一種轉爐鋼水溫度檢測裝置的製作方法

2023-07-02 15:30:41

專利名稱：一種轉爐鋼水溫度檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及溫度檢測技術領域，特別是涉及一種轉爐鋼水溫度檢測裝置。
背景技術：
隨著我國工業水平的不斷提高，我國的鋼產量也越來越大。轉爐煉鋼的產鋼量佔總產鋼量的80 %以上，在大中型重點鋼鐵企業轉爐鋼產量中佔主導地位，而轉爐煉鋼中煉鋼終點控制是轉爐煉鋼的關鍵技術之一。轉爐煉鋼時吹煉的終點溫度控制的轉爐煉鋼末期的重要操作，因此如何準確獲得鋼水的溫度十分重要。目前的轉爐煉鋼終點溫度檢測方法主要有人工取樣、副槍點測以及爐氣分析。然而，人工取樣法的測量時間遠遠不能滿足冶煉過程控制的實時性要求，且在取樣時存在噴濺的事故，安全隱患較大。副槍法測溫命中率高，但價格昂貴，同時探頭屬於消耗品，不能連續獲取吹煉信息，對爐容要求高，一般只適合於loot以上轉爐。爐氣分析法所用的質譜儀分析較高的溫度命中率，過程控制能力強，但對生產冶煉標準要求嚴格、價格昂貴、設備維護困難。因此，如何使轉爐煉鋼終點溫度檢測更加安全、實時和廉價，仍舊是擺在本領域研發人員面前的一個技術難題。

發明內容
為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種轉爐鋼水溫度檢測裝置，以實現轉爐煉鋼終點溫度檢測更加安全、實時和廉價的目的，技術方案如下一種轉爐鋼水溫度檢測裝置，包括光學望遠鏡、濾光裝置、光電轉換單元和處理器，所述光學望遠鏡與所述濾光裝置相連接，將獲得的光譜信息發送到所述濾光裝置中進行過濾，得到過濾後的光譜信息；所述濾光裝置與所述光電轉換單元相連接，將所述過濾後的光譜信息發送到所述光電轉換單元中轉化為電信號；所述光電轉換單元與所述處理器相連接，將所述電信號發送到所述處理器中進行計算，以得到與所述電信號對應的轉爐鋼水的溫度信息。優選的，所述光學望遠鏡與所述濾光裝置之間通過光纖連接。優選的，所述濾光裝置為濾光鏡片。優選的，所述光電轉換單元包括光電轉換電路、放大濾波電路和A/D轉換電路，所述光電轉換電路與所述濾光裝置相連接，將所述過濾後的光譜信息轉換為模擬電信號；所述放大濾波電路與所述光電轉換電路相連接，對所述模擬電信號進行放大處理和濾波處理；所述A/D轉換電路與所述放大濾波電路相連接，將所述放大濾波電路處理後的模擬電信號轉化為數字電信號。優選的,所述光電轉換單元還包括採樣保持電路，所述A/D轉換電路通過所述採樣保持電路與所述放大濾波電路相連接。優選的，還包括輸出裝置和存儲器，所述輸出裝置與所述處理器相連接，輸出所述處理器得到的轉爐鋼水的溫度信息；所述存儲器與所述處理器相連接，存儲所述處理器得到的轉爐鋼水的溫度信息。優選的，所述光電轉換電路為光電傳感器。優選的，還包括保護所述轉爐鋼水溫度檢測裝置不受高溫損害的屏蔽保護裝置。優選的，所述屏蔽保護裝置包括用於安裝所述濾光裝置的濾光裝置安裝座和用於安裝所述光電轉換單元的光電轉換單元安裝板。優選的，還包括與所述屏蔽保護裝置相連接溫度控制裝置，用於控制所述屏蔽保護裝置的溫度不高於預設的溫度閾值。通過應用以上技術方案，本發明提供的一種轉爐鋼水溫度檢測裝置，通過光學望遠鏡實時遠距離的獲取爐口火焰的光譜信息，並根據該光譜信息得到與所述光譜信息相對應的光強值，避免了承受爐口高溫度的惡劣環境，提高了該裝置的使用壽命，便於安裝維護，不受轉爐大小的限制，可以有效降低成本。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下， 還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
