专利名称：转炉及精炼炉炼钢在线连续检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及全自动转炉炼钢，具体是一种转炉及精炼炉炼钢连续检测系统。
背景技术：
全自动炼钢(包括转炉炼钢及精炼)一直是行业的梦想，经过几十年的努力炼钢过程控制仍以经验为主，主要原因是连续的在线检测手段缺乏。目前炼钢过程可在线连续检测的方法只有烟气成分分析，烟气成分分析炼钢控制方法是通过对转炉吹炼时产生的烟气进行成分分析，由物料平衡计算得出炉内反映情况，可实现防喷溅及终点C命中控制，该方法误差较大，终点命中率不高，且吹炼过程控制用到的最重要的温度参数无法检测，所以无法实现全自动炼钢控制。付枪等其它手段无法实现连续检测，只能在吹炼快结束时进行一两次检测，目的是启动进行终点控制的动态模型；虽可实现终点控制，但无法实现在线检测与动态过程控制，只能靠静态模型完成前期吹炼控制，所以付枪的应用也不是真正意义上的全自动炼钢。
经过反复检索，与本发明有关的在先专利有两个，专利号分别为 ZL200820181113. 6和ZL201220080551. X，这两个专利提出了从转炉导出吹炼过程发光或图像的两种方法。发明内容
本发明旨在解决上述因缺乏在线连续检测手段，无法实现全自动炼钢的技术问题，而提供一种可以将转炉及精炼炉内吹炼过程发光通过透镜及光纤导出炉外，导出的炉内发光经光谱仪按波长进行分光及光电转换，光谱仪把光电转换后的光谱数据送计算机进行光谱分析，为在线检测炉内反映情况提供技术手段的转炉及精炼炉炼钢连续检测系统。
本发明解决所述问题采用的技术方案是一种转炉及精炼炉炼钢在线连续检测系统，包括氧枪、光传输透镜、光纤，它还包括光谱仪、计算机，所述氧枪装配有光传输透镜，所述光传输透镜通过光稱合器与光纤一端连接，光纤另一端通过光耦合器与炉外光谱仪的入光口连接，所述光谱仪的光电转换信号通过输出端与计算机的信号输入端口连接，计算机的信号输出端口连接转炉自动控制系统。
更进一步所述光谱仪内设置光栅分光装置和CXD阵列探测器，炉内发光由光耦合器从光谱仪的入光口照射到光栅分光装置上，该光栅分光装置将炉内发光按波长分光后投射到CCD阵列探测器上，该CCD阵列探测器的光电转换信号输出口连接计算机，计算机的信号输出端口连接转炉自动控制系统。
另外，氧枪喷头根据不同的传光方式其结构形式可以是所述氧枪在枪体内氧气通道中设置有吹扫气体管路，吹扫气体管路内放置光纤，氧枪喷头中心位置开有传光孔，传光孔内装有耐高温防护透光板，并提供吹扫气体通道，光传输透镜位于枪体与喷头结合部的上侧；所述光谱仪安装在氧枪尾端专为光谱仪设置的空腔内，在枪体尾端设置有电气连接端子，安装光谱仪的空腔外侧设置有与氧枪冷却水进出管道连通的冷却水夹层。
所述氧枪在枪体内氧气管路中安装有通保护气体的细管，氧枪喷头中心位置开有传光孔，其内装有耐高温防护透光板，并提供吹扫气体通道，光传输透镜与氧气管路保持同心的安装在氧枪尾端并与氧气管路连通。
所述氧枪在喷头内多喷孔中心线交汇处安装有向氧气管路折射或反射光的棱镜， 光传输透镜与氧气管路保持同心的安装在氧枪尾端并与氧气管路连通。
与现有技术相比，本发明的突出效果是为在线检测炉内反映情况提供了手段，以此检测数据为依据，通过光谱分析，取代付枪及烟气分析，实现氧气转炉炼钢的连续测量及吹炼过程的全自动控制。
图I为本发明系统结构示意图。
图2为本发明实施例I氧枪结构及传光方法示意图。
图3为本发明实施例2氧枪结构及传光方法示意图。
图4为本发明实施例3氧枪结构及传光方法示意图。
图中氧枪I,光传输透镜2,光纤3,光谱仪4,计算机5,转炉自动控制系统6,电气连接端子7，冷却水夹层8，氧气通道9，吹扫气体管路10，冷却水进出管道11，喷头12，传光孔13,耐高温防护透光板14,棱镜15。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容。因此，所举实施例并不限制本发明的保护范围。
参见图1，这种转炉及精炼炉炼钢在线连续检测系统由氧枪I、光传输透镜2、光纤3、光谱仪4、计算机5组成,氧枪I装配有光传输透镜2,光传输透镜2通过光稱合器与光纤3—端连接，光纤3另一端通过光耦合器与炉外光谱仪4的入光口连接，光谱仪4内设置光栅分光装置和CCD阵列探测器，炉内发光由光耦合器从光谱仪4的入光口照射到光栅分光装置上，该光栅分光装置将炉内发光按波长分光后投射到CCD阵列探测器上，该CCD阵列探测器的光电转换信号输出口连接计算机5，计算机5的信号输出端口连接转炉自动控制系统。
