用于在顶吹方法情况下确定点火时刻的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在钢转炉（1）中在顶吹方法情况下、尤其是在LD方法情况下确定点火时刻的方法，其中探测在点火时出现的在转炉口与排放罩（5）逸出之间的辐射。为了能够可靠地确定点火时刻规定，最早从氧气喷吹或达到一定的O2流量开始，借助包含多个分别与一个图像点相应的光电二极管的传感器（14）、优选借助CCD图像传感器对在转炉口和排放罩（5）之间的同一区域的多个时间上相继的图像进行记录，基于由光电二极管测量的辐射强度确定辐射强度在该时间上的变化过程，并且将达到预定的辐射强度或预定的辐射强度上升的该时刻确定为点火时刻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在钢转炉中在顶吹方法情况下、尤其是在LD方法情况下确定点火时刻的方法，其中探测在点火时出现的在转炉口与排放罩之间逸出的辐射，以及涉及一种相应的设备。
技术介绍
钢生产的目的是制造钢，也就是具有小的碳含量以及期望的诸如硬度、防锈性或可塑性的特性的铁合金。在鼓风方法中，用氧气对生铁进行精炼。在这些方法中，降低碳分量(精炼(Frischen))的该氧化过程提供足够的热以使钢保持液态，因此在转炉中不需要外部热输送。可以将鼓风方法附加地划分为顶吹方法和底吹方法。属于底吹方法的有酸性转炉方·法、托马斯方法、直接炼铁法(Rennfeuer)和早期的高炉。最公知的顶吹方法是LD方法。在Linz-Donawitz方法(简称LD方法)情况下，在LD转炉中注入金属废料和液态生铁并且添加造渣剂。经由喷管将氧气吹到熔液上。在此，在钢中不期望的伴生元素，如硫、磷、碳等燃烧并且转化为烟气或炉渣。通过与燃烧所关联的巨大的放热，熔化所添加的废料或可以通过添加废料和矿石减少生铁使用并且将熔液冷却。鼓风持续时间为10至20分钟之间，并且被选择为使得实现期望的脱碳和不期望的杂质的燃烧以及期望的最终温度。制成的钢通过转炉容器翻转到桶中而被放出。首先，具有超过1600°C温度的钢池通过出钢口而被放出到桶中，然后炉渣经由转炉边缘被倒掉。但是，在钢转炉中的燃烧不随着氧气的吹入而立即开始，而是一般延迟几秒直至90秒，以然后在不可预定的时刻自发地开始。对点火的准确时刻的认识是非常重要的，因为只有从该时刻起氧气才与熔液反应并且该反应的实际持续时间对于过程引导和钢质量、尤其是其碳含量是决定性的。点火时刻与其它参数一起能够实现从开始到结束对鼓风过程的控制。通过对点火时刻的准确认识，可以改善钢的质量，并且省去重新吹入氧气(再鼓风)或重新渗碳(与重新使用硫相关联)。鼓风过程的可重复性得到改善，这也积极地影响过程链的其它步骤，例如二次冶金。迄今通过操作者借助对转炉的观察来确定点火时刻并由此手动地将点火时刻输入过程控制装置中。但是，与操作者的无经验或可能的注意力不集中同样地，剧烈的烟雾和灰尘生成影响通过操作者进行的明确的点火识别。也间接地经由测量钢转炉的废气或废气管道中的温度上升来自动探测点火。但是该方法与在实际点火时刻和点火时刻的检测之间的多秒、通常直至30秒的时间延迟相关联。但是，这种对点火时刻的延时的确定对于过程引导来说是不利的。此外，事后可能不精确地、而是仅近似地确定点火时刻。喷管头中的热膨胀也可以被考虑用于确定点火时刻(借助应变计)。但是这是以高的技术耗费为条件并且只能延迟地确定点火时刻。由专利文献AT 299 283 B已知，为了准确地确定点火时刻，通过光电池、也就是更更广泛意义下的电子管来测量火焰亮度。根据AT 299 283 B，该光电池以其光轴水平地布置在转炉出口的上边缘上方大约IOcm处，使得该光电池在烟囱罩打开的情况下探测在转炉出口(转炉口)的上边缘与烟囱罩(排放罩)的下边缘之间逸出的辐射。现在光电池被调整为，使得光电池的控制电流在力求达到的反应气体的温度超过大约1100°C、优选大约1200°C的情况下出现，并由此表示点火时刻。光电池的控制电流触发对预先确定的“冶金”氧气量的测量。AT 299 283 B的方法的缺点在于，其仅提供唯一的数据值，对于顶吹方法的可靠点火识别来说该唯一的数据值通常是不够的。光电池也可以通过一次地干扰、例如在光电池附近的唯一的火花来触发，尽管氧气的真实的点火还未发生。
技术实现思路
