用于在頂吹方法情況下確定點(diǎn)火時(shí)刻的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于在鋼轉(zhuǎn)爐（1）中在頂吹方法情況下、尤其是在LD方法情況下確定點(diǎn)火時(shí)刻的方法，其中探測(cè)在點(diǎn)火時(shí)出現(xiàn)的在轉(zhuǎn)爐口與排放罩（5）逸出之間的輻射。為了能夠可靠地確定點(diǎn)火時(shí)刻規(guī)定，最早從氧氣噴吹或達(dá)到一定的O2流量開(kāi)始，借助包含多個(gè)分別與一個(gè)圖像點(diǎn)相應(yīng)的光電二極管的傳感器（14）、優(yōu)選借助CCD圖像傳感器對(duì)在轉(zhuǎn)爐口和排放罩（5）之間的同一區(qū)域的多個(gè)時(shí)間上相繼的圖像進(jìn)行記錄，基于由光電二極管測(cè)量的輻射強(qiáng)度確定輻射強(qiáng)度在該時(shí)間上的變化過(guò)程，并且將達(dá)到預(yù)定的輻射強(qiáng)度或預(yù)定的輻射強(qiáng)度上升的該時(shí)刻確定為點(diǎn)火時(shí)刻。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種用于在鋼轉(zhuǎn)爐中在頂吹方法情況下、尤其是在LD方法情況下確定點(diǎn)火時(shí)刻的方法，其中探測(cè)在點(diǎn)火時(shí)出現(xiàn)的在轉(zhuǎn)爐口與排放罩之間逸出的輻射，以及涉及一種相應(yīng)的設(shè)備。
技術(shù)介紹
鋼生產(chǎn)的目的是制造鋼，也就是具有小的碳含量以及期望的諸如硬度、防銹性或可塑性的特性的鐵合金。在鼓風(fēng)方法中，用氧氣對(duì)生鐵進(jìn)行精煉。在這些方法中，降低碳分量(精煉(Frischen))的該氧化過(guò)程提供足夠的熱以使鋼保持液態(tài)，因此在轉(zhuǎn)爐中不需要外部熱輸送。可以將鼓風(fēng)方法附加地劃分為頂吹方法和底吹方法。屬于底吹方法的有酸性轉(zhuǎn)爐方·法、托馬斯方法、直接煉鐵法(Rennfeuer)和早期的高爐。最公知的頂吹方法是LD方法。在Linz-Donawitz方法(簡(jiǎn)稱LD方法)情況下，在LD轉(zhuǎn)爐中注入金屬?gòu)U料和液態(tài)生鐵并且添加造渣劑。經(jīng)由噴管將氧氣吹到熔液上。在此，在鋼中不期望的伴生元素，如硫、磷、碳等燃燒并且轉(zhuǎn)化為煙氣或爐渣。通過(guò)與燃燒所關(guān)聯(lián)的巨大的放熱，熔化所添加的廢料或可以通過(guò)添加廢料和礦石減少生鐵使用并且將熔液冷卻。鼓風(fēng)持續(xù)時(shí)間為10至20分鐘之間，并且被選擇為使得實(shí)現(xiàn)期望的脫碳和不期望的雜質(zhì)的燃燒以及期望的最終溫度。制成的鋼通過(guò)轉(zhuǎn)爐容器翻轉(zhuǎn)到桶中而被放出。首先，具有超過(guò)1600°C溫度的鋼池通過(guò)出鋼口而被放出到桶中，然后爐渣經(jīng)由轉(zhuǎn)爐邊緣被倒掉。但是，在鋼轉(zhuǎn)爐中的燃燒不隨著氧氣的吹入而立即開(kāi)始，而是一般延遲幾秒直至90秒，以然后在不可預(yù)定的時(shí)刻自發(fā)地開(kāi)始。對(duì)點(diǎn)火的準(zhǔn)確時(shí)刻的認(rèn)識(shí)是非常重要的，因?yàn)橹挥袕脑摃r(shí)刻起氧氣才與熔液反應(yīng)并且該反應(yīng)的實(shí)際持續(xù)時(shí)間對(duì)于過(guò)程引導(dǎo)和鋼質(zhì)量、尤其是其碳含量是決定性的。點(diǎn)火時(shí)刻與其它參數(shù)一起能夠?qū)崿F(xiàn)從開(kāi)始到結(jié)束對(duì)鼓風(fēng)過(guò)程的控制。