15 изображения для всех изображений, состоящей из одинаковых точек изображения, выбирается та сотня точек изображения или, соответственно, пикселей, которые являются самым светлыми. Значения их интенсивности излучения или, соответственно, градации серого цвета усредняются, и среднее значение их интенсивности излучения или, соответственно, градации серого цвета регистрируется как первоначальное значение серого цвета зазора в момент съемки изображения. Эта первоначальная интенсивность излучения или, соответственно, это значение серого цвета усредняется с первоначальными интенсивностями излучения или, соответственно, значениями серого цвета четырех предшествующих во времени изображений. Также проводится усреднение по пяти следующим друг за другом изображениям, что при 10 изображениях в секунду соответствует усреднению в течение полусекундного периода времени. Рассчитанное из усреднения пяти изображений значение фиксируется и сохраняется как окончательная интенсивность излучения или как окончательное значение серого цвета зазора на момент съемки изображения.From each captured image by the
Эти расчеты выполняются в поточном режиме во время реального процесса дутья.These calculations are performed in line mode during the real blast process.
Полученные соответствующим изобретению способом изображения зазора между горловиной конвертера и вытяжным колпаком, а также временной профиль кривой значений серого цвета также могут непрерывно и в режиме реального времени выводиться на монитор на пульте управления. Благодаря этому оператор также может с помощью изображений и, соответственно, явного возрастания значения серого цвета распознать момент зажигания. Результат является более точным, чем при непосредственном наблюдении зазора оператором, так как датчик находится ближе к сталеплавильному конвертеру, чем мог бы располагаться оператор, и к тому же кривая значений серого цвета позволяет производить общий обзор хода процесса в этом решающем промежутке времени.Obtained by the method of the invention images of the gap between the neck of the converter and the exhaust hood, as well as the time profile of the gray value curve, can also be continuously and in real time displayed on the monitor on the control panel. Thanks to this, the operator can also recognize the moment of ignition using images and, accordingly, a clear increase in the value of gray. The result is more accurate than when the operator directly observed the gap, since the sensor is closer to the steelmaking converter than the operator could be located, and the gray color curve allows a general overview of the process in this critical period of time.
Чтобы иметь возможность определить момент зажигания с помощью соответствующего изобретению способа, датчик и, соответственно, образованная им камера должны быть однажды откалиброваны: при этом с использованием камеры снимаются изображения и, как описано выше, определяются окончательные интенсивности излучения. При этом принимается во внимание то, что окончательные интенсивности излучения перед зажиганием имеют почти нулевое значение (это соответствует почти черному изображению) и после зажигания, по меньшей мере частично, достигают насыщения. Также возможно непрерывное проведение тонкой калибровки по ходу процесса, для чего корректируется чувствительность (затемнение) в зависимости от температуры отходящих газов в дымоходе 4 для отходящих газов. В зависимости от состава фактической загрузки сталеплавильного конвертера и, соответственно, скрапа многие загрузки загораются сразу после того, как был загружен чугун. При использовании влажного скрапа дополнительно выделяется водород, который легко воспламеняется или даже может вызвать взрывы.In order to be able to determine the ignition timing using the method according to the invention, the sensor and, accordingly, the camera formed by it must be calibrated once: images are taken using the camera and, as described above, the final radiation intensities are determined. In this case, it is taken into account that the final radiation intensities before ignition are almost zero (this corresponds to an almost black image) and after ignition, at least partially, they reach saturation. It is also possible to continuously conduct fine calibration during the process, for which sensitivity (dimming) is adjusted depending on the temperature of the exhaust gases in the
Если известна та интенсивность излучения или, соответственно, наклон кривой интенсивности, которая соответствует как раз моменту зажигания, то при текущем исполнении соответствующего изобретению способа изображения должны сниматься так долго, пока не будет получено изображение, окончательная интенсивность излучения в котором соответствует интенсивности излучения при зажигании или превышает ее, или, соответственно, окончательная интенсивность излучения в котором находится в определенном соотношении с предшествующими изображениями (согласно выявленному наклону кривой при произошедшем зажигании), или же превышает это соотношение. Еще лучше было бы также сверх того сделать дополнительные изображения, чтобы определенно удостовериться, что интенсивности излучения не снизились опять, или наклон опять не уменьшился. При этом могут быть оставлены без внимания кратковременные преходящие резкие понижения интенсивности, обусловленные сильным выделением дыма.If the radiation intensity or, accordingly, the slope of the intensity curve that corresponds to the instant of ignition is known, then with the current execution of the method of the invention, the images should be taken so long until an image is obtained, the final radiation intensity in which corresponds to the radiation intensity during ignition or exceeds it, or, accordingly, the final radiation intensity in which is in a certain ratio with previous images (according to the detected slope of the curve during ignition), or exceeds this ratio. It would be even better to take additional images in addition to definitely make sure that the radiation intensities did not decrease again, or the slope did not decrease again. In this case, short-term transient sharp decreases in intensity due to strong smoke emission can be ignored.
