結(jié)晶器保護渣熔融狀況檢測裝置和檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵生產(chǎn)制造領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)晶器保護渣熔融狀況檢測裝置和檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵產(chǎn)業(yè)是一個高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè)。在鋼鐵廠生產(chǎn)各類鋼鐵產(chǎn)品過程中，鋼水的結(jié)晶成型有兩種方法:傳統(tǒng)的模鑄法和連續(xù)鑄鋼法。其中連續(xù)鑄鋼的具體流程為:鋼水不斷地通過冷卻的結(jié)晶器，當進入結(jié)晶器后的鋼水的外表凝成硬殼后，從結(jié)晶器下方出口連續(xù)拉出，并經(jīng)噴水冷卻，待外表與內(nèi)部皆凝固后切成坯料的鑄造工藝過程。
[0003]目前，結(jié)晶器保護渣是連鑄生產(chǎn)操作過程中使用的多功能冶金輔料，是一項高技術(shù)含量的輔料，其自身為含硅的非金屬化合物粉末，保護渣對連鑄工序生產(chǎn)穩(wěn)定順行和鑄坯質(zhì)量的提高有著密切的關(guān)系。結(jié)晶器是一種槽形容器，器壁設(shè)有夾套或器內(nèi)裝有蛇管，用以加熱或冷卻槽內(nèi)的鋼水。保護渣放置在結(jié)晶器的槽內(nèi)鋼水的表面，具有如下作用:
[0004](I)隔絕空氣，既能防止空氣中的氧進入結(jié)晶器內(nèi)鋼水發(fā)生二次氧化，影響鋼的質(zhì)量，也能防止空氣中的氣體溫度影響結(jié)晶器中的鋼水的結(jié)晶，從而對裸露的鋼水絕熱保溫防止散熱，降低過熱度；
[0005](2)捕集、溶解從鋼水中上浮到鋼液面的非金屬夾雜物，凈化鋼水；
[0006](3)為了使得落入結(jié)晶器內(nèi)的鋼水流動充分和均勻受熱，結(jié)晶器在工作過程中會進行上下抖動，結(jié)晶器由冷卻的銅板拼接而成，當鋼水落入結(jié)晶器后，當銅板的溫度低于鋼水的結(jié)晶溫度時，與銅板接觸的鋼水則會立即形成凝固殼，一段時間后，凝固殼增厚形成坯殼，而當結(jié)晶器運動時，內(nèi)部尚未凝固的鋼水慣性較大，則會與坯殼之間形成空隙，若此時空隙中進入空氣，則會導致后續(xù)制備形成的坯料中產(chǎn)生氣泡，嚴重影響坯料的質(zhì)量，因此在鋼水表面鋪設(shè)保護渣可以填補坯殼與結(jié)晶器之間的空隙，防止氣泡的產(chǎn)生；
[0007](4)存在于結(jié)晶器銅板和凝固殼之間的保護渣起潤滑作用，這樣在坯料離開時，保護渣能夠防止結(jié)晶器銅板與凝固殼粘結(jié)，從而減少拉坯阻力，提高坯料表面質(zhì)量，減少漏鋼。
[0008]基于上述作用，在結(jié)晶器運作過程中，鋼水表面需要時時防止保護渣的缺失。而結(jié)晶器保護渣的加入方式主要有人工手動推渣和自動加渣兩種。目前，國內(nèi)連鑄機廠家基本上采用人工加渣方式，由于一次推入的保護渣過于集中，保護渣的厚度不均勻，因此容易在結(jié)晶器鋼液面和熔渣層上形成凹形坑，造成板坯產(chǎn)品的夾渣；自動加渣裝置的主要功能是替代人工加渣，實現(xiàn)保護渣恒速、均勻加入，防止鑄坯夾渣。
[0009]在添加保護渣時，若保護渣的厚度過薄，不僅容易被溫度較高的鋼水熔化，且會使得鋼水與空氣接觸使得后續(xù)鑄鋼的質(zhì)量下降;若保護渣的厚度過厚，則造成成本過高。因此需要對結(jié)晶器鋼水表面的保護渣的量作實時檢測與監(jiān)控。
[0010]然而保護渣的實時檢測手段一直未有突破，無論是手動加渣還是自動加渣，都沒有明確的閉環(huán)反饋用于反饋保護渣的熔融狀況，在鋼鐵生產(chǎn)中對于保護渣的使用量、應(yīng)用效果難以作出統(tǒng)計，無法給出明確的評價，有礙高效高質(zhì)的連鑄發(fā)展要求。
[0011]中國專利CN102921913A(申請?zhí)?201210482960.7，公開日:2013年2月13日)提出了采用激光線結(jié)合CCD相機檢測保護渣厚度的方法，通過相機檢測射在保護渣及結(jié)晶器上的激光線的折彎位置，確定保護渣的高度，與鋼水液位的高度做比對，計算出保護渣的厚度。該專利設(shè)備復雜，激光發(fā)射器以及CCD相機安裝精度要求高，計算量大，并且僅能計算一個點或者一條線的范圍內(nèi)保護渣的熔融情況。
[0012]中國專利CN104209480A(申請?zhí)?201410512481.4，公開日:2014年12月17日)公開一種渣厚檢測及加渣預(yù)測方法和系統(tǒng)，其使用固定在旋轉(zhuǎn)臺上的激光測距儀檢測保護渣的高度，通過與鋼水高度之差計算出保護渣的厚度情況。該專利方案設(shè)備復雜，檢測設(shè)備需要安裝于結(jié)晶器的上方，安裝空間有限，現(xiàn)場環(huán)境惡劣。