参见图2、图3、图4，氧枪I包括枪体及喷头12，喷头12安装在枪体前端，枪体为多层管结构，最内层管为氧气通道9，同时也用于光传输或安放光纤3或安放吹扫气体管路 10，由吹扫气体管路10通入保护气体用于对耐高温透光防护板面向炉内端面进行吹扫，防止作为视窗的防护板前端面积灰；在氧气通道9下端或中间适当位置可根据需要安装光传输透镜2及耐高温防护透光板14,用于传光及导光。枪体外层管为冷却水进出管道11。
氧枪喷头12根据不同的传光方式结构有所不同。
如图2所示，氧枪I在枪体内氧气通道9中设置吹扫气体管路10，吹扫气体管路10 内放置光纤3，氧枪I的喷头12中心位置开有传光孔13，传光孔13内装有耐高温防护透光板14，并提供吹扫气体通道，光传输透镜2位于枪体与喷头12结合部的上侧；光谱仪4安装在氧枪I尾端专为光谱仪4设置的空腔内，在枪体尾端设置有电气连接端子7，安装光谱仪4的空腔外侧设置有与氧枪I的冷却水进出管道11连通的冷却水夹层8。
如图3所示，吹扫气体管路10也设置在枪体内的氧气通道9中，喷头12中心位置开有传光孔13，传光孔13中心线与吹扫气体管路10直线段中心线在同一直线上，传光孔 13内装有耐高温防护透光板14，并提供吹扫气体通道。与图2所示结构不同的是，光纤3 不进入氧枪I的枪体，光传输透镜2安装在氧枪I尾端，位于氧气通道9直线段端头，并与氧气通道9保持同心，光谱仪4设置在氧枪I外部。
如图4所示，氧枪I在喷头12内多喷孔中心线交汇处安装有向氧气通道9折射或反射光的棱镜15，光传输透镜2安装在氧枪I尾端，位于氧气通道9直线段端头，并与氧气通道9保持同心，光谱仪4设置在氧枪I外部。棱镜15将从氧气喷孔进入的光线反射或折射成向上的平行光，经氧气通道9直接传导到光传输透镜2。
本系统的工作过程是转炉吹炼过程的发光，经光传输透镜2汇聚到光纤3中，通过光纤3送进光谱仪4，经光谱仪4按波长分光及光电转换后，将光谱数据送计算机5，计算机5对光谱数据进行光谱分析，光谱分析数据经处理后作为全自动炼钢的控制依据。
权利要求
1.一种转炉及精炼炉炼钢在线连续检测系统，包括氧枪、光传输透镜、光纤，其特征在于，它还包括光谱仪、计算机，所述氧枪装配有光传输透镜，所述光传输透镜通过光耦合器与光纤一端连接，光纤另一端通过光耦合器与炉外光谱仪的入光口连接，所述光谱仪的光电转换信号通过输出端与计算机的信号输入端口连接，计算机的信号输出端口连接转炉自动控制系统。
2.根据权利要求I所述的转炉及精炼炉炼钢在线连续检测系统，其特征在于，所述光谱仪内设置光栅分光装置和CCD阵列探测器，炉内发光由光耦合器从光谱仪的入光口照射到光栅分光装置上，该光栅分光装置将炉内发光按波长分光后投射到CCD阵列探测器上，该CCD阵列探测器的光电转换信号输出口连接计算机。
3.根据权利要求I所述的转炉及精炼炉炼钢在线连续检测系统，其特征在于，所述氧枪在枪体内氧气通道中设置有吹扫气体管路，吹扫气体管路内放置光纤，氧枪喷头中心位置开有传光孔，其内装有耐高温防护透光板，并提供吹扫气体通道，光传输透镜位于枪体与喷头结合部的上侧；所述光谱仪安装在氧枪尾端专为光谱仪设置的空腔内，在枪体尾端设置有电气连接端子，安装光谱仪的空腔外侧设置有与氧枪冷却水进出管道连通的冷却水夹层。
4.根据权利要求I所述的转炉及精炼炉炼钢连续检测系统，其特征在于，所述氧枪在枪体内氧气管路中安装有通保护气体的细管，氧枪喷头中心位置开有传光孔，其内装有耐高温防护透光板，并提供吹扫气体通道，光传输透镜与氧气管路保持同心的安装在氧枪尾端并与氧气管路连通。
5.根据权利要求I所述的转炉炼钢连续检测系统，其特征在于，所述氧枪在喷头内多喷孔中心线交汇处安装有向氧气管路折射或反射光的棱镜，光传输透镜与氧气管路保持同心的安装在氧枪尾端并与氧气管路连通。
全文摘要
本发明涉及全自动转炉炼钢，具体是一种转炉及精炼炉炼钢连续检测系统。包括氧枪、光传输透镜、光纤，它还包括光谱仪、计算机，所述氧枪装配有光传输透镜，所述光传输透镜通过光耦合器与光纤一端连接,光纤另一端通过光耦合器与炉外光谱仪的入光口连接，所述光谱仪的光电转换信号通过输出端与计算机的信号输入端口连接，计算机的信号输出端口连接转炉自动控制系统。本发明为在线检测炉内反映情况提供了手段，以此检测数据为依据，通过光谱分析，取代付枪及烟气分析，实现氧气转炉炼钢的连续测量及吹炼过程的全自动控制。
文档编号C21C5/30GK102978335SQ20121054268
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月15日 优先权日2012年12月15日
发明者吕良玮 申请人:吕良玮