专利名称：检测和控制钢水中的熔渣的装置和方法
技术领域：
本发明涉及熔渣4企测和控制技术，具体涉及一种检测和控制从 大包经长水口流至中包的钢水中的熔渣的装置以及一种才企测和控制 /人大包经长水口流至中包的钢水中的熔渣的方法。
背景技术：
在连铸冶炼过考呈中，在钢水乂人大包流出的末期将有熔渣随钢水 流到中包。为了保证中包钢水的纯净度，需要对大包流至中包的熔 渣进行4全测和控制。目前4交通用的纟企测^支术有电》兹法和振动法。电 》兹法的第一个^:点是电,兹传感器安装在大包上水口周围的高温区， 电磁传感器受高温烘烤寿命较短，而且传感器一旦损坏，需要等到
大包中修时(周期通常为一周)更换，影响检测设备的连续运行；
电磁法的第二个缺点是安装传感器需要对大包座砖和基准板改装， 而改装的工作量比较大。这两个缺点影响电》兹测渣技术的广泛推广。 振动法的第 一个缺点是连铸现场的振动源干扰严重，即使在检渣期
间限制大包滑板的调节以及众多机电设备的启动，振动测逢r设备还 会出现提前误报警，这将使大包余钢量过多而严重影响大包钢水的 利用率；振动法的第二个缺点是钢水和含渣钢水在振动传感器中引 起的振动信号差别不太显著而漏报警，使中包内的渣层过厚，影响 中包钢水的纯净度。这些缺点导致电磁法和振动法发出的下渣报警 信号只是提示操作人员手动终止大包中的含渣钢水向中包的转移， 而手动纟喿作相对下渣^^艮警信号的延迟又增加了从大包流入中包的熔渣量。
发明内容
鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提出了一种检测和控 制乂人大包经长水口流至中包的钢水中的熔渣的装置以及检测和控制 从大包经长水口流至中包的钢水中的熔渣的方法，旨在提供一种既 便于安装，且使用寿命长，又不会受到环境干扰提前误报警的检测 和控制大包流至中包的熔渣的装置和方法。
根据本发明 一个方面的用于检测钢水中的熔渣的装置包括传 感器，用于获取中包中的钢水覆盖层表面的 一种以上的形貌信息并 将形貌信息发送给信号处理机；以及信号处理机，用于根据形貌信 息来确定是否有炫渣出现，并在确定有熔渣出现的情况下发出下渣 报警信号以及停止钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包的控制信 号。其中，钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包，熔渣的密度小 于钢水的密度。
其中，传感器可以是普通光学摄像器件，也可以是对红外线敏 感的摄像器件。
其中，形貌信息包括以下信息中的至少一种信息中包中在长 水口附近的钢水覆盖层的局部表面的高度信息以及中包中在长水口 附近的钢水覆盖层的局部表面的亮度信息。
其中，信号处理机用于在亮度信息超过亮度预定值的情况下发 出亮度报警信号。信号处理机用于在高度信息超过高度预定值的情 况下发出高度报警信号。
传感器通过测定长水口与中包中的钢7jc覆盖层表面的交界线位 置的变化来检测高度信息。根据本发明另 一个方面的用于才企测钢水中的熔渣的方法包才舌以
下步骤步骤一，获取中包中的钢水覆盖层表面的一种以上的形貌 信息；
步骤二，才艮据形貌信息来确定是否有熔渣出现；以及
步骤三，在确定有熔渣出现的情况下发出下渣报警信号以及停 止钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包的控制信号。其中，钢水 和熔渣经由长水口从大包流入中包，熔渣的密度小于钢水的密度。
其中，形貌信息包括以下信息中的至少一种信息中包中在长 水口附近的钢水覆盖层的局部表面的高度信息以及中包中在长水口 附近的钢水覆盖层的局部表面的亮度信息。在步骤三中，在亮度信 息超过亮度预定值的情况下发出亮度报警信号。在步骤三中，在高 度信息超过高度预定值的情况下发出高度报警信号。
其中，在步骤一中，可以通过测定长水口与中包中的钢水覆盖 层表面的交界线位置的变化来检测高度信息。
