一種鋼包下渣檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及鋼鐵冶金自動化控制領(lǐng)域，旨在提供一種鋼包下渣檢測裝置。該種鋼包下渣檢測裝置用于轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行鋼包下渣檢測，包括系統(tǒng)控制單元、系統(tǒng)輔助控制單元、振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊、攝像機(jī)；所述系統(tǒng)控制單元包括工業(yè)級液晶顯示器、工控機(jī)、工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元；所述系統(tǒng)輔助控制單元包括下渣報警喇叭和報警燈、投入檢測開關(guān)、現(xiàn)場工業(yè)顯示器。本實用新型通過對振動信號和圖像信號進(jìn)行實時的信號處理，即可準(zhǔn)確監(jiān)測下渣，而無需其他輔助裝置，設(shè)備造價低，安裝方便，易于拆裝，適合鋼鐵企業(yè)的基本情況，便于推廣，且由于振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊、攝像機(jī)的安裝位置遠(yuǎn)離鋼水，所以傳感器和攝像機(jī)可以有較長的使用壽命。
【專利說明】一種鋼包下渲檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是關(guān)于鋼鐵冶金自動化控制領(lǐng)域，特別涉及一種鋼包下渣檢測裝置。【背景技術(shù)】
[0002]隨著市場競爭的加劇，各大鋼鐵公司已經(jīng)把目光集中在高端產(chǎn)品的研發(fā)上，對于優(yōu)質(zhì)品種鋼的生產(chǎn)，鋼包下渣檢測是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。許多公司為解決鋼包下渣預(yù)報問題，研究開發(fā)了多種鋼包下渣檢測技術(shù)。
[0003]基于紅外技術(shù)的鋼渣檢測系統(tǒng)能夠保證從出鋼過程開始實現(xiàn)精確、可靠的鋼渣檢測。目前只這一類系統(tǒng)經(jīng)常用在轉(zhuǎn)爐出鋼口的下渣檢測，在連鑄全保護(hù)澆注條件下，還不能應(yīng)用于鋼包到中間包的下渣檢測。其缺點是在檢測中鋼流不能被遮擋，如果用于鋼包到中間包的下渣檢測，則必須除去長水口，而這樣就會引起鋼水的二次氧化，所以目前一般不用于鋼包的下渣檢測，主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐出鋼口到鋼包的下渣檢測。
[0004]電磁感應(yīng)式下渣檢測系統(tǒng)被認(rèn)為是目前世界上比較先進(jìn)的下渣檢測系統(tǒng)，國外已有多家煉鋼廠采用該系統(tǒng)，并獲得較好冶金效果和經(jīng)濟(jì)效益。由于這類系統(tǒng)要對鋼包進(jìn)行改造，在鋼包底部埋入線圈，改造費用昂貴，而且由于工作環(huán)境溫度較高，線圈很容易損壞，平均每兩個月就要對所用鋼包底部的線圈、傳感器進(jìn)行更換，因此使用成本較高。
[0005]此外，利用超聲波進(jìn)行鋼水下渣檢測也是一種常用的方法。超聲波檢測法的原理是利用鋼包注流中有鋼渣和無鋼渣時超聲波發(fā)射、反射信號之間的差別來實現(xiàn)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(huán)境溫度高達(dá)1500°C左右，工作環(huán)境比較惡劣，制造和使用的費用較高，離工業(yè)應(yīng)用還有較長的一段距離。
[0006]通過感受機(jī)械操作臂的振動來檢測連鑄過程中的下渣，是一種間接監(jiān)測下渣的方法，十多年前就開始在實際澆注過程中被部分工人所采用。在鋼水澆注過程中，鋼水流經(jīng)長水口注入中間包時，鋼水沖擊長水口壁必定弓I起用來支撐長水口的機(jī)械操作臂振動。由于鋼渣比重只有鋼水比重的一半，浮在鋼水表面，在一包鋼水即將澆注完畢時，鋼渣才出現(xiàn)，此時由于鋼渣輕，粘度大，流動性也差，它對長水口壁的沖擊作用力減少，導(dǎo)致與之相連的機(jī)械操作臂的振動也減小。因而在澆注末期，工人可以用手感觸機(jī)械操作臂的振動，來判斷是否下渣，并決定是否關(guān)閉滑動水口。
[0007]但由于在鋼水澆注過程中，存在大量影響澆注結(jié)構(gòu)振動的因數(shù)，使得上述人工監(jiān)測方法有時難以奏效。主要原因是:
[0008]1、在鋼水澆注過程中，有時鋼水并不一定與長水口壁接觸而直接進(jìn)入中間包，導(dǎo)致機(jī)械操作臂的振動很小，使得人工很難分辨下渣時刻；
