火点区自主发光监测熔池温度和成分数据分析方法及装置

本发明涉及炼钢，尤其涉及一种火点区自主发光监测熔池温度和成分数据分析方法及装置。

背景技术：

1、一键炼钢或自动炼钢是转炉炼钢技术发展的重点内容，其实施过程依赖于各种过程检测手段，为转炉冶金模型提供必要的钢水的温度、成分修正，从而提高模型预报精度，改善冶金工艺指标。目前转炉使用的过程检测手段主要有：炉顶副枪、炉气分析、人工测温取样、声呐化渣、炉口火焰检测等在线或离线检测方法，其中炉顶副枪、人工测温取样等消耗一次性探头，可直接获得较为准确的钢水成分和温度信息，但一般只能提供有限次数的点测数据，无法实现冶炼过程连续覆盖；炉气分析、声呐化渣、炉口火焰检测方法虽然可以实现连续测量，但其测量对象只是炉内冶金反应结果间接、延迟、混合的体现，无法直接获得转炉核心区域的实时反应特征。转炉炼钢智能化发展亟需新型的过程检测手段。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术无法实现冶炼过程连续覆盖，以及无法直接获得转炉核心区域的实时反应特征的问题，提出了本发明。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种火点区自主发光监测熔池温度和成分数据分析方法，该方法由电子设备实现，该方法包括：

4、s1、基于光谱采集探头，获取炼钢转炉的火点区的原始光谱。

5、s2、对原始光谱进行光谱平滑处理，得到平滑光谱。

6、s3、对原始光谱进行光谱分离处理，得到尖锐光谱。

7、s4、根据平滑光谱以及尖锐光谱，得到炼钢转炉的熔池温度和熔池成分的数据分析结果。

8、可选地，s1中的基于光谱采集探头，获取炼钢转炉的火点区的原始光谱，包括：

9、光谱采集探头通过炼钢转炉的氧气射流和氧枪喷孔形成的光路通道，对火点区自主发光进行捕获并分光识别，得到炼钢转炉的火点区的原始光谱。

10、原始光谱的波段包括紫外光波段、可见光波段和近中红外光波段，波长分辨率小于1nm。

11、可选地，s4中的根据平滑光谱以及尖锐光谱，得到炼钢转炉的熔池温度和熔池成分的数据分析结果，包括：

12、s41、根据平滑光谱，得到火点区的总温。

13、s42、根据平滑光谱以及尖锐光谱，得到火点区的多个特征反应强度。

14、s43、根据火点区的总温和多个特征反应强度，得到炼钢转炉的熔池温度的数据分析结果。

15、s44、根据多个特征反应强度，得到炼钢转炉的熔池成分的数据分析结果。

16、可选地，s41中的根据平滑光谱，得到火点区的总温，包括：

17、s411、从平滑光谱中提取单色辐射亮度，计算得到辐射亮度比。

18、s412、根据辐射亮度比，计算得到火点区的总温。

19、可选地，s42中的根据平滑光谱以及尖锐光谱，得到火点区的多个特征反应强度，包括：

20、s421、从尖锐光谱中分别提取多个特征反应的特征峰强数组。

21、s422、从平滑光谱中分别提取多个特征反应的背景亮度数组。

22、s423、根据特征峰强数组和背景亮度数组，计算多个特征反应的特征峰值比。

23、s424、根据特征峰值比以及火点区的总温，计算火点区的多个特征反应强度。

24、可选地，s421中的从尖锐光谱中分别提取多个特征反应的特征峰强数组，包括：

25、根据多个特征反应的每个特征反应的谱线特征点位值，从尖锐光谱上分别提取fe-o特征反应的特征峰强数组、c-o特征反应的特征峰强数组以及si-o特征反应的特征峰强数组。

26、可选地，s424中的根据特征峰值比以及火点区的总温，计算火点区的特征反应强度，包括：

27、根据特征反应的特征峰值比与火点区的总温，分别计算火点区的fe-o特征反应强度、c-o特征反应强度以及si-o特征反应强度。

28、可选地，s43中的根据火点区的总温和多个特征反应强度，得到炼钢转炉的熔池温度的数据分析结果，如下式（1）所示：

29、

30、其中，t为熔池温度，为火点区总温，c(fe)为fe-o特征反应的热效应系数、c(c)为c-o特征反应的热效应系数，c(si)为si-o特征反应的热效应系数，为温度修正系数，为fe-o特征反应强度，为c-o特征反应强度，为si-o特征反应强度。