通过本发明，提供了既便于安装，且使用寿命长，又不会受到 环境干扰提前误报警的检测和控制从大包流至中包的熔渣的装置和 方法。
此处所i兌明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申
请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并 不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1是根据本发明实施例的用于检测和控制从大包经长水口流 至中包的钢水中的熔渣装置的4匡图；图2是根据本发明实施例的用于检测和控制从大包经长水口流 至中包的钢水中的熔渣的方法的流程图；以及
图3是根据本发明实施例的用于检测和控制从大包经长水口流 至中包的钢水中的熔渣的装置具体应用的示意图。
具体实施例方式
下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式
。
在本发明的一个实施例中，用传感器测定大包伸入到中包钢水 中的长水口附近中包钢水覆盖层局部表面高度的升高和亮度的加 大，信号处理机对传感器信号进行处理，并根据中包钢水覆盖层局 部表面升高和加亮的程度发出下渣报警信号以及驱动滑板机构关闭 大包水口的控制信号。
在本发明的一个实施例中，利用高度和亮度这两个物理量对大 包流入中包的熔渣进行检测，远离高温区因而寿命长又便于安装的 传感器对这两个物理量的信号进行4企测，由信号处理机分别处理， 根据分别处理的结果发出独立的报警信号。这两种方法相互补充提 高报警率。由于熔渣的比重仅是钢水的1/3,从大包流入中包的炫渣 将会在大包长水口附近向上浮动，使中包钢水覆盖层表面先局部升 高，该升高值远大于大包钢水流入中包的冲击力引起的中包钢水覆 盖层的波动，可及时地发出可靠的下渣报警信号；进而火红的熔渣 突石皮中包钢水覆盖层表面而突然加大亮度，并及时地发出可靠的下 渣报警信号。下渣引起的中包钢7jc覆盖层表面的升高比表面的加亮 提前约0.6秒检测到。在发出下渣报警信号的同时发出驱动滑板机 构关闭大包水口的控制信号。高度>^艮警信号的高可靠性和亮度报警 信号的高可靠性以及两种方法互相补充的高报警率，是用报警信号 控制滑板机构关闭大包水口的技术基础。大包下渣上浮引起的中包钢水覆盖层局部表面高度的上升和亮 度的加强可用普通摄像器件观测。
熔渣相对钢水的亮度在红外波段更显著，应用对红外敏感的摄 像器件可提高大包下渣检测装置的分辨能力。
在应用测渣技术减少下渣量而使中包钢水覆盖层较薄的情况 下，受长水口颤动的作用，中包钢水覆盖层在长水口周围形成熔融 发亮的环圈，这个环圏是大包流至中包的钢水中的熔渣受钢水浮力 作用上浮并冲破中包钢7K覆盖层的突破口 ，使熔融的环圈及其附近 先升高继而突破覆盖层局部表面而使亮度突增。
图1是根据本发明实施例的用于检测和控制从大包经长水口流 入中包的钢水中的熔渣的装置的框图。如图1所示，才艮据本发明实
施例的用于^r测和控制/人大包经长水口流入中包钢水中的熔渣的装 置包括传感器102,用于获取中包中的钢水覆盖层表面的一种以 上的形貌信息并将形貌信息发送给信号处理机104;以及信号处理 机104,用于根据形貌信息来确定是否有熔渣出现，并在确定有熔 渣出现的情况下发出报警信号以及停止钢水和熔渣经由长水口从大 包流入中包的控制信号。其中，钢水和熔渣经由长水口/人大包流入 中包，熔渣的密度小于钢水的密度。
其中，传感器102可以是普通光学掘/像器件，也可以是对红外 线敏感的摄像器件。
其中，形貌信息包括以下信息中的至少一种信息中包中在长 水口附近的钢水覆盖层的局部表面的高度信息以及中包中在长水口 附近的钢水覆盖层的局部表面的亮度信息。
其中，信号处理机104在亮度信息超过亮度预定值的情况下发 出亮度报警信号。信号处理机104在高度信息超过高度预定值的情况下发出高度 报警信号。
传感器通过测定长水口与中包中的钢水覆盖层表面的交界线位 置的变化来检测高度信息。