[0009]2、在一包鋼水澆注末期，有時會出現(xiàn)鋼水旋流而下的現(xiàn)象，此時鋼渣也會被卷入，帶有鋼渣的鋼流旋轉(zhuǎn)著與長水口壁不斷發(fā)生沖擊作用，從而導(dǎo)致機(jī)械操作臂的振動并不一定減小，人工根本無法分辨下洛。
[0010]這些方法在監(jiān)測機(jī)械操作臂振動的過程中，主要考察振動幅值的大小，而振動幅值的大小與滑動水口開度有直接關(guān)系。因此，這些方法在使用過程中，必須使水口開度大小保持不變。而在實際澆注時，在一包鋼水的澆注后期，要不斷的調(diào)節(jié)滑動水口開度，以保持中間包液面的穩(wěn)定。因此這樣的振動信號處理方法具有較大的局限性，難以滿足實際需要。
實用新型內(nèi)容
[0011]本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能夠在監(jiān)測分析水口操作臂振動信號同時，監(jiān)測中間包水口附近鋼水表面翻渣現(xiàn)象的下渣檢測裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的解決方案是:
[0012]提供一種鋼包下渣檢測裝置，用于轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行鋼包下渣檢測，所述鋼包下渣檢測裝置包括系統(tǒng)控制單元、系統(tǒng)輔助控制單元、振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊、攝像機(jī)；
[0013]所述系統(tǒng)控制單元包括工業(yè)級液晶顯示器、工控機(jī)、工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元，工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元通過電纜與系統(tǒng)輔助控制單元連接；所述工控機(jī)用于通過綜合處理分析振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊和攝像機(jī)獲得的信息進(jìn)行下渣判斷，并將下渣報警信號通過系統(tǒng)輔助控制單元進(jìn)行報警和顯示；所述工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元用于采集振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊的振動信號、攝像機(jī)的視頻信號，進(jìn)行投入檢測開關(guān)信號輸入和下渣報警信號的輸出處理；
[0014]所述系統(tǒng)輔助控制單元包括下渣報警喇叭和報警燈、投入檢測開關(guān)、現(xiàn)場工業(yè)顯示器，下渣報警喇叭和報警燈用于進(jìn)行報警和顯示，投入檢測開關(guān)用于獲取是否進(jìn)行下渣檢測的信號(由現(xiàn)場操作工控制)，現(xiàn)場工業(yè)顯示器是鋼包下渣檢測裝置的系統(tǒng)顯示主界面，用于顯示振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊的振動信號、攝像機(jī)的視頻信號的變化情況；
[0015]所述振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊安裝在轉(zhuǎn)爐的水口操作臂上遠(yuǎn)離長水口的一端，通過電纜依次與工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元和工控機(jī)相連接，振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊用于采集水口操作臂的振動信號，并經(jīng)過放大、濾波后形成有效的下渣振動信號；
[0016]所述攝像機(jī)通過電纜依次與工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元和工控機(jī)相連接，用于監(jiān)控轉(zhuǎn)爐的中間包水口的翻渣情況。
[0017]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述工控機(jī)中內(nèi)置了振動信號處理算法模塊，振動信號處理算法模塊通過高通濾波、低通濾波獲得下渣振動有效信號，然后將下渣振動有效信號進(jìn)行振動強(qiáng)度分析、頻譜分析后，與下渣信號特征值進(jìn)行比較，從而判斷是否下渣；所述下渣信號特征值是指由多次現(xiàn)場反復(fù)試驗獲得的標(biāo)準(zhǔn)值，用于進(jìn)行對比判斷是否下渣。
[0018]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述工控機(jī)中內(nèi)置了圖像信號處理算法模塊，圖像信號處理算法模塊通過處理算法(降噪、二值化等)將圖像信號轉(zhuǎn)換為翻渣圖像有效信號，然后通過翻渣圖像有效信號進(jìn)行數(shù)值統(tǒng)計分析，得出是否下渣的判斷。