I為本發明實施例提供的一種轉爐鋼水溫度檢測裝置的結構示意2為本發明實施例提供的一種光學望遠鏡的結構示意3為本發明實施例提供的一種轉爐鋼水溫度檢測裝置中光電轉換單元的結構
4為本發明實施例提供的另一種轉爐鋼水溫度檢測裝置中光電轉換單元的結
5為本發明實施例提供的另一種轉爐鋼水溫度檢測裝置中光電轉換單元的結
6為本發明實施例提供的另一種轉爐鋼水溫度檢測裝置中處理器的結構示意
7為本發明實施例提供的另一種轉爐鋼水溫度檢測裝置的結構示意8為本發明實施例提供的另一種轉爐鋼水溫度檢測裝置中屏蔽保護裝置的結圖
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圖示意圖構示意圖
圖構示意圖
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圖構示意圖。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。如圖I所示，本發明實施例提供的一種轉爐鋼水溫度檢測裝置，可以包括光學望遠鏡100、濾光裝置200、光電轉換單元300和處理器400，光學望遠鏡100與濾光裝置200相連接，將獲得的光譜信息發送到濾光裝置200 中進行過濾，得到過濾後的光譜信息；其中，光學望遠鏡100與濾光裝置200之間可以通過光纖連接。光學望遠鏡100 的鏡頭可以對著轉爐爐口，以獲得轉爐內的光譜信息。其中，光學望遠鏡100的結構如圖2所示，可以包括物鏡11、固定物鏡11的壓圈 12以及鏡筒13。光學望遠鏡100可以和多路光纖2相連接，當然也可以僅和一路光纖2相連接。物鏡11具體可以為雙膠合物鏡或雙不膠合物鏡。其中，雙膠合物鏡結構簡單，由一正一負兩塊透鏡膠合而成，具有安裝方便、光能損失少、易校正誤差的優點。但是雙膠合物鏡的最大口徑不能超過100_，口徑增大時會造成重量過大，從而引起兩塊透鏡的膠合不牢固。雙不膠合物鏡的口徑大於100mm,同樣由一正一負兩塊透鏡組成。但透鏡中間有一個空氣間隔，因而口徑不受限制，同時能利用空氣間隔校正剩餘球差，增大相對孔徑。但它具有光能損失增加、加工安裝比較困難、特別是兩透鏡的共軸性不易保證的缺點。檢測者在對爐口火焰進行檢測時，可以根據不同的需求選擇雙膠合物鏡或雙不膠合物鏡。其中，光學望遠鏡100的鏡筒可以為金屬材質。在進行檢測時，光學望遠鏡100放置在距離爐口較遠的位置，爐口火焰的光譜信息成像在光學望遠鏡100上物鏡的焦平面上，從而使得該光學望遠鏡100在較遠的距離就能獲取爐口火焰的光譜信息，避免承受爐口火焰溫度較高的惡劣環境。其中，光學望遠鏡100與濾光裝置200之間的光纖可以為為多路光纖2。光學望遠鏡100通過多路光纖接口和多路光纖2相連接，多路光纖2與光學望遠鏡100相連的一端可以排布成環光纖。多路光纖2為同一材質、同一長度和同一直徑的階梯折射率光纖,多路光纖2中相鄰的光纖緊密粘貼。在實際操作中，檢測者可以用膠將多路光纖2排布成環光纖的一端粘貼起來。通過上述使多路光纖2均勻排列的措施，能夠達到均勻傳輸從光學望遠鏡100中得到的爐口內部的光譜信息的目的。另外，通過將光纖設置為多路，實現了光譜信息的多路傳輸，在實際進行檢測時，可以根據實際情況選擇光纖的具體路數。一般情況下，可以將該光纖設置為3至10路。同時，階梯折射率光纖的透過率>75%，光纖的數值孔徑> O. 6，能夠最大限度的傳輸最多的能量，使光能可以低損耗地通過光纖。其中，濾光裝置200可以為濾光鏡片。本發明實施例公開的濾光鏡片同樣可以為多個。其中，多路光纖2中的每一路分別對應一個濾光鏡片，每個濾光鏡片都可以具有不同的濾光波段。具體的，當濾光鏡片的濾光波段在300-1000nm之間且峰值透過率> 50%時，便於濾除光譜信息中不需要檢測的光譜波段，獲得待檢測的光譜波段。一般情況下，濾光鏡片可以選用窄帶濾光鏡片。