转炉出钢过程中的溢渣控制方法、装置、设备及存储介质与流程

本申请涉及工业冶炼钢材技术领域，特别是涉及一种转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

转炉炼钢(convertersteelmaking)是以铁水、废钢、合金为主要原料，靠铁水本身的物理热和复杂的化学反应产生的热量使其温度和成分达到出钢要求。转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和顶底复吹等；按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为目前使用最普遍的炼钢设备。转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。

转炉炼钢在出钢的过程中，受到人工控制出钢角度不够准确、出钢口过小和炉渣发泡等因素影响，在转炉炉口易出现溢渣的情况，而溢渣容易产生安全事故，导致钢包电缆等设备故障，甚至大溢渣容易使钢渣进入钢包内，严重影响生产效益。

申请内容

本申请的目的是提供一种转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，减少了人工监测转炉出钢的人工监测的工作量，实现了出钢过程中溢渣情况的转炉倾动的自动控制。

为解决上述技术问题，本申请提供一种转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法，包括：

实时获取相机拍摄的在转炉的炉口处预定区域内的监测图像；

根据所述转炉的当前出钢角度，确定所述监测图像中的感兴趣区域；

识别所述感兴趣区域中是否存在溢渣情况；

当所述炉口的感兴趣区域存在溢渣情况时，则通过驱动设备调整所述转炉的倾动曲线，以控制溢渣。

其中，所述识别所述感兴趣区域中是否存在溢渣情况包括：

识别所述感兴趣区域中是否存在溢渣面积，若是，则判断所述溢渣面积是否超过预设面积；

若所述溢渣面积超过所述预设面积，则判断所述溢渣面积超过所述预设面积的持续的溢渣时长是否超过预设时长，若是，则所述转炉的炉口的感兴趣区域存在溢渣情况。

其中，所述识别所述感兴趣区域中是否存在溢渣情况包括：

当所述溢渣面积小于第一预设面积，和/或所述溢渣面积持续的溢渣时长小于第一预设时长时，则所述感兴趣区域不存在溢渣情况；

当所述溢渣面积大于所述第一预设面积小于第二预设面积，且所述溢渣时长大于所述第一预设时长时，则所述感应区域存在轻微溢渣情况；

当所述溢渣面积大于所述第一预设面积，且所述溢渣时长大于所述第一预设时长小于第二预设时长时，则所述感应区域存在轻微溢渣情况；

当所述溢渣面积大于所述第二预设面积，且所述溢渣时长大于所述第二预设时长，则所述感应区域存在严重溢渣情况。

其中，所述当所述转炉的炉口的感兴趣区域存在溢渣情况时，则调整所述转炉的倾动曲线，包括：

当所述转炉的感兴趣区域存在轻微溢渣情况时，则控制所述驱动设备增加所述转炉在当前出钢角度的出钢停留时间；

当所述转炉的感兴趣区域存在严重溢渣情况时，则控制所述驱动设备调整抬高所述转炉的炉口，使得所述转炉的当前出钢角度减小0.7～1.4°。

其中，所述根据所述转炉的当前出钢角度，确定所述监测图像中的感兴趣区域包括：

根据所述转炉的当前出钢角度和预先确定的所述转炉的出钢角度和感兴趣区域高度之间的对应关系，确定所述监测图像中的感兴趣区域的高度范围；

根据所述高度范围和预先设定的宽度范围，确定所述监测图像中矩形的所述感兴趣区域。

本申请还提供了一种转炉自动出钢过程中的溢渣控制装置，包括：

图像获取模块，用于实时获取相机拍摄的在转炉的炉口处预定区域内的监测图像；

区域确定模块，用于对所述监测图像进行识别分析，确定所述监测图像中的感兴趣区域；

溢渣识别模块，用于识别所述感兴趣区域中是否存在溢渣情况；

调整控制模块，用于当所述转炉的炉口的感兴趣区域存在溢渣情况时，则通过驱动设备调整所述转炉的倾动曲线，以控制溢渣。

其中，所述溢渣识别模块具体用于识别所述感兴趣区域中是否存在溢渣面积，若是，则判断所述溢渣面积是否超过预设面积；若所述溢渣面积超过所述预设面积，则判断所述溢渣面积超过所述预设面积的持续的溢渣时长是否超过预设时长，若是，则所述转炉的炉口的感兴趣区域存在溢渣情况。

