一种RH真空处理的调控方法与流程

一种rh真空处理的调控方法
技术领域
1.本发明属于rh真空处理技术领域，具体涉及一种rh真空处理的调控方法。


背景技术：

2.目前，处理完每一炉钢水后，现场操作工通过实时目测真空槽槽内摄像头的情况，随着rh处理钢水的炉数越来越多，槽内所结冷钢也越来越多，槽内摄像头所能观测的“视野”越来越小(表现为可观测直径越来越小，可观测部分为明色部分，观感明亮，其他外边缘处的冷钢变黑，呈暗色，观感暗黑)，根据观测视野判断是否化冷钢。但是，由于依赖人工目测，通过查看槽内摄像头视野的变化，感觉结冷钢的程度，或者根据经验(如浸渍管使用15次)，然后决定是否化冷钢；其时常会出现化冷钢提前或延后的情况。而化冷钢提前会导致化冷钢频次多，且整体成本和能耗增加；化冷钢延后会导致结冷钢严重时所结冷钢会污染后续处理的钢水，造成质量事故。
3.对此，现有技术进行了一些研究，但是更多的只是研究如“钢水到rh站时的温度、到rh站时钢水中的氧含量、浸渍管孔径的大小、rh槽内真空度、结冷钢的程度”等条件基本已知时，如何通过控制“煤氧枪流量、比例、枪位、合金氧化放热”等手段达到化冷钢的目的，但是对于如何获得这些“初始条件”基本一笔带过，当然，“到站温度、真空度”等条件在所有钢厂中现在都有相应的设备能够测得并获得相应数值，但对于“结冷钢程度、浸渍管实时内径”却无法通过现有手段实时测得，进而无法指导rh炉的相应操作。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术存在的通过人工目测摄像头视野的情况粗略判断是否化冷钢而影响rh处理效果的缺陷，提供一种rh真空处理的调控方法，该调控方法能实现准确判断是否化冷钢，从而保证rh处理效果及其稳定生产。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种rh真空处理的调控方法，包括：在rh真空处理过程中，
6.基于位于真空槽顶部的图像识别机构，实时获得真空槽底部的具有明暗变化部分的图像；
7.根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中暗色部分的面积变化或长度变化；
8.基于所述面积变化或长度变化，判断其是否符合相应的第一阈值范围，若符合第一阈值范围则可开启化冷钢工艺；并判断其是否符合相应的第二阈值范围，若符合第二阈值范围则必须开启化冷钢工艺；其中，所述面积变化或长度变化与其相应的阈值范围具有与结冷钢程度相关的对应关系。
9.在第一种实施方式中，所述图像中暗色部分的面积变化为图像中所有暗色部分面积与图像中浸渍管所在暗色部分面积的差值占图像总面积的比例
△
s，且所述第一阈值范围为65-74％，所述第二阈值范围为75-95％。
10.在一些优选实施方式中，所述根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中暗色部分的面积变化，包括：
11.根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中所有暗色部分面积、所述图像中浸渍管所在暗色部分面积和所述图像总面积；
12.基于当下时刻所述图像中所有暗色部分面积、所述图像中浸渍管所在暗色部分面积和所述图像总面积，获得当下时刻图像中所有暗色部分面积与图像中浸渍管所在暗色部分面积的差值占图像总面积的比例
△
s。
13.在第二种实施方式中，所述图像中暗色部分的面积变化为图像中浸渍管所在暗色部分的当下时刻总面积值占初始时刻总面积值的比例
△
a，且所述第一阈值范围为40-60％，所述第二阈值范围为10-39％。
14.在一些优选实施方式中，所述根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中暗色部分的面积变化，包括：
15.根据每一时刻的所述图像，获得所述图像中浸渍管所在暗色部分的当下时刻总面积以及初始时刻总面积；
16.基于所述图像中浸渍管所在暗色部分的当下时刻总面积以及初始时刻总面积，获得所述图像中浸渍管所在暗色部分的当下时刻总面积值占初始时刻总面积值的比例
△
a。
17.在第三种实施方式中，通过调节所述图像识别机构使得所述图像为正方形，且
18.所述图像中暗色部分的长度变化为所述正方形的边长a与图像中明色部分的当量直径b的差值