同時，在保證測量靈敏度的前提下，選取儘量小的半波帶寬度，以保證其測量的準確度。光譜信息在經過濾光鏡片後，會轉換成多路指定波長的單色光。濾光裝置200與光電轉換單元300相連接，將過濾後的光譜信息發送到光電轉換單元300中轉化為電信號；其中，如圖3所示，光電轉換單元300可以包括光電轉換電路310、放大濾波電路 320和A/D轉換電路330，光電轉換電路310與濾光裝置200相連接，將過濾後的光譜信息轉換為模擬電信號;其中，光電轉換電路310可以為光電傳感器。當濾光裝置200為多個濾光鏡片時， 光電轉換電路310也可以為多路。具體的，每一路光電轉換電路310可以和一個濾光鏡片對應。光電轉換電路310用於將光電轉換電路對應的濾光鏡片濾光得到的待檢測的光譜波段轉化為與光譜波段相對應的模擬電信號。放大濾波電路320與光電轉換電路310相連接，對模擬電信號進行放大處理和濾波處理；其中，當光電轉換電路310為多路時，放大濾波電路320也可以為多路。具體的， 每一路光電轉換電路310可以和一路放大濾波電路320對應。放大濾波電路320可以將光電轉換電路310獲得的模擬電信號按照預設倍數進行放大，使得模擬電信號能夠達到要求的電壓幅值，並濾除放大後的模擬電信號中的幹擾。在實際的檢測過程中，濾除的主要是光電傳感器產生的噪聲、放大濾波電路320產生的噪聲以及光譜信息經過光電轉換後產生的噪聲。A/D轉換電路330與放大濾波電路320相連接，將放大濾波電路320處理後的模擬電信號轉化為數字電信號。A/D轉換電路330可以將放大濾波電路320中獲得的濾除幹擾信號後的模擬電信號轉化成與濾除幹擾信號後的模擬電信號相對應的數字電信號。在實際應用中，光電轉換單元300還可以包括與A/D轉換電路330相連接的控制電路。由於A/D轉換電路330在一個時刻只能對一路信號進行處理，為了實現對多路信號進行處理，控制電路可以採用多路切換技術，對多路輸入信號進行輪流切換，使得控制電路實現了控制A/D轉換電路330在預設的一個時間段內只轉化一路模擬電信號。在實際的檢測過程中，檢測人員也可以通過對控制電路進行設定，控制A/D轉換電路330轉化具體的某一路模擬電信號。例如，在第一個時鐘周期內轉換第一路模擬信號，第二路時鐘周期轉換第二路模擬信號。其中，如圖4所示，光電轉換單元300還可以包括採樣保持電路340，A/D轉換電路330通過採樣保持電路340與放大濾波電路320相連接。本領域技術人員可以理解的是，採樣保持電路是用在模擬/數字(A/D)轉換系統中的一種電路，作用是採集模擬輸入電壓在某一時刻的瞬時值，並在模數轉換器進行轉換期間保持輸出電壓不變，以供模數轉換。如圖5所示，在本發明實施例提供的另一種轉爐鋼水溫度檢測裝置中，光電轉換單元300還可以包括與A/D轉換電路330相連接的處理單元350，處理單元350首先對多路數位訊號進行篩選，去除異常數據，然後將篩選後的多路數字電信號取平均值，並得到與篩選後的多路數字電信號的平均值相對應的多路光強值。在實際檢測過程中，處理單元350 可以為單片機。光電轉換單元300與處理器400相連接，將電信號發送到處理器400中進行計算，以得到與電信號對應的轉爐鋼水的溫度信息。具體的，光電轉換單元300可以通過通訊埠與處理器400相連接。其中，如圖6所示，處理器400可以具體包括光強數據處理單元410、比色測溫模型單元420、冶煉數據獲取單元430和鋼水溫度確定單元440，光強數據處理單元410，與通訊埠相連，接收光電轉換單元300採集的光強值所對應的電信號，設定所需的光強值並將其傳給比色測溫模型。比色測溫模型單元420，用於計算轉爐爐口火焰的溫度。具體可以設置為根據光強數據處理單元410所傳的波長λ 1和入2下測得同一點的光強值Ελ1、Ελ2 根據輻射強度之比，求出火焰的溫度
