[发明专利]转炉红外钢渣探测方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种转炉钢渣探测方法。

背景技术

在炼钢生产中，从钢包中流出过量的熔渣对钢的质量有不良的影响。过多的熔渣会降低钢的纯度，加速耐材的侵蚀，减少设备的使用寿命。为了提高钢水的质量，在转炉倒钢水的过程中，操作人员需要一直观察着钢水的变化情况，当倒出的钢水亮度增加时，证明已出现钢渣。采用不同的炼钢工艺，周围的环境状况不一样，除了熔化的钢水之外，还会产生大量的悬浮灰尘和烟气。在这种情况下，操作人员的肉眼就很难准确根据钢水亮度的变化，判断钢渣的出现，即使是在清洁的环境下，也只有少数有经验的操作人员才能准确地将钢水和钢渣的亮度区分开来。因此，这个过程在很大程度上决定于操作人员的技能和经验。

经过检索分析，目前国内外针对转炉钢水下渣检测的相关报道主要是叙述相关设备在现场的使用经验和效果，关于转炉钢渣探测的方法和装置没有相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转炉红外钢渣探测方法，该方法能实现对转炉出钢过程中的钢渣情况进行测量。

    为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案： 

一种转炉红外钢渣探测方法，

第一步，通过监测转炉生产过程中的出钢开始信号，若没有检测到该信号，表示转炉还没有开始浇注，转炉红外钢渣探测装置保持等待状态；当检测到该信号后，表示转炉开始出钢，转炉红外钢渣探测装置投入工作；

所述转炉红外钢渣探测装置包括红外CCD摄像头、光端发射机、光缆、光端接收机、中央控制柜；红外CCD摄像头是用于检测转炉红外辐射的热象仪，红外CCD摄像头输出电信号通过光端发射机将电信号转换成光信号，再通过光缆传输到光端接收机，再转换成电信号后输入给中央控制柜；所述中央控制柜包括工业计算机、图像采集卡、数据采集卡和控制卡，图像采集卡采集红外图像，数据采集卡采集温度，工业计算机对图像采集卡和数据采集卡输入的数据进行处理后对钢渣进行识别判断，通过控制卡输出控制外部执行部件；

第二步，转炉红外钢渣探测装置投入工作后，红外CCD摄像头实时测量转炉图像，工业计算机对图像进行处理，其处理步骤是：

2.1 图象分割处理

采集到的图像中包含三种物体:钢渣、钢水和背景，对图像的像素采用直方图技术进行处理，找到合适的阈值，用此阈值来划分钢渣和钢水，与背景对比明显的图像的直方图两个尖峰对应于物体内部和外部较多数目的点，两峰间的谷对应于物体边缘附近相对较少数目的点，可以利用灰度阈值T₁对物体的面积进行计算：

其中：T是阈值，即谷低；D是灰度级；

上式中的D沿着T到∞积分可以得到两个阈值，背景与钢流的阈值T₁；钢渣与钢水的阈值T₂；

定义集合：

为钢渣像素子集；

为钢水像素子集；

为采集到的钢流像素集；

为背景像素集；

为一帧图像的像素集；

首先在采集得到的图像的像素集合集中，划分出背景与钢流两个子集：

       

       

其次从钢流集合中，划分出钢渣与钢水两个子集：

       

       

2.2 钢渣百分比含量计算

钢渣百分比含量就是在钢流面积中钢渣面积占钢流面积的百分比，对应于数字图像，钢渣面积就是钢渣像素数总和，钢流面积就是钢流像素数总和；

在钢流集合中像素总数是q；在钢渣集合中像素总数是m，在钢水集合中像素总数是n，由钢流集合定义：得到：

；

定义钢渣百分比含量为：

分割出钢渣子集、钢水子集后，分别统计出钢渣子集中像素总数m和钢水子集中像素总数n，代入上式计算就得到钢渣百分比含量；

第三步，根据钢渣百分比含量值判断是否超过设定的钢渣报警限值，当钢渣含量超过报警限值后，工业计算机输出报警信号并通过控制卡输出控制执行部件停止浇注，进入第一步继续等待转炉开浇信号；当钢渣含量没有超过报警限值时，继续按照第二步工作。