31、可选地，s44中的根据多个特征反应强度，得到炼钢转炉的熔池成分的数据分析结果，如下式（2）所示：

32、

33、其中，d(c)为c-o特征反应强度，p(c)为熔池成分，l为顶吹供氧流量，为最低碳含量，k1、k2为关系函数系数。

34、另一方面，本发明提供了一种火点区自主发光监测熔池温度和成分数据分析装置，该装置应用于实现火点区自主发光监测熔池温度和成分数据分析方法，该装置包括：

35、获取模块，用于基于光谱采集探头，获取炼钢转炉的火点区的原始光谱。

36、平滑光谱计算模块，用于对原始光谱进行光谱平滑处理，得到平滑光谱。

37、尖锐光谱计算模块，用于对原始光谱进行光谱分离处理，得到尖锐光谱。

38、输出模块，用于根据平滑光谱以及尖锐光谱，得到炼钢转炉的熔池温度和熔池成分的数据分析结果。

39、可选地，获取模块，进一步用于：

40、光谱采集探头通过炼钢转炉的氧气射流和氧枪喷孔形成的光路通道，对火点区自主发光进行捕获并分光识别，得到炼钢转炉的火点区的原始光谱。

41、原始光谱的波段包括紫外光波段、可见光波段和近中红外光波段，波长分辨率小于1nm。

42、可选地，输出模块，进一步用于：

43、s41、根据平滑光谱，得到火点区的总温。

44、s42、根据平滑光谱以及尖锐光谱，得到火点区的多个特征反应强度。

45、s43、根据火点区的总温和多个特征反应强度，得到炼钢转炉的熔池温度的数据分析结果。

46、s44、根据多个特征反应强度，得到炼钢转炉的熔池成分的数据分析结果。

47、可选地，输出模块，进一步用于：

48、s411、从平滑光谱中提取单色辐射亮度，计算得到辐射亮度比。

49、s412、根据辐射亮度比，计算得到火点区的总温。

50、可选地，输出模块，进一步用于：

51、s421、从尖锐光谱中分别提取多个特征反应的特征峰强数组。

52、s422、从平滑光谱中分别提取多个特征反应的背景亮度数组。

53、s423、根据特征峰强数组和背景亮度数组，计算多个特征反应的特征峰值比。

54、s424、根据特征峰值比以及火点区的总温，计算火点区的多个特征反应强度。

55、可选地，输出模块，进一步用于：

56、根据多个特征反应的每个特征反应的谱线特征点位值，从尖锐光谱上分别提取fe-o特征反应的特征峰强数组、c-o特征反应的特征峰强数组以及si-o特征反应的特征峰强数组。

57、可选地，输出模块，进一步用于：

58、根据特征反应的特征峰值比与火点区的总温，分别计算火点区的fe-o特征反应强度、c-o特征反应强度以及si-o特征反应强度。

59、可选地，根据火点区的总温和多个特征反应强度，得到炼钢转炉的熔池温度的数据分析结果，如下式（1）所示：

60、

61、其中，t为熔池温度，为火点区总温，c(fe)为fe-o特征反应的热效应系数、c(c)为c-o特征反应的热效应系数，c(si)为si-o特征反应的热效应系数，为温度修正系数，为fe-o特征反应强度，为c-o特征反应强度，为si-o特征反应强度。

62、可选地，根据多个特征反应强度，得到炼钢转炉的熔池成分的数据分析结果，如下式（2）所示：

63、

64、其中，d(c)为c-o特征反应强度，p(c)为熔池成分，l为顶吹供氧流量，为最低碳含量，k1、k2为关系函数系数。

65、一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现上述火点区自主发光监测熔池温度和成分数据分析方法。

66、一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现上述火点区自主发光监测熔池温度和成分数据分析方法。

67、上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：

68、上述方案，提供了一种火点区自主发光光谱监测转炉熔池温度和成分的数据分析方法，可应用于所有采用顶吹供氧的转炉，适用容量范围30t-400t。本发明通过对火点区光谱数据的分析得到转炉熔池温度和吹炼末期熔池碳含量的关键数据，为转炉炼钢的过程及终点控制提供了一种新的技术手段，提高终点命中率，降低冶炼消耗。