一种LF精炼炉内底吹模式管控方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及LF精炼领域，具体公开一种LF精炼炉内底吹模式管控方法及系统，基于温度预测模型对钢包内裸露钢水温度进行预测；获取钢包红外实测温度；根据钢包内裸露钢水预测温度和钢包红外实测温度，并基于定义的温度阈值边界条件，生成钢包红外图像的二维点云数据图，包括裸露钢水区域云数据集和渣层覆盖区域云数据集；根据凸包算法计算裸露钢水区域面积和渣层覆盖区域面积；计算裸露钢水区域面积比例；根据裸露钢水区域面积比例匹配底吹模式，并将匹配底吹模式与LF精炼不同操作流程进行动态关联。本发明专利技术自动选择底吹模式，并将匹配模式与LF精炼不同操作流程进行动态关联，实现底吹模式的自动管控。模式的自动管控。模式的自动管控。

【技术实现步骤摘要】
一种LF精炼炉内底吹模式管控方法及系统


[0001]本专利技术涉及LF精炼领域，具体涉及一种LF精炼炉内底吹模式管控方法及系统。

技术介绍

[0002]钢水LF(Ladle Furnace)精炼单元具有调整钢水成分和温度，脱硫、控制夹杂物形态等功能，是炼钢工序生产高附加值品种钢的主要生产单元之一，是洁净钢生产平台的重要组成部分，更是炼钢生产组织实现高效衔接的关键工序。
[0003]当钢水进入钢包之后，氩气通过钢包不断地进入钢液体中，进而形成较多的氩气泡，这些气泡在钢水中众多的氮气、氧气以及氢气相当于是一个压力几乎为零的密闭空间，为此其他气体便不断的向气泡扩散开来，随着氮气和氢气不断的增多，气泡中的压力也随之增加，进而气泡不断的上涨。但在钢液中受热膨胀的气泡仍然处于一个压力较低的水平，在其持续上浮的过程。而在气泡上升的过程中，气泡与钢液之中的杂质产生的碰撞，使得杂质本身融入到气泡之中，从而气泡将杂质也一起排除在钢液之外。为此，广泛地运用LF精炼炉底吹氩气精炼法，无论是对于减少钢液中的有害气体成分还是提升钢本身的纯度，较少杂质，其效果是十分显著的。
[0004]当前，LF精炼炉内底吹氩气模式一般有强搅拌、中搅拌、轻搅拌、弱搅拌和轻吹等，对于不同操作流程下的底吹模式选择，一般是靠经验配置，操作人员手动选择底吹模式。但LF精炼在处理过程中加盖封闭处理，且随着远程集中智能管控的推进，对钢包内液面的动态监控以实时掌握钢包底吹情况显得尤为迫切。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种LF精炼炉内底吹模式管控方法及系统，实现底吹模式的自动管控。
[0006]第一方面，本专利技术的技术方案提供一种LF精炼炉内底吹模式管控方法，包括以下步骤：
[0007]基于温度预测模型对钢包内裸露钢水温度进行预测；
[0008]获取钢包红外实测温度；
[0009]根据钢包内裸露钢水预测温度和钢包红外实测温度，并基于定义的温度阈值边界条件，生成钢包红外图像的二维点云数据图，包括裸露钢水区域云数据集和渣层覆盖区域云数据集；
[0010]基于裸露钢水区域云数据集和渣层覆盖区域云数据集，根据凸包算法计算裸露钢水区域面积和渣层覆盖区域面积；
[0011]计算裸露钢水区域面积比例；
[0012]根据裸露钢水区域面积比例匹配底吹模式，并将匹配底吹模式与LF精炼不同操作流程进行动态关联。
[0013]在一个可选的实施方式中，温度预测模型为：
[0014][0015]其中，∑
t
Ar为本预测周期内吹氩温度损失，∑
t
H为本预测周期内加热温度贡献，∑
t
M为本预测周期内投料温度影响，α为显著性影响因子，t为过程时间。
[0016]在一个可选的实施方式中，该方法还包括调整显著性影响因子α的步骤，包括：
[0017]若发生测温，根据预测偏差调整α，令α
新
＝(T
测温
‑
T
当前
)/(t
测温时间间隔
)；
[0018]若α
新
≥α
down
且α
新
≤α
up
，则令α＝α
新
；
[0019]若α
新
<α
down
,则令α
新
＝α
down
；
[0020]若α
新
＞α
up
，则α
新
＝α
up
[0021]其中，α
down
和α
up
是多炉次α值统计值中的最大均值和最小均值，T
测温
是对裸露钢水测得的实际温度。
[0022]在一个可选的实施方式中，该方法还包括定义温度阈值边界条件的步骤，包括：
[0023]记T＇为渣层覆盖区的红外实测温度；
[0024]计算
△
T＝T
当前
‑
T＇；
[0025]定义
△
T介于0
‑
15℃区域为钢渣混合区；
[0026]定义裸露钢水区域的温度阈值边界条件为[T
当前
‑
5℃,T
当前
]；