[0019]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述工控機(jī)中內(nèi)置了開關(guān)量信號輸入和輸出模塊，開關(guān)量信號輸入和輸出模塊一方面通過工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元獲取外部投入檢測開關(guān)的輸入信號，用于啟動下渣處理判斷；另一方面，綜合振動信號處理算法模塊和圖像信號處理算法模塊的結(jié)果，產(chǎn)生下渣報警信號，控制工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元進(jìn)行輸出到系統(tǒng)輔助控制單元。
[0020]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊，采用內(nèi)部集成有放大電路的壓電式加速度傳感器。
[0021]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述攝像機(jī)采用CMOS攝像頭，并在攝像機(jī)的前端加裝有濾光裝置，濾光裝置用于衰減干擾波段可見光的強(qiáng)度。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0023]1、本實用新型只需在水口操作臂上安裝振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊，以及在中間包水口可視范圍內(nèi)安裝攝像機(jī)，通過對振動信號和圖像信號進(jìn)行實時的信號處理，即可準(zhǔn)確監(jiān)測下渣，而無需其他輔助裝置；
[0024]2、設(shè)備造價低，安裝方便，易于拆裝，適合鋼鐵企業(yè)的基本情況，便于推廣；
[0025]3、由于振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊、攝像機(jī)的安裝位置遠(yuǎn)離鋼水，所以傳感器和攝像機(jī)可以有較長的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型的系統(tǒng)功能構(gòu)架示意圖。
[0027]圖中的附圖標(biāo)記為:1鋼包；2中間包；3長水口 ；4水口操作臂；5振動傳感器及前級調(diào)理放大t吳塊；6攝像機(jī)；7系統(tǒng)輔助控制單兀；8系統(tǒng)控制單兀。
【具體實施方式】
[0028]首先需要說明的是，本實用新型涉及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，是計算機(jī)技術(shù)在鋼鐵冶金自動化控制領(lǐng)域的一種應(yīng)用。在本實用新型的實現(xiàn)過程中，會涉及到多個軟件功能模塊的應(yīng)用。 申請人:認(rèn)為，如在仔細(xì)閱讀申請文件、準(zhǔn)確理解本實用新型的實現(xiàn)原理和實用新型目的以后，在結(jié)合現(xiàn)有公知技術(shù)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以運用其掌握的軟件編程技能實現(xiàn)本實用新型。前述軟件功能模塊包括但不限于:振動信號處理算法模塊、圖像信號處理算法模塊、開關(guān)量信號輸入和輸出模塊等，凡本實用新型申請文件提及的均屬此范疇， 申請人:不再一一列舉。
[0029]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0030]圖1中的鋼包下渣檢測裝置包括系統(tǒng)控制單元8、系統(tǒng)輔助控制單元7、振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊5、攝像機(jī)6、附屬設(shè)備，用于轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行鋼包下渣檢測。
[0031]系統(tǒng)控制單元8是一臺室內(nèi)控制柜，包括工業(yè)級液晶顯示器、工控機(jī)、工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元，工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元通過電纜與系統(tǒng)輔助控制單元7連接。所述工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元用于采集振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊5的振動信號、攝像機(jī)6的視頻信號，進(jìn)行投入檢測開關(guān)信號輸入和下渣報警信號的輸出處理。所述工控機(jī)用于通過綜合處理分析振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊5和攝像機(jī)6獲得的信息進(jìn)行下渣判斷，并將下渣報警信號通過系統(tǒng)輔助控制單元7進(jìn)行報警和顯示。