На фиг.5, помимо всего прочего, представлено изменение во времени измеренных датчиком 14 и определенных соответствующим изобретению способом значений интенсивности излучения, правда, при иной загрузке, нежели указанная на фиг.4 и тем самым не подлежащей непосредственному сравнению с ней. Основополагающие изображения были сняты через равные промежутки времени (10 изображений в секунду). С вертикальной осью (0...1000) соотнесены многие дополнительные измеренные значения, все из которых получены от уже описанных измерительных устройств установки, и должны быть предоставлены в распоряжение эксплуатационнику установки (по меньшей мере величина расхода потока кислорода и температура отходящих газов), чтобы автоматически начинать съемку, а также выявлять зажигание, и иметь возможность останавливать съемку.Figure 5, among other things, shows the time variation of the radiation intensity values measured by the
Кривая 16 представляет, как описано выше, выявленную первоначальную интенсивность излучения отдельных изображений (интенсивности и, соответственно, значения серого цвета, усредненные по 100 самым светлым пикселям интересующей области 15 изображения). Съемка изображений и тем самым также расчет значений для этой кривой в этом случае начинается при величине расхода потока кислорода >100 Нм3/мин. После начала съемки засветка датчика поначалу является еще очень высокой, вследствие чего в этот момент времени проявляется пик на кривой. Однако во время съемки первых изображений засветка снижается. Хорошо видно, что кривая в области возрастания имеет высокие всплески, которые доходят до половины области значений серого цвета. Поэтому первоначальные интенсивности излучения и, соответственно, значения серого цвета изображения усредняют с соседними по времени изображениями, как описано выше. Полученные при этом (выше обозначенные как «окончательные» интенсивности излучения) значения интенсивности излучения представлены в кривой 17. Она имеет более равномерный профиль, и при превышении порогового значения (например, 70%) при данных дополнительных условиях (в том числе минимальной величине расхода потока кислорода) фиксирует сигнал о зажигании. Положение вытяжного колпака 5 представлено кривой 35, в этом случае, согласно фиг.5, вытяжной колпак начинает опускаться примерно на 18 секунд позже, в момент времени около 8:48:16. При выявлении зажигания по соответствующему изобретению способу он мог бы быть опущен уже 18 секундами ранее, что, в свою очередь, обеспечивало бы преимущество в том, что уже в этот момент времени газообразный СО, который в противном случае выгорал в подсасываемом через зазор воздухе, мог бы быть получен обратно как горючий газ для другого процесса (максимальная регенерация газообразного СО).
На фиг.6 представлена только интенсивность излучения из фиг.5 для того момента времени, где происходит зажигание.Figure 6 presents only the radiation intensity from figure 5 for the point in time where the ignition occurs.