其中，所述区域确定模块具体用于根据当前转炉的出钢角度和预先确定的所述出钢角度和感兴趣区域高度之间的对应关系，确定所述感兴趣区域中的高度范围；根据所述高度范围和预先设定的宽度范围，确定所述监测图像中矩形的所述感兴趣区域。

本申请还提供了一种转炉自动出钢过程中的溢渣控制设备包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法的步骤。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法的步骤。

本申请所提供的转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法，包括：实时获取相机拍摄的在转炉的炉口处预定区域内的监测图像；对监测图像进行识别分析，确定监测图像中的感兴趣区域；识别感兴趣区域中是否存在溢渣情况；当转炉的炉口的感兴趣区域存在溢渣情况时，则通过驱动设备调整转炉的倾动曲线，以控制溢渣。

本申请中在控制转炉出钢时，通过实时拍摄图像监测转炉的炉口附近的区域，并基于图像分析判断出转炉的溢渣情况，并在识别出图像中的溢渣情况后，自动控制驱动设备对转炉的倾动曲线进行调整，整个过程自动对转炉出钢过程中出现的溢渣情况进行调整控制，无需人工监测控制，有利于提高控制调整转炉溢渣的及时性，保证转炉出钢的安全性。

本申请还提供了一种转炉自动出钢过程中的溢渣控制装置、设备及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的转炉出钢的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的监测图像中感兴趣区域的示意图；

图4为本申请另一实施例提供的转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的转炉自动出钢过程中的溢渣控制装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，图1为本申请实施例提供的转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法的流程示意图，该方法可以包括：

步骤s11：实时获取相机拍摄的在转炉的炉口处预定区域内的监测图像。

步骤s12：根据转炉的当前出钢角度，确定监测图像中的感兴趣区域。

具体地，对于转炉而言，如图2所示，图2为本申请实施例提供的转炉出钢的结构示意图。图2中以转炉1的中心为原点o，建立三维直角坐标系，其中虚直线即为转炉1的中心轴，转炉1的旋转杆3和x轴重合。图2中转炉1的中心轴和z轴方向的夹角为转炉1的出钢角度θ。在不出钢的情况下，转炉1的炉口4是竖直向上的，该炉口4是加入冶炼钢材的原料的入口。而在钢材冶炼完成后，需要控制该转炉1绕旋转杆3旋转一定角度，该转炉1旋转的角度大小即为出钢角度θ，使得液态钢材从出钢口2流出，且随着出钢过程的进行逐渐进行，需要逐渐增大转炉1的出钢角度，且在每个出钢角度θ处均需要停留一定时长，该转炉1的出钢角度θ随时间的变化即为转炉1的倾动曲线。

因为转炉1是随着时间的变化而变化的，而相机5的设置位置是不发生变化，那么随着转炉1的旋转，确定转炉1是否发生溢渣的感兴趣区域在图像中的位置也会相应地发生变化。为此，在确定感兴趣区域时，需要根据转炉的出钢角度相应地改变感兴趣区域。该感兴趣区域即是分析是否存在溢渣情况的区域。

可选地，在本申请的一种具体实施例中，该转炉的感兴趣区域具体确定方式可以包括：

根据转炉的当前出钢角度和预先确定的转炉的出钢角度和感兴趣区域高度之间的对应关系，确定感兴趣区域中的高度范围；

根据高度范围和预先设定的宽度范围，确定监测图像中矩形的感兴趣区域。

具体地，预先确定的转炉出钢角度和感兴趣区域的高度范围之间的对应关系，可以是通过转炉的多个出钢角度和感兴趣区域的高度范围数据进行拟合获得。

具体地，可以是拍摄多次转炉随着出钢角度变化的监测图像，在各个监测图像中人为标定感兴趣区域，再基于转炉的感兴趣区域随着出钢角度而变化的规律，最终拟合出转炉的监测图像中感兴趣区域随着出钢角度变化而变化的对应关系。