通過(guò)對(duì)點(diǎn)火時(shí)刻的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)，可以改善鋼的質(zhì)量，并且省去重新吹入氧氣(再鼓風(fēng))或重新滲碳(與重新使用硫相關(guān)聯(lián))。鼓風(fēng)過(guò)程的可重復(fù)性得到改善，這也積極地影響過(guò)程鏈的其它步驟，例如二次冶金。迄今通過(guò)操作者借助對(duì)轉(zhuǎn)爐的觀察來(lái)確定點(diǎn)火時(shí)刻并由此手動(dòng)地將點(diǎn)火時(shí)刻輸入過(guò)程控制裝置中。但是，與操作者的無(wú)經(jīng)驗(yàn)或可能的注意力不集中同樣地，劇烈的煙霧和灰塵生成影響通過(guò)操作者進(jìn)行的明確的點(diǎn)火識(shí)別。也間接地經(jīng)由測(cè)量鋼轉(zhuǎn)爐的廢氣或廢氣管道中的溫度上升來(lái)自動(dòng)探測(cè)點(diǎn)火。但是該方法與在實(shí)際點(diǎn)火時(shí)刻和點(diǎn)火時(shí)刻的檢測(cè)之間的多秒、通常直至30秒的時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)。但是，這種對(duì)點(diǎn)火時(shí)刻的延時(shí)的確定對(duì)于過(guò)程引導(dǎo)來(lái)說(shuō)是不利的。此外，事后可能不精確地、而是僅近似地確定點(diǎn)火時(shí)刻。噴管頭中的熱膨脹也可以被考慮用于確定點(diǎn)火時(shí)刻(借助應(yīng)變計(jì))。但是這是以高的技術(shù)耗費(fèi)為條件并且只能延遲地確定點(diǎn)火時(shí)刻。由專利文獻(xiàn)AT 299 283 B已知，為了準(zhǔn)確地確定點(diǎn)火時(shí)刻，通過(guò)光電池、也就是更更廣泛意義下的電子管來(lái)測(cè)量火焰亮度。根據(jù)AT 299 283 B，該光電池以其光軸水平地布置在轉(zhuǎn)爐出口的上邊緣上方大約IOcm處，使得該光電池在煙囪罩打開(kāi)的情況下探測(cè)在轉(zhuǎn)爐出口(轉(zhuǎn)爐口)的上邊緣與煙囪罩(排放罩)的下邊緣之間逸出的輻射。現(xiàn)在光電池被調(diào)整為，使得光電池的控制電流在力求達(dá)到的反應(yīng)氣體的溫度超過(guò)大約1100°C、優(yōu)選大約1200°C的情況下出現(xiàn)，并由此表示點(diǎn)火時(shí)刻。光電池的控制電流觸發(fā)對(duì)預(yù)先確定的“冶金”氧氣量的測(cè)量。AT 299 283 B的方法的缺點(diǎn)在于，其僅提供唯一的數(shù)據(jù)值，對(duì)于頂吹方法的可靠點(diǎn)火識(shí)別來(lái)說(shuō)該唯一的數(shù)據(jù)值通常是不夠的。光電池也可以通過(guò)一次地干擾、例如在光電池附近的唯一的火花來(lái)觸發(fā)，盡管氧氣的真實(shí)的點(diǎn)火還未發(fā)生。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此本專利技術(shù)的任務(wù)是說(shuō)明一種允許可靠地確定點(diǎn)火時(shí)刻的方法，其中不僅僅考慮 在轉(zhuǎn)爐口和排放罩之間逸出的輻射的一個(gè)測(cè)量值。該任務(wù)通過(guò)以下方式解決，即最早(因?yàn)榉駝t必要時(shí)其它、不是來(lái)自點(diǎn)火的火焰還在明亮地熊熊燃燒)從氧氣噴吹開(kāi)始(例如在達(dá)到一定的氧氣流量時(shí))，借助包含多個(gè)分別與一個(gè)圖像點(diǎn)相應(yīng)的光電二極管的傳感器、優(yōu)選借助CCD圖像傳感器對(duì)轉(zhuǎn)爐口和排放罩之間的同一區(qū)域的多個(gè)時(shí)間上相繼的圖像進(jìn)行記錄，基于由光電二極管測(cè)量的輻射強(qiáng)度確定輻射強(qiáng)度在時(shí)間上的變化過(guò)程(Verlauf)，并且將達(dá)到預(yù)定的輻射強(qiáng)度或預(yù)定的輻射強(qiáng)度上升的時(shí)刻確定為點(diǎn)火時(shí)刻。