△
l，且所述第一阈值范围为5-7cm，所述第二阈值范围为8-9cm。
19.在一些优选实施方式中，该调控方法还包括：
20.根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中浸渍管所在暗色部分的内径变化
△
d，判断
△
d是否符合第三阈值范围，若符合第三阈值范围，则当下时刻的浸渍管侵蚀严重而需要下线更换。
21.更优选地，所述内径变化
△
d为内直径差值，所述第三阈值范围为6-12cm。
22.在一些优选实施方式中，所述根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中浸渍管所在暗色部分的内径变化
△
d，包括：
23.根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中浸渍管所在暗色部分的实时内径以及初始时刻内径；
24.基于所述图像中浸渍管所在暗色部分的实时内径以及初始时刻内径，获得当下时刻所述图像中浸渍管所在暗色部分的内径变化
△
d。
25.在一些优选实施方式中，该调控方法还包括：
26.基于所述当下时刻所述图像中浸渍管所在暗色部分的实时内径，根据浸渍管内直径d和环流量q、环流气流量g的对应关系，并根据环流气流量g与高真空时间t、环流气循环总量m的对应关系，获得当下时刻rh真空处理所需的环流气流量g或高真空时间t；
27.基于所述当下时刻rh真空处理所需的环流气流量g或高真空时间t，进行rh真空处理工艺。
28.本发明通过图像识别系统，获得图像中暗色部分的面积变化或长度变化，结合相应的阈值范围来实时判断槽内结冷钢程度，进而指导rh炉的相应操作。进一步经过大量实践经验和研究，给出了量化化冷钢程度相关的三种明确对应关系，使得能通过测试准确判
断是否需要化冷钢，便于明确指导rh炉的相应操作。并进一步基于测得的图像中浸渍管所在暗色部分的内径变化，给出了判断浸渍管侵蚀程度的明确对应关系，以判断其是否需要下线更换浸渍管；并进一步调控环流气流量g或高真空时间t，从而能够节省环流气流量或缩短高真空时间，用于调控生产节奏或增加这炉的软吹时间上去。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
30.图1是本发明初始时刻的图像结构示意图。
31.图2是本发明某一时刻结冷钢较多情况下的图像结构示意图。
32.附图标记说明
33.1-真空槽，2-浸渍管，3-暗色部分，4-明色部分。
具体实施方式
34.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
35.本发明中，图像中明暗变化的明色部分4是相对于暗色部分3而言的，也即，将图像分为明色部分4和暗色部分3。由于在rh真空处理过程中，真空槽1内温度很高，因此处于较冷状态下的真空槽1内耐材会显得特别黑(主要是两个浸渍管2的孔和初始视野范围内周边的黑色部分)，归为暗色部分，如图1所示，因此也很容易被图像识别机构所分辨并划分。
36.为了指导rh炉的相应操作，本发明提供了一种rh真空处理的调控方法，包括：在rh真空处理过程中，
37.s1、基于位于真空槽1顶部的图像识别机构，实时获得真空槽1底部的具有明暗变化部分的图像；
38.s2、根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中暗色部分3的面积变化或长度变化；
39.s3、基于所述面积变化或长度变化，判断其是否符合相应的第一阈值范围，若符合第一阈值范围则可开启化冷钢工艺；并判断其是否符合相应的第二阈值范围，若符合第二阈值范围则必须开启化冷钢工艺；其中，所述面积变化或长度变化与其相应的阈值范围具有与结冷钢程度相关的对应关系。
40.本发明所述“符合第一阈值范围则可开启化冷钢工艺”是指，符合第一阈值范围时，可以考虑开启化冷钢工艺，也即，可以开启、也可以不开启化冷钢工艺，其能够提醒技术人员目前的冷钢程度，便于其根据实际情况考虑是否开启化冷钢工艺。
41.所述“图像中暗色部分3的面积变化或长度变化”是指，随结冷钢程度的不同，图像中暗色部分3的面积发生一定变化，或暗色部分3的长度(或换算后的长度)发生一定变化；
