[发明专利]基于热图像的转炉出钢下渣预判及控制方法

摘要

本发明公开了一种基于热图像的转炉出钢下渣预判及控制方法，该方法提供出钢的下渣与判断，即在大量夹渣出现前，通过连续图像处理，计算钢流速度，推算钢水距离出钢口液面高度，来对大量夹渣情况进行预判，通过通知操作人员提前对转炉进行相应的操作，来解决由于转炉电机响应延时带来的部分钢渣无法控制的问题。

主权项

1.一种基于热图像的转炉出钢下渣预判及控制方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）决策是否需要下渣预判处理；（2）采集连续两帧钢流热图像DIB1和DIB2，两幅图像采样时间间隔为，要求，热图像要求为8~14微米波段远红外热图像，图像中钢流要求为垂直流向；（3）在采集第二帧钢流热图像DIB2的同时，采集转炉炉位角度信号，记为当前炉位角度，含义为连续两帧钢流热图像采集事件发生瞬间，转炉炉体所处于的炉位角度；（4）使用罗伯特边缘算法对图像DIB1进行处理，生成DIB1的边缘图像EDIB1，EDIB1内任意像素点的灰度级表示为函数；（5）使用罗伯特边缘算法对图像DIB2进行处理，生成DIB2的边缘图像EDIB2，EDIB2内任意像素点的灰度级表示为函数；（6）确定图像内钢流的上边界坐标，为LUP()，其为当前炉位角度的函数，用以标记出钢口与钢流的分界线在图像上的纵坐标随炉位角度的变化；（7）确定图像内钢流的下边界坐标LDOWN，其为图像上钢包口与钢流分界的纵坐标，为一个测绘常数；（8）设假设垂直位移dis，分别计算各dis对应的假设垂直位移图像MDIB1 [dis]，其任一点灰度函数记为，其中假设垂直位移的含义为假设图像EDIB1中的钢流在时间间隔内向下位移为dis；（9）计算每个假设垂直位移图像MDIB1[dis]与EDIB2内移动钢流图像的灰度值绝对差值和，移动钢流的含义为所考察的钢流为EDIB1内移动过来的钢流，不得包括从出钢口新出现的钢流信息，本处灰度值绝对差值和的含义为移动钢流区域内，两图像所有对应点灰度值绝对差值的统计和；（10）考察所有假设垂直位移dis条件下，计算得到的灰度值绝对差值和，参考图像物体位移的判别方法，考虑钢流的不规则性及自由落体的非匀速，实际采用取最小的个所对应的dis值求平均来估算钢流中心在垂直方向上的平均位移，算式表达为，像素单位，式中表达的含义为序列中的第n小值，表示第n小值对应的dis值，值需根据实际效果进行调试，根据实验经验数据，一般在左右进行适量增减可获得满意效果；（11）将钢流中心在垂直方向上的平均位移从像素单位转化为公尺单位，算式为，式中，为探测器安装到钢流距离，单位米，为探测器镜头焦距，单位米，为探测器焦平面上单个探元尺寸，单位米，焦平面上一个探元对应图像上一个像素，探元大小表示为一个的正方形；（12）计算图像中钢流段的高度，已知钢流活动区域上界为LUP()，钢流活动区域下界为LDOWN，钢流段的高度为，式中，，含义与步骤11中同；由步骤12的结果计算钢流中心距离出钢口的高度为总钢流段高度的一半，记为；（14）根据步骤11计算的钢流中心在垂直方向上的平均位移，估算钢流中心在垂直方向上的速度为，单位米每秒，为选用探测器的采样时间间隔；（15）根据自由落体理论，根据步骤14计算得到的钢流中心垂直方向速度，及步骤13中计算得到的钢流中心到出钢口高度，计算得到出钢口钢流初始垂直分量为，式中，为重力加速度；（16）由步骤3已知当前转炉炉位角度为，由步骤15已知出钢口钢流初始垂直分量为，根据平行四边形法则，出钢口钢流初速为；由步骤16已知出钢口钢流初速为，根据小孔射流的理论公式计算出钢口到钢水液面的高度为，式中，为重力加速度；（18）设置钢水液面警戒高度，该值通过以下方法调试获得；（19）比较由步骤17获得的当前钢水液面的高度，与步骤18设定的钢水液面警戒高度，若出现，即发出操作信号；（20）按照由步骤3已知的当前炉位角度位置，及步骤19获得的操作信号，进行不同的操作处理，包括如下子步骤：由转炉出钢工艺获得末位出钢角度；（20.2）若，根据获得的操作信号，启动中期报警器示警，提醒操作工摇动转炉，或直接联动自动摇炉系统，适当增大炉位角度，抬高炉内钢水液面，避免钢渣从出钢口流出；若，根据获得的操作信号，启动末期报警器示警，联动主动挡渣执行机构，执行挡渣操作，在出钢口被堵塞，钢渣被成功阻挡时，通过操作工摇动转炉，或直接联动自动摇炉系统，减小炉位角度，使转炉炉位恢复为0°，做好下一轮炼钢准备。