图2是根据本发明实施例的用于检测和控制从大包经长水口流 入中包的钢水中的熔渣的方法的流程图。如图2所示，才艮据本发明 实施例的用于检测和控制从大包经长水口流入中包的钢水中的熔渣 包4舌以下步骤
步骤S202，获取中包中的钢水覆盖层表面的一种以上的形貌信
息；
步骤S204，根据形貌信息来确定是否有熔渣出现；以及
步骤S206,在确定有熔渣出现的情况下发出报警信号以及停止 钢水和熔渣经由长水口 /人大包流入中包的控制信号。
其中，钢水和熔渣经由长水口乂人大包流入中包，熔淹的密度小 于钢水的密度。
其中，形貌信息包括以下信息中的至少一种信息中包中在长 水口附近的钢水覆盖层的局部表面的高度信息以及中包中在长水口 附近的钢水覆盖层的局部表面的亮度信息。
在步骤S206中，在亮度信息超过亮度预定值的情况下发出亮 度报警信号。在步骤S206中，在高度信息超过高度预定值的情况下 发出高度报警信号。其中，在步骤S202中，可以通过测定长水口与中包中的钢水 覆盖层表面的交界线位置的变化来检测高度信息。
在本发明的一个实施例中，提出了一种在大包中的钢水经长水 口流至中包的过程中检测熔渣出现的装置，包括观测中包钢水覆盖 层表面的传感器和信号处理机，其中，传感器检测从大包伸入到中 包钢水中的长水口附近中包钢水覆盖层局部表面高度的上升及亮度 的加强，信号处理机分别处理高度及亮度信号并分别发出标志下渣 的高度报警信号和亮度报警信号以及驱动滑板机构关闭大包水口的 控制信号。观测中包钢水覆盖层表面的传感器可以是普通光学摄像 器件。观测中包钢水覆盖层表面的传感器也可以是对红外敏感的摄 像器件。
其中，可以观测中包钢水覆盖层表面的传感器通过测定长水口 与中包钢水覆盖层表面交界线位置的变化来检测中包钢水覆盖层局 部表面的上升高度。
图3是根据本发明实施例的用于检测钢水中的熔渣的装置具体 应用的示意图。如图3所示，大包3中的钢水4从大包3底部经长 水口 6流至中包7的钢水9中的过程中出现熔渣的才全测装置系统图。 含熔渣的钢水流至中包的钢水9中熔渣受浮力作用将向上浮动，引 起长水口 6附近中包钢水覆盖层8局部表面上升，最终突破覆盖层 8局部表面而使表面亮度加强。摄像器(传感器)l对长水口 6附近 中包钢7jc覆盖层8表面及接近覆盖层8的长水口 6处进行观测，信 号处理机2对摄像器1的观测信号进行处理，分别给出长水口 6附 近中包钢水覆盖层局部表面高度和亮度的增加值并及时发出高度升 高报警信号及亮度增加报警信号以及驱动大包滑板机构5关闭大包 水口的控制信号。长水口 6颤动导致中包钢水覆盖层8围绕长水口 6形成熔融的 环圏。当进入中包钢水9的熔渣向上浮动时，熔融的环圈就成了炫 渣上浮并冲出中包钢水覆盖层8的突破口 ，使环圈及其附近先上浮 继而增亮并在环圈附近出现4交大面积红亮的熔渣。熔融的环圈和上 浮至覆盖层8局部表面的熔渣和钢7jc〉'昆合液4交亮而长水口 6 4交暗， 长水口 6与环圏的交界线图3中的P容易分辨。当长水口 6附近中 包钢水覆盖层8局部表面升高时，摄像器1观测的交界线P的仰角 a 10将加大。摄像器1观测仰角a 10的变化来测定钢水覆盖层8 局部表面的上升高度，同时测定覆盖层局部表面增亮的程度。信号 处理机2根据高度升高的程度和亮度加亮的程度分别发出报警信号 以及驱动大包滑^反^/L构5关闭大包水口的控制信号。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对 于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的^f呆护范围之内。
权利要求