在大多數(shù)應(yīng)用中事先將確定的輻射強(qiáng)度定義為極限值，超過(guò)該極限值就確定點(diǎn)火時(shí)刻。但是也可以設(shè)想，不僅僅使用輻射強(qiáng)度的確定的值用于確定點(diǎn)火時(shí)刻。從而可以例如對(duì)于輻射強(qiáng)度的多個(gè)相繼的值(或平均值，見(jiàn)下)來(lái)計(jì)算輻射強(qiáng)度曲線的斜率，并且將確定的斜率確定為與點(diǎn)火相應(yīng)的極限值。為此可以計(jì)算兩個(gè)非相繼的、而是相距例如I秒的值之間的平均輻射強(qiáng)度的差異。如果該差值(Delta)超過(guò)事先確定的、對(duì)于點(diǎn)火來(lái)說(shuō)典型的極限值，則直接在該時(shí)刻發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)。從而在借助斜率或差測(cè)量確定點(diǎn)火時(shí)刻時(shí)出現(xiàn)小的延遲，因?yàn)榈拇_在點(diǎn)火時(shí)刻之后必須等待輻射強(qiáng)度的至少一個(gè)直至η個(gè)測(cè)量值，其中η是被求平均的值(“最終的輻射強(qiáng)度或灰度值”)的數(shù)量。但是所述延遲總是仍然比在常規(guī)方法中出現(xiàn)的延遲小一些。對(duì)于本專利技術(shù)方法所需要的光電二極管是半導(dǎo)體二極管，它們將可見(jiàn)光、但是視實(shí)施而定也將紅外(IR)射線、紫外(UV)射線或X射線通過(guò)內(nèi)部光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為電流。傳感器的每個(gè)光電二極管都與傳感器的一個(gè)圖像點(diǎn)或像素相應(yīng)，并由此與所記錄的圖像的一個(gè)圖像點(diǎn)或像素相應(yīng)。CO)圖像傳感器是由所謂的CO)元件(電荷f禹合器件(Charge-coupled devices))構(gòu)建的傳感器。CCD圖像傳感器大多由具有稱為像素或圖像點(diǎn)的光敏光電二極管的矩陣(一行是比較少見(jiàn)的)組成。這些CCD圖像傳感器可以是矩形的、方形的或者多邊形的，其中邊長(zhǎng)小于3 μ m至超過(guò)20 μ m。像素的面積越大，CXD傳感器的動(dòng)態(tài)范圍以及光敏性越高，但是在傳感器大小相同的情況下圖像分辨率越小。CXD圖像傳感器既可以針對(duì)可見(jiàn)波長(zhǎng)也可以針對(duì)近紅外范圍、UV范圍和X射線范圍來(lái)制造。由此針對(duì)特殊應(yīng)用的光譜從O. Ipm擴(kuò)展直至大約I. Ιμπι。其它優(yōu)點(diǎn)是其寬光譜靈敏性、其高動(dòng)態(tài)范圍(也就是同時(shí)檢測(cè)圖像的非常弱光的和非常明亮的區(qū)域的能力)以及以下事實(shí)圖像信息以數(shù)字方式產(chǎn)生，這例如在光度測(cè)定(亮度測(cè)量)和應(yīng)用經(jīng)過(guò)完善的圖像處理方法時(shí)是有利的。由CCD圖像傳感器和光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成的CCD照相機(jī)可以被遙控用于工業(yè)中的應(yīng)用，并且將圖像自動(dòng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)載體上。接著的圖像分析已經(jīng)部分地參與了 CXD元件的讀取算法，以更快地讀取感興趣的圖像區(qū)域(英語(yǔ)Region of Interest, ROI,感興趣區(qū))。但是，除了 CXD圖像傳感器之外還可以使用其它基于光電二極管工作的傳感器。