[0032]工控機(jī)中內(nèi)置了振動信號處理算法模塊，振動信號處理算法模塊通過高通濾波、低通濾波獲得下渣振動有效信號，然后將下渣振動有效信號進(jìn)行振動強(qiáng)度分析、頻譜分析后，與已有的下渣信號特征值進(jìn)行比較，從而判斷是否下渣，該下渣特征值由多次現(xiàn)場反復(fù)試驗獲得。工控機(jī)中內(nèi)置了圖像信號處理算法模塊，圖像信號處理算法模塊通過處理算法(降噪、二值化等)將圖像信號轉(zhuǎn)換為翻渣圖像有效信號，然后通過翻渣圖像有效信號進(jìn)行數(shù)值統(tǒng)計分析，得出是否下渣的判斷。工控機(jī)中內(nèi)置了開關(guān)量信號輸入和輸出模塊，開關(guān)量信號輸入和輸出模塊一方面通過工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元獲取外部投入檢測開關(guān)的輸入信號，用于啟動下渣處理判斷；另一方面，綜合振動信號處理算法模塊和圖像信號處理算法模塊的結(jié)果，產(chǎn)生下渣報警信號，控制工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元進(jìn)行輸出到系統(tǒng)輔助控制單元7。
[0033]系統(tǒng)輔助控制單元7是鋼包下渣檢測裝置的前端顯示與控制構(gòu)件，包括下渣報警喇叭和報警燈、投入檢測開關(guān)、現(xiàn)場工業(yè)顯示器，下渣報警喇叭和報警燈用于進(jìn)行報警和顯示，投入檢測開關(guān)由現(xiàn)場操作工控制，用于獲取是否進(jìn)行下渣檢測的信號，現(xiàn)場工業(yè)顯示器是鋼包下渣檢測裝置的系統(tǒng)顯示主界面，用于顯示振動信號和視頻信號的變化情況。
[0034]振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊5是前端振動信號采集構(gòu)件，采用內(nèi)部集成有放大電路的壓電式加速度傳感器，安裝在轉(zhuǎn)爐的水口操作臂4上遠(yuǎn)離長水口 3的一端，通過電纜依次與工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元和工控機(jī)相連接。振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊5用于采集水口操作臂4的振動信號，并經(jīng)過放大、濾波后形成有效的下渣振動信號。
[0035]攝像機(jī)6是前端圖像信號采集構(gòu)件，采用CMOS攝像頭，前端加裝了濾光裝置，該裝置能夠衰減干擾波段可見光的強(qiáng)度。攝像機(jī)6安裝在中間包2水口可視范圍內(nèi)，并通過電纜依次與工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元和工控機(jī)相連接，用于監(jiān)控轉(zhuǎn)爐的中間包2水口的翻渣情況。
[0036]工作時，鋼水從鋼包I到中間包2的過程中，鋼水混著鋼渣通過長水口 3流到中間包2中，振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊5可以監(jiān)測垂直于水口操作臂4平面內(nèi)的兩個不同方向的振動加速度。在下渣后期，攝像機(jī)6能夠清晰地拍攝到中間包2水口位置的翻渣情況。系統(tǒng)控制單元8通過綜合處理和分析振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊5和攝像機(jī)6獲得的信息進(jìn)行下渣判斷，并將下渣報警通過系統(tǒng)輔助控制單元7進(jìn)行報警和顯示。
[0037]最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的具體實施例。顯然，本實用新型不限于以上實施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實用新型公開的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼包下渣檢測裝置，用于轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行鋼包下渣檢測，其特征在于，所述鋼包下渣檢測裝置包括系統(tǒng)控制單元、系統(tǒng)輔助控制單元、振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊、攝像機(jī)； 