一般情况下，转炉不会发生水平方向的偏移，因此，在感兴趣区域的宽度位置范围是恒定的，而高度范围是随着出钢角度而变化的。

如图3所示，图3为本申请实施例提供的监测图像中感兴趣区域的示意图，在图3中，在拍摄获得监测图像建立平面直角坐标系，以图像的左上角顶点为坐标原点。感兴趣区域位于炉口的正下方，且距离炉口一段高度距离，感兴趣区域的高度范围：y1＝a*θ+b，y2＝y1+200，单位为像素；感兴趣区域的宽度范围为：x1＝c，x2＝b，其中a、b、c、d为常量。

步骤s13：识别感兴趣区域中是否存在溢渣情况，若是，则进入步骤s14，若否则进入步骤s11。

步骤s14：通过驱动设备调整转炉的倾动曲线，以控制溢渣。

转炉发生溢渣，很有可能是当前时刻转炉的出钢角度过大，导致钢渣从炉口溢出，因此，可以通过调整转炉的倾动曲线，使得转炉的溢渣情况逐渐减弱甚至消失。

对于转炉的倾动曲线是通过配套的电气箱中的驱动设备驱动实现的。本实施例中通过处理器向相应地驱动设备发出相应的控制指令，即可实现自动对转炉倾动曲线的调整，对转炉进行自动控制。无需人工手动控制，能够在发现溢渣情况后，及时采取相应的措施，避免转炉中出现长时间大量的溢渣情况。

相对于现有技术中通过人工观察转炉的溢渣情况，并通过人工手动控制转炉倾动，本申请中无需人工检测转炉的溢渣情况，在很大程度上减少了工作人员的工作量，并且能够及时对溢渣情况进行相应的控制，避免因人工反应不及时，而产生的溢渣情况影响生产效益的问题。

基于上述实施例，在本申请的另一具体实施例中，在对溢渣情况进行判断识别时，具体可以包括：

识别感兴趣区域中是否存在溢渣面积，若是，则判断溢渣面积是否超过预设面积；

若溢渣面积超过预设面积，则判断溢渣面积超过预设面积的持续的溢渣时长是否超过预设时长，若是，则转炉的炉口的感兴趣区域存在溢渣情况。

转炉溢渣也即是说液态的钢渣从转炉的炉口流出，那么相应地，在炉口的正下方即可拍摄到钢渣图像。

具体地，可以提前对监测图像中的溢渣情况进行训练学习，识别出监测图像中的溢渣区域。当然对于拍摄的监测图像而言，钢水的颜色亮度相交于周围区域而言更亮，因此，也可以通过识别图像中各个像素点的灰度值，将灰度值较大的像素点确定为属于溢渣区域，由此确定出溢渣区域。

进一步地，考虑到在转炉出钢的过程中，转炉内的钢水是存在震荡的，因此，在转炉的炉口不可避免的会因震荡而溢出钢渣，在震荡结束后炉口也自然停止溢出钢渣，但是在这种情况下，通过监测图像确能够识别出图像中存在溢渣面积，而实际上这种情况是不需要对转炉的倾动曲线进行调整的。

为了避免因钢水短暂震荡产生溢渣，导致误调转炉的倾动角度的问题，本申请中在监测溢渣面积的同时还对溢渣时间进行了监测。对于相机而言，在拍摄监测图像时，持续的对预定区域进行多帧图像进行拍摄，每帧图像之间间隔的时长一定，根据连续存在溢渣面积的监测图像的数量，即可确定持续溢渣的溢渣时长，如果短暂溢渣，一般只有少数几帧连续的图像存在溢渣面积，在该情况下则无需控制调整转炉的倾动曲线。