[0013]因此有必要發(fā)明一種結(jié)晶器保護渣熔融狀況檢測裝置或者檢測方法，以實時反饋結(jié)晶器保護渣的熔融狀況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種結(jié)晶器保護渣熔融狀況檢測裝置或者檢測方法，使用圖像采集設(shè)備并連接一圖像處理系統(tǒng)，圖像采集設(shè)備實時拍攝結(jié)晶器鋼水表面上保護渣的圖像，圖像處理系統(tǒng)根據(jù)該圖像的灰度值，計算圖像中保護渣被熔融后的顏色的像素點占整個圖像像素點的比例，從而分析是否需要添加保護渣，該檢測裝置與方法皆操作簡單，且既適用于人工加渣也適用于自動加渣。
[0015]為達到上述目的，本發(fā)明提供一種結(jié)晶器保護渣熔融狀況檢測裝置，包括
[0016]—圖像采集設(shè)備，用于實時拍攝保護渣形成圖像；
[0017]—電源，與圖像采集設(shè)備電路連接，用于給圖像采集設(shè)備提供電能；
[0018]—圖像處理系統(tǒng)，與圖像采集設(shè)備信號連接，并根據(jù)圖像采集設(shè)備拍攝的圖像計算保護渣的熔融狀況。
[0019]作為優(yōu)選，結(jié)晶器上放置保護渣的開口部形成的平面圖形中，至少有三分之一的面積位于圖像采集設(shè)備的拍攝范圍內(nèi)。
[0020]作為優(yōu)選，圖像采集設(shè)備個數(shù)至少為一個，并圍繞結(jié)晶器固定安裝，圖像采集設(shè)備具有鏡頭，在安裝時，鏡頭與水平面形成銳角。
[0021]作為優(yōu)選，所述圖像采集設(shè)備為CCD相機。
[0022]作為優(yōu)選，所述圖像采集設(shè)備為面陣相機。
[0023]本發(fā)明還提供一種使用如上所述的結(jié)晶器保護渣熔融狀況檢測裝置的結(jié)晶器保護渣熔融狀況檢測方法，具體包括以下步驟:
[0024]步驟一:利用圖像采集設(shè)備拍攝結(jié)晶器上保護渣的圖像并傳輸至圖像處理系統(tǒng)，圖像處理系統(tǒng)計算圖像上的灰度值；
[0025]步驟二:設(shè)定保護渣被熔融后所對應(yīng)的像素點灰度值的閾值，圖像上灰度值大于或者等于所述閾值的像素點被認定為熔融的保護渣；
[0026]步驟三:對被認定為熔融的保護渣的像素點在整個圖像像素點所占比例設(shè)定一標準值，當被認定為熔融的保護渣的像素點在整個圖像像素點所占比例大于設(shè)定的標準值時，圖像處理系統(tǒng)則判定需要添加保護渣。
[0027]作為優(yōu)選，步驟一中的圖像的灰度值計算公式為Gray = 0.30 X R+0.59 XG+0.11 XB，其中，Gray表示灰度值，R、G、B分別代表圖像中紅、綠、藍分量。
[0028]作為優(yōu)選，保護渣被熔融后圖像的灰度值發(fā)生改變，所述閾值設(shè)定為150±30。
[0029]作為優(yōu)選，采用圖像二值化的方法判斷圖像上的像素點是否為保護渣被熔融后形成的顏色。
[0030]作為優(yōu)選，所述標準值為30%。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供一種結(jié)晶器保護渣熔融狀況檢測裝置，包括
[0032]—圖像采集設(shè)備，用于實時拍攝保護渣形成圖像；
[0033]—電源，與圖像采集設(shè)備電路連接，用于給圖像采集設(shè)備提供電能；
[0034]—圖像處理系統(tǒng)，與圖像采集設(shè)備信號連接，并根據(jù)圖像采集設(shè)備拍攝的圖像計算保護渣的熔融狀況。
[0035]本發(fā)明還提供一種使用如上所述的結(jié)晶器保護渣熔融狀況檢測裝置的結(jié)晶器保護渣熔融狀況檢測方法，具體包括以下步驟:
[0036]步驟一:利用圖像采集設(shè)備拍攝結(jié)晶器上保護渣的圖像并傳輸至圖像處理系統(tǒng)，圖像處理系統(tǒng)計算圖像上的灰度值；
[0037]步驟二:設(shè)定保護渣被熔融后所對應(yīng)的像素點灰度值的閾值，圖像上灰度值大于或者等于所述閾值的像素點被認定為熔融的保護渣；
[0038]步驟三:對被認定為熔融的保護渣的像素點在整個圖像像素點所占比例設(shè)定一標準值，當被認定為熔融的保護渣的像素點在整個圖像像素點所占比例大于設(shè)定的標準值時，圖像處理系統(tǒng)則判定需要添加保護渣。
[0039]本發(fā)明提供的檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單，僅需圖像采集設(shè)備和圖像處理系統(tǒng)即可