所述系統(tǒng)控制單元包括工業(yè)級液晶顯示器、工控機(jī)、工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元，工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元通過電纜與系統(tǒng)輔助控制單元連接；所述工控機(jī)用于通過綜合處理分析振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊和攝像機(jī)獲得的信息進(jìn)行下渣判斷，并將下渣報警信號通過系統(tǒng)輔助控制單元進(jìn)行報警和顯示；所述工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元用于采集振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊的振動信號、攝像機(jī)的視頻信號，進(jìn)行投入檢測開關(guān)信號輸入和下渣報警信號的輸出處理； 所述系統(tǒng)輔助控制單元包括下渣報警喇叭和報警燈、投入檢測開關(guān)、現(xiàn)場工業(yè)顯示器，下渣報警喇叭和報警燈用于進(jìn)行報警和顯示，投入檢測開關(guān)用于獲取是否進(jìn)行下渣檢測的信號，現(xiàn)場工業(yè)顯示器是鋼包下渣檢測裝置的系統(tǒng)顯示主界面，用于顯示振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊的振動信號、攝像機(jī)的視頻信號的變化情況； 所述振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊安裝在轉(zhuǎn)爐的水口操作臂上遠(yuǎn)離長水口的一端，通過電纜依次與工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元和工控機(jī)相連接，振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊用于采集水口操作臂的振動信號，并經(jīng)過放大、濾波后形成有效的下渣振動信號； 所述攝像機(jī)通過電纜依次與工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元和工控機(jī)相連接，用于監(jiān)控轉(zhuǎn)爐的中間包水口的翻渣情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼包下渣檢測裝置，其特征在于，所述工控機(jī)中內(nèi)置了振動信號處理算法模塊，振動信號處理算法模塊通過高通濾波、低通濾波獲得下渣振動有效信號，然后將下渣振動有效信號進(jìn)行振動強(qiáng)度分析、頻譜分析后，與下渣信號特征值進(jìn)行比較，從而判斷是否下渣；所述下渣信號特征值是指由多次現(xiàn)場反復(fù)試驗獲得的標(biāo)準(zhǔn)值，用于進(jìn)行對比判斷是否下渣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋼包下渣檢測裝置，其特征在于，所述工控機(jī)中內(nèi)置了圖像信號處理算法模塊，圖像信號處理算法模塊通過處理算法將圖像信號轉(zhuǎn)換為翻渣圖像有效信號，然后通過翻渣圖像有效信號進(jìn)行數(shù)值統(tǒng)計分析，得出是否下渣的判斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋼包下渣檢測裝置，其特征在于，所述工控機(jī)中內(nèi)置了開關(guān)量信號輸入和輸出模塊，開關(guān)量信號輸入和輸出模塊一方面通過工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元獲取外部投入檢測開關(guān)的輸入信號，用于啟動下渣處理判斷；另一方面，綜合振動信號處理算法模塊和圖像信號處理算法模塊的結(jié)果，產(chǎn)生下渣報警信號，控制工業(yè)現(xiàn)場處理控制單元進(jìn)行輸出到系統(tǒng)輔助控制單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼包下渣檢測裝置，其特征在于，所述振動傳感器及前級調(diào)理放大模塊,采用內(nèi)部集成有放大電路的壓電式加速度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼包下渣檢測裝置，其特征在于，所述攝像機(jī)采用CMOS攝像頭，并在攝像機(jī)的前端加裝有濾光裝置，濾光裝置用于衰減干擾波段可見光的強(qiáng)度。
【文檔編號】B22D11/18GK203725730SQ201420022246
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】李培玉, 王國春, 呂攀, 沈國振 申請人:杭州譜誠泰迪實業(yè)有限公司