为了进一步地说明本申请中对溢渣情况的判断过程，本申请中还提供了另一实施例，

如图4所示，图4为本申请另一实施例提供的转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法的流程示意图，该转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法可以包括：

步骤s21：实时获取相机拍摄的在转炉的炉口处预定区域内的监测图像。

步骤s22：根据转炉的当前出钢角度，确定监测图像中的感兴趣区域。

步骤s23：识别感兴趣区域中是否存在溢渣面积，若是，则进入步骤s24，若否，则进入步骤s21。

步骤s24：判断溢渣面积是否大于第一预设面积，若是，则进入步骤s25，若否，则进入步骤s21。

步骤s25：判断溢渣面积是否大于第二预设面积，若是，则进入步骤s26，若否，则进入步骤s28。

步骤s26：判断溢渣时长是否大于第一预设时长，若是，则进入步骤s27，若否，则进入步骤s21。

步骤s27：判断溢渣时长是否大于第二预设时长，若是，则进入步骤s210，若否，则进入步骤s29。

步骤s28：判断溢渣时长是否大于第一预设时长，若否，则进入步骤s21，若是，则进入步骤s29。

步骤s29：控制驱动设备增加转炉在当前出钢角度的出钢停留时间。

步骤s210：控制驱动设备调整抬高转炉，使得转炉的当前出钢角度减小0.7～1.4°。

需要说明的是，在实际出钢过程中，对于当前转炉剩余钢水量，如果转炉的当前出钢角度过大，就会导致转炉的炉口大量的长时间的溢渣，也即是溢渣面积大于第二预设面积，溢渣时长大于第二预设时长。这种严重溢渣情况下，就需要适当减小转炉的当前出钢角度，以提高炉口的高度，减少溢渣。

当然对于抬高炉口的高度，所需要减小的出钢角度不宜太大，具体可以是0.7°、0.8°、0.9°、1.0°、1.1°、1.2°、1.3°、1.4°。

而如果转炉的炉口长时间溢渣，但是溢渣的面积不至于太大，说明此时转炉倾动角度只是偏大，一般溢出一定量钢渣后，即可自行停止溢渣；或者是尽管检测到溢渣面积较大，但是持续时间并不长，也即是溢渣面积在第一预设面积和第二预设面积之间，而溢渣时长大于第一预设时长，或者溢渣面积大于第一预设面积，而溢渣时间在第一预设时长和第二预设时长之间，这都属于轻微溢渣情况。

但是若抬高炉口的高度，也就是缩小转炉的当前出钢角度，不可避免的会降低转炉的出钢的效率，而如果按照原设定好的倾动曲线在当前出钢角度停留一段时间后，继续增大转炉的出钢角度，在很大程度上会造成转炉再次溢渣。因此，可以对倾动曲线进行一定的修正，增加当前出钢角度停留的时长，以延缓后续各个出钢角度增大的时间点，避免过快变化出钢角度，造成的多次轻微溢渣的问题。

当然，对于溢渣时长的阈值并不必然需要设定两个，在实际应用中，各个工作人员对溢渣情况的评价标准存在差异，可以设置一个较小的第一预设时长和一个较大的第二预设时长进行综合判断，也可以仅仅设定一个合适的预设时长，对此，本申请中不做具体限定。

可选地，在本申请的另一具体实施例中，还可以进一步地包括：

对每次出钢过程中出现的溢渣情况进行数据记录，并将该数据记录作为下一次设定倾动曲线的依据，以降低后续转炉中出现溢渣情况的概率。

具体地，如果转炉在当前出钢角度出现轻微溢渣，那么在下一次设定倾动曲线时，可以适当增大当前出钢角度的前一个出钢角度的停留时长；如果转炉在当前出钢角度出现严重溢渣情况，在下一次设定倾动曲线时，可以适当减小当前出钢角度的前一个出钢角度的增大幅度。

下面对本申请实施例提供的一种转炉自动出钢过程中的溢渣控制装置进行介绍，下文描述的一种转炉自动出钢过程中的溢渣控制装置与上文描述的转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法可相互对应参照。