其中面积变化可以为面积变化差，也可以为变化后的面积，长度变化可以为长度变化差，也可以为变化后的长度。其中暗色部分3可以为图像中所有暗色部分3面积，也可以为图像中部分暗色部分3面积。
42.可以理解的是，所述具有明暗变化部分的图像是指，图像中由明色部分4和暗色部分3组成。
43.所述图像识别机构基本处于真空槽1内正上方，如图1所示，图像的初始视野面积中四周会有一部分是暗色的，中部的两个暗色部分3是两个浸渍管2孔。本发明中的面积除非另有说明，可以是连续面积，也可以是非连续各部分的总面积。随着冷钢越来越多，图像中四周暗色部分3沿图1箭头向内扩散，其面积会越来越大。随着处理钢水的炉数越来越多，浸渍管2的耐材被冲刷、侵蚀，图像中浸渍管2所在暗色部分3沿图1箭头向外扩散，其内径越来越大。
44.基于此，发明人进而经过大量研究，发现了图像中暗色部分3的面积变化或长度变化与结冷钢程度相关的对应关系，系统后续可根据生产节奏等条件自动运行化冷钢程序，从而指导rh真空处理操作。而现有技术中没有结冷钢程度的任何判断标准或依据，且也无法预期，这是由于结冷钢情况复杂，rh真空处理工艺不断变化，会造成冷钢的形成复杂，例如结冷钢的密度和量均不同，且不同批次结的冷钢相互之间的结合程度也不相同。
45.具体的，在第一种实施方式中，所述图像中暗色部分3的面积变化为图像中所有暗色部分3面积与图像中浸渍管2所在暗色部分3面积的差值占图像总面积的比例
△
s。在该方案中，根据该
△
s来表征面积变化，发明人经过大量研究发现，在一些具体实施方式中，图像中暗色部分3的初始面积为图像总面积的21％，即初始时刻
△
s为21％，则随着冷钢越结越多，图像中暗色部分3的面积越来越大，当
△
s变为22-42％时，冷钢量约为0-0.3t；随着冷钢越结越多，当
△
s为43-53％时，冷钢量约为0.4-0.5t；当
△
s为54-64％时，冷钢量约为0.6-0.9t；当
△
s为65-74％时，冷钢量约为1-1.5t；当
△
s为75-95％时，冷钢量约为1.6-2.2t。其中，在
△
s满足第一阈值范围65-74％时，冷钢量较多，可以考虑化冷钢，在
△
s满足第二阈值范围75-95％时，结冷钢严重，必须化冷钢。故，该方案中，本发明要求所述第一阈值范围为65-74％，所述第二阈值范围为75-95％。
46.本领域技术人员可以采用任何方式获得
△
s。在一些优选实施方式中，所述根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中暗色部分3的面积变化，包括：
47.根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中所有暗色部分3面积、所述图像中浸渍管2所在暗色部分3面积和所述图像总面积；
48.基于当下时刻所述图像中所有暗色部分3面积、所述图像中浸渍管2所在暗色部分3面积和所述图像总面积，获得当下时刻图像中所有暗色部分3面积与图像中浸渍管2所在暗色部分3面积的差值占图像总面积的比例
△
s。
49.可以理解的是，随着结冷钢不断增多，所述图像中所有暗色部分3面积包括四周暗色部分及浸渍管所在暗色部分。所述图像总面积由所有暗色部分3和明色部分4的面积总和。
50.在第二种实施方式中，所述图像中暗色部分3的面积变化为图像中浸渍管2所在暗色部分3的当下时刻总面积值占初始时刻总面积值的比例
△
a。在该方案中，根据该
△
a来表征面积变化，发明人经过大量研究发现，假设两个浸渍管2所在暗色部分3的初始总面积为a
如图1所示，则随着冷钢越结越多，当下时刻总面积值是指未被四周暗色部分所包围的部分b，如图2所示，则
△
a＝b/a，当
△
a为80-100％时，冷钢量约为0-0.4t；当
△
a为61-79％时，冷钢量约为0.5-0.9t；当
△
a为40-60％时，冷钢量约为1-1.5t；当
△
a为10-39％时，冷钢量约为1.6-2.2t。故，该方案中，本发明要求所述第一阈值范围为40-60％，所述第二阈值范围为10-39％。
51.在一些优选实施方式中，所述根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中暗色部分3的面积变化，包括：
52.根据每一时刻的所述图像，获得所述图像中浸渍管2所在暗色部分3的当下时刻总面积以及初始时刻总面积；