1.一种用于检测并控制钢水中的熔渣的装置，其中，所述钢水和所述熔渣经由长水口从大包流入中包，所述熔渣的密度小于所述钢水的密度，其特征在于，包括传感器，用于获取所述中包中的钢水覆盖层表面的一种以上的形貌信息并将所述形貌信息发送给信号处理机；以及所述信号处理机，用于根据所述形貌信息来确定是否有所述熔渣出现，并在确定有所述熔渣出现的情况下发出下渣报警信号以及停止所述钢水和所述熔渣经由所述长水口从所述大包流入所述中包的控制信号。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器为普通 光学摄像器件。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器为对红 外线敏感的摄像器件。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述形貌信息包括 以下信息中的至少 一种信息所述中包中在所述长7jc 口附近的 钢水覆盖层的局部表面的高度信息以及所述中包中在所述长 水口附近的钢水覆盖层的局部表面的亮度信息。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述信号处理机还 用于在所述亮度信息超过亮度预定值的情况下发出亮度报警 信号。
6. 才艮据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述信号处理 机还用于在所述高度信息超过高度预定值的情况下发出高度 报警信号。
7. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述传感器通过测 定所述长水口与所述中包中的钢水覆盖层表面的交界线位置 的变化来检测所述高度信息。
8. —种用于4企测并控制钢水中的熔渣的方法，其中，所述钢水和 所述熔渣经由长水口乂人大包流入中包，所述熔渣的密度小于所 述钢水的密度，其特4i在于，包括以下步艰朵步骤一，获取所述中包中的钢水覆盖层表面的一种以上的 形貌信息；步骤二 ，才艮据所述形貌信息来确定是否有所述熔渣出现；步骤三，在确定有所述熔渣出现的情况下发出下渣报警信 号以及停止所述钢水和所述熔渣经由所述长水口从所述大包 流入所述中包的控制信号。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述形貌信息包括 以下信息中的至少一种信息所述中包中在所述长水口附近的 钢水覆盖层的局部表面的高度信息以及所述中包中在所述长 水口附近的钢水覆盖层的局部表面的亮度信息。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中， 在所述亮度信息超过亮度预定值的情况下发出亮度报警信号。
11. 根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在所述步骤 三中，在所述高度信息超过高度预定值的情况下发出高度报警 信号。
12. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，通过测定所述长水口与所述中包中的钢水覆盖层表面的交界 线位置的变化来4企测所述高度信息。
全文摘要
本发明提出了一种用于检测钢水中的熔渣的装置和方法，其中，根据本发明的用于检测从大包经长水口流入中包的钢水中的熔渣的装置包括传感器，用于获取中包中的钢水覆盖层表面的一种以上的形貌信息并将形貌信息发送给信号处理机；以及信号处理机，用于根据形貌信息来确定是否有熔渣出现，并在确定有熔渣出现情况下发出下渣报警信号以及停止钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包的控制信号。其中，钢水和熔渣经由长水口从大包流入中包，熔渣的密度小于钢水的密度。通过本发明，提供了既便于安装，且使用寿命长，又不会受到环境干扰提前误报警的检测并停止熔渣从大包流至中包的装置和方法。
文档编号B22D46/00GK101306466SQ20081010859
公开日2008年11月19日 申请日期2008年6月2日 优先权日2008年6月2日
发明者田志恒 申请人:田志恒;田 陆;田 立