图5为本申请实施例提供的转炉自动出钢过程中的溢渣控制装置的结构框图，参照图5转炉自动出钢过程中的溢渣控制装置可以包括：

图像获取模块100，用于实时获取相机拍摄的在转炉的炉口处预定区域内的监测图像；

区域确定模块200，用于根据所述转炉的当前出钢角度，确定所述监测图像中的感兴趣区域；

溢渣识别模块300，用于识别所述感兴趣区域中是否存在溢渣情况；

调整控制模块400，用于当所述炉口的感兴趣区域存在溢渣情况时，则通过驱动设备调整所述转炉的倾动曲线，以控制溢渣。

可选地，在本申请的另一具体实施例中，还可以进一步地包括：

所述溢渣识别模块300具体用于识别所述感兴趣区域中是否存在溢渣面积，若是，则判断所述溢渣面积是否超过预设面积；若所述溢渣面积超过所述预设面积，则判断所述溢渣面积超过所述预设面积的持续的溢渣时长是否超过预设时长，若是，则所述转炉的炉口的感兴趣区域存在溢渣情况。

可选地，在本申请的另一具体实施例中，还可以进一步地包括：

所述溢渣识别模块300具体用于识别当所述溢渣面积小于所述第一预设面积，和/或所述溢渣面积持续的溢渣时长小于第一预设时长时，则所述感兴趣区域不存在溢渣情况；当所述溢渣面积大于所述第一预设面积小于第二预设面积，且所述溢渣时长大于所述第一预设时长时，则所述感应区域存在轻微溢渣情况；当所述溢渣面积大于所述第一预设面积，且所述溢渣时长大于所述第一预设时长小于第二预设时长时，则所述感应区域存在轻微溢渣情况；当所述溢渣面积大于所述第二预设面积，且所述溢渣时长大于所述第二预设时长，则所述感应区域存在严重溢渣情况。

可选地，在本申请的另一具体实施例中，还可以进一步地包括：

所述调整控制模块400具体用于当所述转炉的感兴趣区域存在轻微溢渣情况时，则控制所述驱动设备增加所述转炉在当前出钢角度的出钢停留时间；当所述转炉的感兴趣区域存在严重溢渣情况时，则控制所述驱动设备调整抬高所述转炉，使得所述转炉的当前出钢角度减小0.7～1.4°。

可选地，在本申请的另一具体实施例中，还可以进一步地包括：

所述区域确定模块具体用于根据所述转炉的当前出钢角度和预先确定的所述出钢角度和感兴趣区域高度之间的对应关系，确定所述感兴趣区域中的高度范围；根据所述高度范围和预先设定的宽度范围，确定所述监测图像中矩形的所述感兴趣区域。

本实施例的转炉自动出钢过程中的溢渣控制装置用于实现前述的转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法，因此转炉自动出钢过程中的溢渣控制装置中的具体实施方式可见前文中的转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法的实施例部分，例如，图像获取模块100，区域确定模块200，溢渣识别模块300，调整控制模块400，分别用于实现上述转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法中步骤s11，s12，s13和s14，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。

本申请中还提供了一种转炉自动出钢过程中的溢渣控制设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法的步骤。

具体地，该存储器可以为随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

本申请中还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意实施例所述转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法的步骤。

所述转炉自动出钢过程中的溢渣控制方法具体包括：

实时获取相机拍摄的在转炉的炉口处预定区域内的监测图像；

根据所述转炉的当前出钢角度，确定所述监测图像中的感兴趣区域；

识别所述感兴趣区域中是否存在溢渣情况；

当所述转炉的炉口的感兴趣区域存在溢渣情况时，则通过驱动设备调整所述转炉的倾动曲线，以控制溢渣。

本实施例的计算机可读存储介质中存储的方法，可以实现转炉出钢过程中，针对溢渣情况的自动调整，在很大程度上减少工作人员的工作量，提高转炉出钢的效率和安全性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。