[0027]渣层覆盖区域的边界条件根据钢包内衬呈圆形规则分布，以当前渣层温度T＇为其边界温度，且
△
T＇＝T＇
n
‑
T＇
n
‑1≦5℃，其中n为沿钢包内钢渣接触处内衬分布点云数据值。
[0028]在一个可选的实施方式中，基于裸露钢水区域云数据集和渣层覆盖区域云数据集，根据凸包算法计算裸露钢水区域面积和渣层覆盖区域面积，具体包括：
[0029]根据温度阈值边界条件，将所有包含同一区域温度T的凸集的交集S0定位为温度T的凸包，不同温度T的凸包可以用T内所有点(x1，x2，
…
，x
m
)的线性组合来构造，构造公式为：
[0030][0031]根据构造公式计算不同云数据集面积，
[0032][0033]式中，m为凸包顶点个数，m的确定以红外摄像所获取的温度场所分布网格数为基准；
[0034]x
i
为第i个顶点的x坐标，y
i
为第i个顶点的y坐标；x坐标、y坐标分别代表两个坐标轴数值，可由以下公式计算：
[0035][0036][0037]其中，Pixel
x
为横坐标像素，Pixel
y
为纵坐标像素；dpi为分辨率。
[0038]在一个可选的实施方式中，计算裸露钢水区域面积比例，具体包括通过以下公式计算裸露钢水区域面积比例τ：
[0039][0040]在一个可选的实施方式中，该方法还包括根据红外图像调整温度阈值边界和红外图像网格数的步骤。
[0041]在一个可选的实施方式中，根据红外图像调整温度阈值边界和红外图像网格数的步骤，具体包括：
[0042]将红外图像利用第一通道转换成灰度图；；其中，红外图像是指钢包红外实测温度的图像；
[0043]设定包沿、裸露钢水区域、渣层覆盖区域和钢渣混合区的像素阈值；
[0044]遍历每一个像素点p，根据以下公式划分像素点所属区域：
[0045][0046]计算裸露钢水区域像素比例τ＇，
[0047][0048]设定τ/τ＇＝λ；
[0049]若λ在预设范围内，判断当前定义的温度阈值边界和红外图像网格数合适；
[0050]若λ在不预设范围内，判断当前定义的温度阈值边界和红外图像网格数需调整。
[0051]在一个可选的实施方式中，设定包沿、裸露钢水区域、渣层覆盖区域和钢渣混合区的阈值之前，还包括：
[0052]对灰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LF精炼炉内底吹模式管控方法，其特征在于，包括以下步骤：基于温度预测模型对钢包内裸露钢水温度进行预测；获取钢包红外实测温度；根据钢包内裸露钢水预测温度和钢包红外实测温度，并基于定义的温度阈值边界条件，生成钢包红外图像的二维点云数据图，包括裸露钢水区域云数据集和渣层覆盖区域云数据集；基于裸露钢水区域云数据集和渣层覆盖区域云数据集，根据凸包算法计算裸露钢水区域面积和渣层覆盖区域面积；计算裸露钢水区域面积比例；根据裸露钢水区域面积比例匹配底吹模式，并将匹配底吹模式与LF精炼不同操作流程进行动态关联。2.根据权利要求1所述的LF精炼炉内底吹模式管控方法，其特征在于，温度预测模型为：其中，∑
t
Ar为本预测周期内吹氩温度损失，∑
y
H为本预测周期内加热温度贡献，∑
t
M为本预测周期内投料温度影响，α为显著性影响因子，t为过程时间。3.根据权利要求2所述的LF精炼炉内底吹模式管控方法，其特征在于，该方法还包括调整显著性影响因子α的步骤，包括：若发生测温，根据预测偏差调整α，令α
新
＝(T
测温
‑
T
当前
)/(t
测温时间间隔
)；若α
新
≥α
down
且α
新
≤α
up
，则令α＝α
新
；若α
新
<α
down
,则令α
新
＝α
down
；若α
新
＞α
up
，则α
新
＝α
up
其中，α
down
和α
up
是多炉次α值统计值中的最大均值和最小均值，T
测温
是对裸露钢水测得的实际温度。4.根据权利要求3所述的LF精炼炉内底吹模式管控方法，其特征在于，该方法还包括定义温度阈值边界条件的步骤，包括：记T＇为渣层覆盖区的红外实测温度；计算
△
T＝T
当前
‑
T＇；定义
△
T介于0
‑
15℃区域为钢渣混合区；定义裸露钢水区域的温度阈值边界条件为[T
当前
‑
5℃,T
当前
]；渣层覆盖区域的边界条件根据钢包内衬呈圆形规则分布，以当前渣层温度T＇为其边界温度，且
△
T＇＝T＇
n
‑
T＇
n
‑1≤5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长新，周平，彭靖龙，佟圣刚，刘建伟，赵珉，王成镇，张学民，杨晓清，吴计雨，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：