因此本专利技术的任务是说明一种允许可靠地确定点火时刻的方法，其中不仅仅考虑 在转炉口和排放罩之间逸出的辐射的一个测量值。该任务通过以下方式解决，即最早(因为否则必要时其它、不是来自点火的火焰还在明亮地熊熊燃烧)从氧气喷吹开始(例如在达到一定的氧气流量时)，借助包含多个分别与一个图像点相应的光电二极管的传感器、优选借助CCD图像传感器对转炉口和排放罩之间的同一区域的多个时间上相继的图像进行记录，基于由光电二极管测量的辐射强度确定辐射强度在时间上的变化过程(Verlauf)，并且将达到预定的辐射强度或预定的辐射强度上升的时刻确定为点火时刻。在大多数应用中事先将确定的辐射强度定义为极限值，超过该极限值就确定点火时刻。但是也可以设想，不仅仅使用辐射强度的确定的值用于确定点火时刻。从而可以例如对于辐射强度的多个相继的值(或平均值，见下)来计算辐射强度曲线的斜率，并且将确定的斜率确定为与点火相应的极限值。为此可以计算两个非相继的、而是相距例如I秒的值之间的平均辐射强度的差异。如果该差值(Delta)超过事先确定的、对于点火来说典型的极限值，则直接在该时刻发出点火信号。从而在借助斜率或差测量确定点火时刻时出现小的延迟，因为的确在点火时刻之后必须等待辐射强度的至少一个直至η个测量值，其中η是被求平均的值(“最终的辐射强度或灰度值”)的数量。但是所述延迟总是仍然比在常规方法中出现的延迟小一些。对于本专利技术方法所需要的光电二极管是半导体二极管，它们将可见光、但是视实施而定也将红外(IR)射线、紫外(UV)射线或X射线通过内部光电效应转换为电流。传感器的每个光电二极管都与传感器的一个图像点或像素相应，并由此与所记录的图像的一个图像点或像素相应。CO)图像传感器是由所谓的CO)元件(电荷f禹合器件(Charge-coupled devices))构建的传感器。CCD图像传感器大多由具有称为像素或图像点的光敏光电二极管的矩阵(一行是比较少见的)组成。这些CCD图像传感器可以是矩形的、方形的或者多边形的，其中边长小于3 μ m至超过20 μ m。像素的面积越大，CXD传感器的动态范围以及光敏性越高，但是在传感器大小相同的情况下图像分辨率越小。CXD图像传感器既可以针对可见波长也可以针对近红外范围、UV范围和X射线范围来制造。由此针对特殊应用的光谱从O. Ipm扩展直至大约I. Ιμπι。其它优点是其宽光谱灵敏性、其高动态范围(也就是同时检测图像的非常弱光的和非常明亮的区域的能力)以及以下事实图像信息以数字方式产生，这例如在光度测定(亮度测量)和应用经过完善的图像处理方法时是有利的。由CCD图像传感器和光学系统构成的CCD照相机可以被遥控用于工业中的应用，并且将图像自动存储在数据载体上。接着的图像分析已经部分地参与了 CXD元件的读取算法，以更快地读取感兴趣的图像区域(英语Region of Interest, ROI,感兴趣区)。但是，除了 CXD图像传感器之外还可以使用其它基于光电二极管工作的传感器。例如存在所谓的有源像素传感器(APS, aktiver Pixelsensor),其是以CMOS技术制造并因此通常称为CMOS传感器的用于光测量的半导体探测器。通过使用CMOS技术，可以将其它功能集成到传感器芯片中，例如曝光监督、对比度校正或模拟数字转换。数字像素传感器(DPS)是基于CMOS传感器的原理的的图像传感器，但是由于特殊的采样方法而与常规传感器相比具有显著更大的动态性并且在很多情况下具有明显更好的信噪比。此外，在合适的光情况时可以实现每秒直至10000个图像的图像速率。 根据本专利技术，传感器对准转炉口与排放罩之间的区域，并且一旦开始了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.02 AT A911/20101.用于在钢转炉(I)中在顶吹方法情况下、尤其是在LD方法情况下确定点火时刻的方法，其中探测在点火时出现的在转炉口与排放罩(5)之间逸出的辐射，其特征在于，最早从氧气喷吹开始，借助包含多个分别与一个图像点相应的光电二极管的传感器(14)，优选借助CCD图像传感器对转炉口和排放罩(5)之间的同一区域的多个时间上相继的图像进行记录，基于由光电二极管测量的辐射强度确定辐射强度在时间上的变化过程，并且将达到预定的辐射强度或预定的辐射强度上升的时刻确定为点火时刻。2.根据权利要求I的方法，其特征在于，所述传感器(14)主要探测可见光。3.根据权利要求I或2的方法，其特征在于，所述图像包括转炉口的边缘与排放罩(5)的边缘之间的整个空隙。4.根据权利要求I或2的方法，其特征在于，所述图像包括转炉口与排放罩(5)的边缘之间的空隙的面积的至少50%，优选从该空隙的中间开始。5.根据权利要求I至4之一的方法，其特征在于，将所述传感器(14)的灵敏性调整为，使得在氧气喷吹之前记录的图像尽可能不具有曝光。6.根据权利要求I至5之一的方法，其特征在于，所述传感器(14)至少包括10000个的多个图像点。7.根据权利要求I至6之一的方法，其特征在于，对每个图像仅选择在转炉口与排放罩(5)之间的确定数量的最亮的图像点，尤其是与转炉口与排放罩(5)之间的区域的O. 1%-1%的部分相应，并且从这些图像点中通过求平均确定转炉口与排放罩...

【专利技术属性】
技术研发人员：F哈特尔，T库茨曼，
申请(专利权)人：西门子VAI金属科技有限责任公司，
类型：
国别省市：