例如存在所謂的有源像素傳感器(APS, aktiver Pixelsensor),其是以CMOS技術(shù)制造并因此通常稱為CMOS傳感器的用于光測(cè)量的半導(dǎo)體探測(cè)器。通過(guò)使用CMOS技術(shù)，可以將其它功能集成到傳感器芯片中，例如曝光監(jiān)督、對(duì)比度校正或模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換。數(shù)字像素傳感器(DPS)是基于CMOS傳感器的原理的的圖像傳感器，但是由于特殊的采樣方法而與常規(guī)傳感器相比具有顯著更大的動(dòng)態(tài)性并且在很多情況下具有明顯更好的信噪比。此外，在合適的光情況時(shí)可以實(shí)現(xiàn)每秒直至10000個(gè)圖像的圖像速率。 根據(jù)本專利技術(shù)，傳感器對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)爐口與排放罩之間的區(qū)域，并且一旦開(kāi)始了本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2010.06.02 AT A911/20101.用于在鋼轉(zhuǎn)爐(I)中在頂吹方法情況下、尤其是在LD方法情況下確定點(diǎn)火時(shí)刻的方法，其中探測(cè)在點(diǎn)火時(shí)出現(xiàn)的在轉(zhuǎn)爐口與排放罩(5)之間逸出的輻射，其特征在于，最早從氧氣噴吹開(kāi)始，借助包含多個(gè)分別與一個(gè)圖像點(diǎn)相應(yīng)的光電二極管的傳感器(14)，優(yōu)選借助CCD圖像傳感器對(duì)轉(zhuǎn)爐口和排放罩(5)之間的同一區(qū)域的多個(gè)時(shí)間上相繼的圖像進(jìn)行記錄，基于由光電二極管測(cè)量的輻射強(qiáng)度確定輻射強(qiáng)度在時(shí)間上的變化過(guò)程，并且將達(dá)到預(yù)定的輻射強(qiáng)度或預(yù)定的輻射強(qiáng)度上升的時(shí)刻確定為點(diǎn)火時(shí)刻。2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其特征在于，所述傳感器(14)主要探測(cè)可見(jiàn)光。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的方法，其特征在于，所述圖像包括轉(zhuǎn)爐口的邊緣與排放罩(5)的邊緣之間的整個(gè)空隙。4.根據(jù)權(quán)利要求I或2的方法，其特征在于，所述圖像包括轉(zhuǎn)爐口與排放罩(5)的邊緣之間的空隙的面積的至少50%，優(yōu)選從該空隙的中間開(kāi)始。5.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一的方法，其特征在于，將所述傳感器(14)的靈敏性調(diào)整為，使得在氧氣噴吹之前記錄的圖像盡可能不具有曝光。6.根據(jù)權(quán)利要求I至5之一的方法，其特征在于，所述傳感器(14)至少包括10000個(gè)的多個(gè)圖像點(diǎn)。7.根據(jù)權(quán)利要求I至6之一的方法，其特征在于，對(duì)每個(gè)圖像僅選擇在轉(zhuǎn)爐口與排放罩(5)之間的確定數(shù)量的最亮的圖像點(diǎn)，尤其是與轉(zhuǎn)爐口與排放罩(5)之間的區(qū)域的O. 1%-1%的部分相應(yīng)，并且從這些圖像點(diǎn)中通過(guò)求平均確定轉(zhuǎn)爐口與排放罩...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：F哈特爾，T庫(kù)茨曼，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西門子VAI金屬科技有限責(zé)任公司，
類型：
國(guó)別省市：