53.基于所述图像中浸渍管2所在暗色部分3的当下时刻总面积以及初始时刻总面积，获得所述图像中浸渍管2所在暗色部分3的当下时刻总面积值占初始时刻总面积值的比例
△
a。
54.在第三种实施方式中，该调控方法还包括：通过调节所述图像识别机构使得所述图像为正方形，且所述图像中暗色部分3的长度变化为所述正方形的边长a与图像中明色部分4的当量直径b的差值
△
l。优选地，当量长度的获得方式为：根据每一时刻的所述图像，获得所述图像中明色部分4的当下时刻当量直径b以及初始时刻所述图像的边长a；基于所述图像中明色部分4的当下时刻当量直径b以及初始时刻所述图像的边长a，获得所述图像中所有暗色部分3的长度变化
△
l，其中
△
l＝a-b。
55.在该方案中，根据该l来表征随结冷钢程度变化的长度变化，发明人经过大量研究发现，当
△
l＝0-1.4cm，冷钢量约为0-0.4t；当
△
l＝1.5-3.4cm，冷钢量约为0.5-0.6t；当
△
l＝3.5-4.9cm，冷钢量约为0.7-0.9t；当
△
l＝5-7cm，冷钢量约为1-1.6t；当
△
l＝8-9cm，冷钢量约为1.7-2.2t。故，该方案中，本发明要求所述第一阈值范围为5-7cm，所述第二阈值范围为8-9cm，其中cm为所述图像中的尺寸单位，也即，针对图像划分的1个单位的基准为cm。
56.本发明中，所述图像为正方形，是指尽量使图像成为正方形，也可以为类似正方形的形状。
57.更优选地，该调控方法还包括：调节所述图像识别机构使得所述图像中初始时刻的暗色部分3的面积尽可能的小。该优选方案能够更准确的体现图像中暗色部分3的变化情况。
58.发明人进一步研究发现，浸渍管2的使用寿命在70-150炉左右(一般为80-100炉)，也即在处理80-100炉钢水后，因浸渍管2侵蚀过于严重而不得不停止使用(即下线)，待将旧的浸渍管2拆除，装上新的浸渍管2后可再次处理钢水(使用前要进行烘烤)，而真空槽1内的耐材寿命较长。为了安全稳定生产，需要在浸渍管2侵蚀过于严重之前下线更换，然而，目前没有可用于判断浸渍管2侵蚀程度的明确方案。对此，在本发明一些优选实施方式中，该调控方法还包括：根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中浸渍管2所在暗色部分3的内径变化
△
d，判断
△
d是否符合第三阈值范围，若符合第三阈值范围，则当下时刻的浸渍管2侵蚀严重而需要下线更换。该优选方案下，因为随着处理钢水的炉数越来越多，浸渍管2的内径是越来越大的(耐材被冲刷、侵蚀)，图像中浸渍管2所在暗色部分3的内径随之变化，结合内径变化程度与相应阈值范围的关系，来判断浸渍管2侵蚀程度；且该基于
△
d的调控方法可靠，由于浸渍管2所在暗色部分3的中心点始终会被观测到，如果不能被观测到，则
说明冷钢结得太多了。可以理解的是，若更换浸渍管2，那么在rh真空处理工艺之前要进行常规的烘烤。
59.更优选地，所述内径变化
△
d为内直径差值，所述第三阈值范围为6-12cm。在一些具体实施方式中，例如浸渍管2内径由最初的500mm侵蚀至560-620mm，表现为工作层单侧耐材砖由130mm变为下线时的70mm以下，侵蚀了60mm以上。
60.对于所述内径变化
△
d的获得方式，在一些优选实施方式中，所述根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中浸渍管2所在暗色部分3的内径变化
△
d，包括：
61.根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中浸渍管2所在暗色部分3的实时内径以及初始时刻内径；
62.基于所述图像中浸渍管2所在暗色部分3的实时内径以及初始时刻内径，获得当下时刻所述图像中浸渍管2所在暗色部分3的内径变化
△
d。
63.发明人进一步研究发现，对于整个浇次同一种钢而言，每一炉钢水rh真空处理时，钢水环流量q理论上应保持一致，但随着浸渍管2的侵蚀，直径d变大，而环流气流量g始终为一定数值，则浸渍管2寿命中后期，q随d变大而变大，钢水其实是被“过度处理的”。对此，在本发明一些优选实施方式中，该调控方法还包括：
64.基于所述当下时刻所述图像中浸渍管2所在暗色部分3的实时内径，根据浸渍管2内直径d和环流量q、环流气流量g的对应关系，并根据环流气流量g与高真空时间t、环流气循环总量m的对应关系，获得当下时刻rh真空处理所需的环流气流量g或高真空时间t；