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙLIST OF CONVENTIONS
1 Сталеплавильный конвертер1 Steelmaking converter
2 Скрап и кусковой чугун2 Scrap and lump cast iron
3 Жидкий чугун3 Liquid cast iron
4 Дымоход для отходящих газов4 Chimney for exhaust gases
5 Вытяжной колпак5 exhaust hood
6 Направление опускания и, соответственно, подъема вытяжного колпака 56 Direction of lowering and, accordingly, raising the
7 Фурма7 Lance
8 Отверстие для фурмы 78
9 Кислород9 Oxygen
10 Реакционные газы10 Reaction gases
11 Подсос воздуха11 Air leaks
12 Оптическая ось12 Optical axis
13 Объектив13 Lens
14 Датчик14 Sensor
15 Интересующая область изображения15 Image area of interest
16 Кривая интенсивности излучения16 radiation intensity curve
17 Кривая усредненной интенсивности излучения17 Curve of averaged radiation intensity
18 Провод для управляющих сигналов от вычислительного устройства 2018 Wire for control signals from the
19 Провод для видеосигналов к вычислительному устройству 2019 Wire for video signals to
20 Вычислительное устройство20 Computing device
21 Электропитание21 Power Supply
22 Электропитание22 Power Supply
23 Корпус23 Housing
24 Подача охлаждающего средства24 Coolant supply
25 Отведение охлаждающего средства25 Coolant drain
26 Заслонка26 damper
2727
28 Расстояние оптической оси 12 от горловины конвертера28 The distance of the
29 Защитное заграждение (кессон)29 Security fence (caisson)
30 Ворота кессона 2930
31 Платформа31 Platform
32 Положение фурмы 732 Position of the
33 Температура отходящих газов (ºС)33 Flue gas temperature (ºС)
34 Расход потока кислорода (Нм3/мин)34 Oxygen flow rate (Nm 3 / min)
35 Положение вытяжного колпака 535 Position of the
Н1 Рабочее положение фурмы 7N 1 Working position of the
Н2 Положение фурмы 7 перед началом подачи кислородаH 2 The position of the
Claims (14)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT9112010A AT509866B1 (en) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | METHOD FOR DETERMINING THE TIME OF IGNITION IN THE INFLATION METHOD |
| ATA911/2010 | 2010-06-02 | ||
| PCT/EP2011/057672 WO2011151143A2 (en) | 2010-06-02 | 2011-05-12 | Method for determining the time of ignition in the top-blowing process |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012157724A RU2012157724A (en) | 2014-07-20 |
| RU2564178C2 true RU2564178C2 (en) | 2015-09-27 |
Family
ID=44626745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012157724/02A RU2564178C2 (en) | 2010-06-02 | 2011-05-12 | Method of determination of ignition moment during purging from top downward |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2576846B1 (en) |
| CN (1) | CN102906281B (en) |
| AT (1) | AT509866B1 (en) |
| RU (1) | RU2564178C2 (en) |
| WO (1) | WO2011151143A2 (en) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102692271B (en) * | 2012-06-14 | 2014-05-07 | 中国气象科学研究院 | Sky visible light images based direct solar radiation intensity measurement method and device |
| CN102721988B (en) * | 2012-06-14 | 2014-09-03 | 中国气象科学研究院 | Sunshine duration measuring method based on sky visible-light images |
| UA113614C2 (en) | 2013-02-14 | 2017-02-27 | METHOD OF OPERATION OF OXYGEN PRODUCTION COMPANY IN METALLURGICAL CAPACITY AND MEASUREMENT SYSTEM FOR DETERMINATION OF USED DURING SIGNIFICANCE | |
| EP3002342A1 (en) | 2014-09-30 | 2016-04-06 | Primetals Technologies Austria GmbH | Method and device for determining the time of ignition in an oxygen blowing method |
| EP3002341A1 (en) | 2014-09-30 | 2016-04-06 | Primetals Technologies Austria GmbH | Method and device for determining the time of ignition in an oxygen blowing method |
| DE102014222788A1 (en) * | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Sms Group Gmbh | Method and device for regulating the pressure in the exhaust duct of a converter |
| EP3620542B1 (en) * | 2017-06-30 | 2022-01-05 | JFE Steel Corporation | Converter operation monitoring method and converter operation method |
| JP6954262B2 (en) * | 2018-12-28 | 2021-10-27 | Ｊｆｅスチール株式会社 | How to operate the converter |
| CN109897929A (en) * | 2019-03-18 | 2019-06-18 | 共享智能铸造产业创新中心有限公司 | Cast iron sandwich technique nodularization time automated collection systems and its working method |
| CN111753691B (en) * | 2020-06-15 | 2024-01-02 | 上海电气集团股份有限公司 | Method, equipment and system for detecting and controlling gasification furnace |
| CN113106191A (en) * | 2021-05-21 | 2021-07-13 | 广西金智信息科技有限公司 | Intelligent fire watching device for steelmaking converter based on image recognition |
| DE102021004593A1 (en) | 2021-09-10 | 2023-03-16 | Promecon Process Measurement Control Gmbh | Metallurgical melting furnace and method for determining the amount of heteromolecular gas |
| CN119103879B (en) * | 2024-10-16 | 2025-09-23 | 常州市新创智能科技有限公司 | Pre-oxidation furnace flame detection method and system based on infrared imaging |
