【摘 要】
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在RH炼钢法的生产精炼工艺中,需要对盛有熔化铁水的钢包进行移动顶升的操作。钢包需要顶升至高处,使上部的浸渍管深入到钢包内的钢液液面以下进行脱气反应等工作,其顶升高度与钢液距离钢包开口距离和钢渣层厚度有着直接关系。目前该步骤仍由经验丰富的炼钢工人通过肉眼观察,并手动控制钢包至合适位置。由于温度达1650℃的液钢辐射非常大,对人的眼睛有很大损伤,对顶升的稳定性、可靠性都存在巨大的安全隐患,迫切需要包括
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在RH炼钢法的生产精炼工艺中,需要对盛有熔化铁水的钢包进行移动顶升的操作。钢包需要顶升至高处,使上部的浸渍管深入到钢包内的钢液液面以下进行脱气反应等工作,其顶升高度与钢液距离钢包开口距离和钢渣层厚度有着直接关系。目前该步骤仍由经验丰富的炼钢工人通过肉眼观察,并手动控制钢包至合适位置。由于温度达1650℃的液钢辐射非常大,对人的眼睛有很大损伤,对顶升的稳定性、可靠性都存在巨大的安全隐患,迫切需要包括自动测量、自动计算顶升高度在内的自动化方法,实现钢包顶升的自动化。在工业生产中,传统的尺寸检测大多采用贴近式或红外测距设备。而对于钢铁精炼场景下的高温目标物,贴近式传感器测定钢液液位和钢渣层厚度的方法显然不能适用。红外测距设备也会由于现场的过高的温度和辐射造成较大的测量误差。使用机器视觉的测量方法能够脱离待测目标进行信息采集和处理,本文使用工业相机采集RH精炼设备并用机器视觉算法进行处理,主要研究内容和工作如下:（1）采集设备选型:根据RH精炼车间现场环境下的温度与辐射条件、待测目标物的特性,结合不同图像传感器的综合考量。本文选定MER2-302-37G/C大恒工业相机与锥形耐高温镜头作为采集设备,对目标钢包和浸渍管进行图像拍摄。（2）RH模型拍摄方案规划:通过相机成像原理,分别构建钢液钢包和浸渍管的成像模型,对图像中目标像素距离与真实距离的映射关系进行推导,得出像素距离-真实距离的变换公式。（3）钢液表面与钢包开口距离计算:考虑炼钢厂中盛有钢液的钢包是类圆柱体,从钢包俯侧视图观测采集图像信息,目标区域呈椭圆形。利用基于弧段聚类的椭圆拟合算法得出钢液液面和钢包开口的椭圆模型参数信息,计算二者在短半轴方向上的上顶点像素高度差,使用像素距离的变换公式进而得到真实距离的估计值。（4）钢渣层厚度计算:考虑到脱离钢液的浸渍管,有接触到钢渣、钢液的两个部分,二者会在浸渍管的外部留下分层信息。采集浸渍管侧俯视角图像信息,通过距离变换引导的分水岭算法对浸渍管外部钢渣接触区进行分割提取,根据其上下边缘的坐标信息得到钢渣层的像素高度差,使用像素距离的变换公式进而得到真实厚度的估计值。综合安全距离,得到钢包顶升公式。根据实际图像预估钢包顶升距离,从而减少人眼观测和手动控制,实现RH精炼钢包顶升自动化。
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