65.基于所述当下时刻rh真空处理所需的环流气流量g或高真空时间t，进行rh真空处理工艺。
66.在上述优选实施方式中，保持环流量q始终一定，能够根据所述图像中浸渍管2所在暗色部分3的实时内直径d，根据需求实时调控环流气流量g或高真空时间t；具体的，可以随着实时监控d的变大，进而减少g，从而能够节约环流氩气或氮气(一般为氩气)；如果不想调节g，还可通过减少整个高真空处理的时间t，保持q对于浇次每一炉钢始终一样，这样节约的时间可以用于调控生产节奏或增加这炉的软吹时间上去。其中，软吹为真空处理结束后，调小钢包底吹流量，使钢液面微微波动的技术，此过程有利于钢液中夹杂物的上浮去除，因此一般越长越好。
67.其中，环流量q(又称循环速率)是每分钟通过rh脱气室的钢水量。环流量q的经验公式如下：
68.q＝114g
1/3d4/3
[ln(p0/p)]
1/3
[0069]
式中：
[0070]
q：环流量(t/min)；
[0071]
g：环流气流量(nm3/min)(即环流吹氩总流量)；
[0072]
d：浸渍管2内径(m)；
[0073]
p：槽内压力(kpa)；
[0074]
p0：大气压(kpa)。
[0075]
由上述经验公式可知：环流量q是取决于：环流气流量g、浸渍管2内直径d、槽内压力p、大气压p0这四个参数。而对于某一特定的钢厂，p、p0这两个参数已基本确定，因此如果想保持环流量q始终一定，d增大，g则必须减小。基于此进行上述调控。
[0076]
其中，高真空时间t的调控是基于环流气循环总量m＝环流量q*高真空时间t，而对于同一钢种而言(假设每炉钢水钢水量一定，为130t)，其每炉钢水所需m是同样的，那么根据基于d计算的环流量q，可以得到高真空时间t，而q随d增大而增大，故t减小，即减少了整个高真空处理的时间t。
[0077]
所述基于所述当下时刻rh真空处理所需的环流气流量g或高真空时间t，进行rh真空处理工艺，是指按照当下时刻rh真空处理所需的环流气流量g或高真空时间t进行rh真空处理工艺。
[0078]
下面结合具体实施例对本发明进行进一步阐述。
[0079]
实施例1
[0080]
一种rh真空处理的调控方法，包括：在rh真空处理过程中，
[0081]
基于位于真空槽1顶部的图像识别机构，实时获得真空槽1底部的具有明暗变化部分的图像；
[0082]
根据每一时刻的所述图像，获得当下时刻所述图像中浸渍管2所在暗色部分3的实时内直径d；
[0083]
基于所述当下时刻所述图像中浸渍管2所在暗色部分3的实时内直径d，根据浸渍管2d和环流量q、环流气流量g的对应关系(q＝114g
1/3d4/3
[ln(p0/p)]
1/3
)，并根据环流气流量g与高真空时间t、环流气循环总量m的对应关系(m＝q*t)，获得当下时刻rh真空处理所需的高真空时间t。
[0084]
基于所述当下时刻rh真空处理所需的高真空时间t，进行rh真空处理工艺。
[0085]
其中，采用新的浸渍管2内径为0.5m。已知真空度p为0.266kpa，确定一定的环流气流量g为55nm3/h，得到所需环流量q为79.6t/min。高真空时间为15min，环流气循环总量m为79.6*15＝1194t。
[0086]
实施例2
[0087]
按照实施例1的方法进行，不同的是，浸渍管2侵蚀使得d为0.55m，那么，所需环流量q为90.4t/min。为了达到同样循环总量，调控所需要的高真空时间t为1194/90.4＝13.2min，相对于实施例1缩短了1.8min。
[0088]
实施例3
[0089]
按照实施例1的方法进行，不同的是，浸渍管2侵蚀使得d为0.6m，那么，所需环流量q为101.5t/min。为了达到同样循环总量，调控所需要的高真空时间t为1194/101.5＝11.7min，相对于实施例1缩短了3.3min。
[0090]
通过上述实施例可知，采用本发明的调控方法能够缩短高真空时间，用于调节生产节奏或者增加到软吹时间上去。同理，若不想缩短高真空时间，则可以在环流量q保持一定的情况下，减少环流气体流量g，可以节约气体。
[0091]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。