權利要求
1.一種轉爐鋼水溫度檢測裝置，其特徵在於，包括光學望遠鏡、濾光裝置、光電轉換單元和處理器，所述光學望遠鏡與所述濾光裝置相連接，將獲得的光譜信息發送到所述濾光裝置中進行過濾，得到過濾後的光譜信息；所述濾光裝置與所述光電轉換單元相連接，將所述過濾後的光譜信息發送到所述光電轉換單元中轉化為電信號；所述光電轉換單元與所述處理器相連接，將所述電信號發送到所述處理器中進行計算，以得到與所述電信號對應的轉爐鋼水的溫度信息。
2.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述光學望遠鏡與所述濾光裝置之間通過光纖連接。
3.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述濾光裝置為濾光鏡片。
4.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述光電轉換單元包括光電轉換電路、 放大濾波電路和A/D轉換電路，所述光電轉換電路與所述濾光裝置相連接，將所述過濾後的光譜信息轉換為模擬電信號;所述放大濾波電路與所述光電轉換電路相連接，對所述模擬電信號進行放大處理和濾波處理；所述A/D轉換電路與所述放大濾波電路相連接，將所述放大濾波電路處理後的模擬電信號轉化為數字電信號。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述光電轉換單元還包括採樣保持電路，所述A/D轉換電路通過所述採樣保持電路與所述放大濾波電路相連接。
6.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於，還包括輸出裝置和存儲器，所述輸出裝置與所述處理器相連接，輸出所述處理器得到的轉爐鋼水的溫度信息；所述存儲器與所述處理器相連接，存儲所述處理器得到的轉爐鋼水的溫度信息。
7.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述光電轉換電路為光電傳感器。
8.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於，還包括保護所述轉爐鋼水溫度檢測裝置不受高溫損害的屏蔽保護裝置。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述屏蔽保護裝置包括用於安裝所述濾光裝置的濾光裝置安裝座和用於安裝所述光電轉換單元的光電轉換單元安裝板。
10.根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，還包括與所述屏蔽保護裝置相連接溫度控制裝置，用於控制所述屏蔽保護裝置的溫度不高於預設的溫度閾值。
全文摘要
本發明公開了一種轉爐鋼水溫度檢測裝置，包括光學望遠鏡、濾光裝置、光電轉換單元和處理器，該光學望遠鏡與濾光裝置相連接，將獲得的光譜信息發送到濾光裝置中進行過濾，得到過濾後的光譜信息；該濾光裝置與光電轉換單元相連接，將過濾後的光譜信息發送到光電轉換單元中轉化為電信號；該光電轉換單元與處理器相連接，將電信號發送到處理器中進行計算，以得到與電信號對應的轉爐鋼水的溫度信息。本發明通過光學望遠鏡實時遠距離的獲取爐口火焰的光譜信息，並根據該光譜信息得到與光譜信息相對應的光強值，避免了承受爐口高溫度的惡劣環境，提高了該裝置的使用壽命，便於安裝維護，不受轉爐大小的限制，可以有效降低成本。
文檔編號C21C5/46GK102605137SQ20121010905
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者何濤燾, 馮正金, 文華北, 田陸 申請人:湖南鐳目科技有限公司