[发明专利]基于远程红外监测的精炼铝用量控制方法

摘要

本发明公开了一种基于远程红外监测的精炼铝用量控制方法，方法从两个方向，对钢流表面通过的钢渣进行监测，含有自动判断出钢与出钢结束的功能，根据对出钢过程中流到钢包中的钢渣连续统计，出钢结束时，根据统计到的钢渣重量，准确计算实际精炼中需要加入的铝重量，该数据可作为下阶段设备，如喂丝机的输入数据，或直接指示操作工人进行备料，达到准确控制精炼用铝量的目的。

主权项

1.一种基于远程红外监测的精炼铝用量控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：（1）通过热像仪A与热像仪B获取当前时刻的两个热图像样本，分别记为DIBA与DIBB，热像仪A与热像仪B的安装位置成镜面对称，钢流从热像仪A与热像仪B之间垂直穿过，选用热像仪的工作波段需为8~14微米，拍摄速率不小于25帧每秒，输出图像的分辨率记为，式中以表示图像宽度，表示图像高度，单位为像素，要求不小于320，不小于240；（2）判断当前转炉是否为出钢状态，包括以下子步骤；（3）考察时间间隔以前转炉是否处于出钢状态，如果是，判断当前时刻为转炉出钢完成时刻，统计计算本次出钢出现的钢渣总重量为，单位公斤，式中意义为当前时刻为第次采样统计时刻，表征本次出钢过程总共发生的采样统计总数，相邻两个采样统计时间间隔为，进入步骤5，如果否，判断当前为非出钢时刻的延续，返回步骤1；（4）根据步骤3得到的钢渣重量计算本炉次精炼所需要的铝量为，输出计算结果到给料设备控制本炉次精炼所添加的铝量，式中为每吨钢水的含氧量，由现场化验室根据钢样化验给出相应数据，为钢水重量，单位吨，由钢包称重系统获得，为每公斤钢渣消耗的铝量，单位为公斤铝每公斤钢渣，该值取多次实测的平均值，一般使用厂方既有的经验值；（5）考察时间间隔以前转炉是否处于非出钢状态，如果是，判断当前时刻为起始钢渣统计时刻，令=1，完成步骤6到步骤20后返回步骤1，如果否，判断当前时刻为出钢时刻的延续，令，完成步骤6到步骤20后返回步骤1；（6）对本次采集的图像DIBA，进行罗伯特边缘计算，DIBA内任一点灰度函数为，对图像DIBA内所有像素点进行边缘计算，得到边缘图像EDIBA，其任一点灰度函数记为，式中为交叉梯度算子，常数5为实验经验值，图像EDIBA中，边缘点灰度值为1，非边缘点灰度值为0；（7）在边缘图像EDIBA内，找寻钢流的左边界，及右边界，单位像素；（8）根据步骤7的结果，因图像DIBB与DIBA为同一时刻的两幅相对的图像，其各自钢流边缘成镜面对称关系，则图像DIBB的左边界为，右边界为，单位像素；在边缘图像EDIBA内，在钢流左右边界范围内，找寻钢流的上边界与下边界，单位像素；（10）根据步骤9的结果，因图像DIBB与DIBA为同一时刻的两幅相对的图像，其各自钢流边缘成镜面对称关系，则DIBB与DIBA钢流的上下边界一致，上边界为，下边界为，单位像素；（11）根据步骤7中计算结果，确定图像DIBA中，钢流的柱截面圆心的横坐标为，根据步骤8中的计算结果，确定图像DIBB中，钢流的柱截面圆心的横坐标为，单位均为像素；（12）根据步骤10及步骤11中计算的结果，确定图像DIBA及DIBB中，钢流的水平中心线纵坐标均为，单位为像素；（13）参照圆柱体体积公式，计算钢流的垂直速度为，单位米每秒，式中为单位时间内流出钢水的重量，单位吨每秒，由测重系统测量单位时间间隔内钢包重量变化的差值获得，为钢水的体密度，为钢流柱直径，通过测量出钢口内径获得，单位米；（14）根据步骤13的计算结果，计算在采样时间间隔内，钢流在垂直方向上的移动距离，单位米，换算为像素单位有，式中含义为图像上一个像素点对应的实际物理长度，单位米每像素，该参数由探测器的焦距，探元尺寸及安装距离决定，算式为；（15）结合步骤7、步骤12及步骤14的计算结果，设定图像DIBA内的考察范围（图2），范围记为符号，要求范围内任一点的横坐标与纵坐标需同时满足不等式与不等式，单位像素；（16）结合步骤8、步骤12及步骤14的计算结果，设定图像DIBB内的考察范围（图2），范围记为符号，要求范围内任一点的横坐标与纵坐标需同时满足不等式与不等式，单位像素；（17）考察当前图像DIBA内，在范围内的所有像素点，计算范围内出现的实际钢渣面积，单位平方米；（18）考察当前图像DIBB内，在范围内的所有像素点，计算范围内出现的实际钢渣面积，单位平方米，；（19）由步骤17及步骤18的结果，及图像DIBA与图像DIBB的镜面关系计算当前时刻在钢流柱高度范围内出现实际钢渣面积为，单位平方米，式中意义为当前时刻为第次采样统计时刻，表征本次出钢过程总共发生的采样统计总数，相邻两个采样统计时间间隔为；（20）计算当前时刻出现的钢渣重量为，式中为钢渣在某一粘度级别下的面密度，单位公斤每平方米，在使用中由用户在现场炼钢结束后根据钢渣粘度等级选定，该参数的获得可通过在出钢后对不同粘度级别的钢渣进行称重，并根据在出钢阶段时所统计对应的在钢流上出现的钢渣面积来测算，计算公式为，式中为钢渣称量重量，单位公斤，为出钢阶段钢流上出现的钢渣面积，单位平方米。