| CN119555868A (en) * | 2024-11-20 | 2025-03-04 | 天津大学 | Single particle stale garbage ignition optical diagnosis system and method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3528800A (en) * | 1966-02-14 | 1970-09-15 | Leeds & Northrup Co | Optimized blowing control for basic oxygen furnaces |
| US3591296A (en) * | 1967-04-13 | 1971-07-06 | Nippon Kokan Kk | Apparatus for measuring slopping and spitting conditions of steel-making furnace |
| AT299283B (en) * | 1969-04-08 | 1972-06-12 | Voest Ag | Process for controlling the operation of oxygen inflation processes |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI79623C (en) * | 1986-10-16 | 1990-01-10 | Imatran Voima Oy | DETAILED DESCRIPTION OF THE AID. |
| JPH0598335A (en) * | 1991-10-09 | 1993-04-20 | Nkk Corp | Method for predicting slopping in converter |
| US6175676B1 (en) * | 1999-02-23 | 2001-01-16 | Bethlehem Steel Corporation | Fiber optic sensor and method of use thereof to determine carbon content of molten steel contained in a basic oxygen furnace |
| JP4439991B2 (en) * | 2004-04-30 | 2010-03-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Hot spot radiation measuring method and apparatus |
| CN101698896B (en) * | 2009-09-28 | 2013-01-30 | 南京理工大学 | Fusion of Furnace Mouth Radiation Information for On-line Endpoint Control of Steelmaking |
-
2010
- 2010-06-02 AT AT9112010A patent/AT509866B1/en not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-05-12 RU RU2012157724/02A patent/RU2564178C2/en active
- 2011-05-12 WO PCT/EP2011/057672 patent/WO2011151143A2/en not_active Ceased
- 2011-05-12 CN CN201180026997.2A patent/CN102906281B/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-05-12 EP EP11723340.3A patent/EP2576846B1/en not_active Not-in-force
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3528800A (en) * | 1966-02-14 | 1970-09-15 | Leeds & Northrup Co | Optimized blowing control for basic oxygen furnaces |
| US3591296A (en) * | 1967-04-13 | 1971-07-06 | Nippon Kokan Kk | Apparatus for measuring slopping and spitting conditions of steel-making furnace |
| AT299283B (en) * | 1969-04-08 | 1972-06-12 | Voest Ag | Process for controlling the operation of oxygen inflation processes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102906281A (en) | 2013-01-30 |
| EP2576846A2 (en) | 2013-04-10 |
| WO2011151143A3 (en) | 2012-04-19 |
| EP2576846B1 (en) | 2014-12-17 |
| RU2012157724A (en) | 2014-07-20 |
| CN102906281B (en) | 2014-06-04 |
| AT509866A4 (en) | 2011-12-15 |
| WO2011151143A2 (en) | 2011-12-08 |
| AT509866B1 (en) | 2011-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2564178C2 (en) | Method of determination of ignition moment during purging from top downward | |
| KR100370228B1 (en) | System and method for minimizing slag carryover during the production of steel | |
| EP0922774B1 (en) | System and method for minimizing slag carryover during the tapping of a BOF converter in the production of steel | |
| KR101223104B1 (en) | Method and apparatus for monitoring an operation of iron ＆ steel-making furnace | |
| JP4580466B2 (en) | Hot metal temperature detection method and blast furnace operation method using the same | |
| JPH04252925A (en) | Method and apparatus for measuring temperature | |
| CN106795573A (en) | Method and apparatus for determining the ignition time point during oxygen blowing | |
| RU2090814C1 (en) | Method of restoration of damaged refractory lining of furnace and device for realization of this method (versions) | |
| JP2016030850A (en) | Converter discharge flow determination device, converter discharge flow determination method, molten iron pretreatment method and operation method of converter pretreatment | |
| Viale et al. | Application of on-line infrared thermography in steel making industry | |
| JP2006126062A (en) | Method and apparatus for measuring temperature of molten metal | |
| ES2904862T3 (en) | Flame image analysis for furnace combustion control | |
| WO2020212782A1 (en) | Method to control exhaust fumes aspiration during a steelmaking process | |
| JP4542471B2 (en) | Measuring method and measuring device for blast furnace outlet diameter | |
| JP2017191023A (en) | Profile measuring apparatus of blast furnace burden | |
| JP2000321143A (en) | Furnace temperature measurement device | |
| JPH07140400A (en) | Monitor device for inside of blast furnace | |
| UA49344C2 (en) | A method of a heating station burning through determination | |
| JP2003121243A (en) | Method for measuring layer height in waste melting furnace, waste melting furnace, and method of operating waste melting furnace | |
| MXPA00000559A (en) | System and method for minimizing slag carryover during the production of steel | |
| MXPA98003203A (en) | System and method for minimizing the cutting content during the cover of a basic oxygen oven converter in the production of ac |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160803 |