转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106153552A(43)申请公布日2016.11.23(21)申请号201510170804.0(22)申请日2015.04.10(71)申请人南京理工大学地址210000江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人陈延如赵琦周木春张文宣李武森辛煜陈文建王利平(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人王培松朱显国(51)Int.Cl.G01N21/25(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统(57)摘要本发明提供一种转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，包括：望远光学系统，被配置用于实时采集炼钢炉口的火焰图像信息；光谱仪，被配置通过光纤连接至所述望远光学系统，接收来自望远光学系统的火焰图像信息进行火焰光谱分析；终点控制装置，通过数据线与所述光谱仪连接，接收光谱仪传输的光谱分布信息进行碳含量的检测；望远光学系统包括共光轴的物镜、目镜以及用于调节炉口火焰探测视场的视场光栏，其配置在所述物镜、目镜所形成的光学成像通路中。本发明所提出的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，可克服复杂炼钢环境、炼钢距离、不同大小的炼钢炉对于火焰探测的影响，抗干扰能力强。CN106153552ACN106153552A权利要求书1/1页1.一种转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，该检测系统包括：望远光学系统，被配置用于实时采集炼钢炉口的火焰图像信息；光谱仪，被配置通过光纤连接至所述望远光学系统，接收来自所述望远光学系统的火焰图像信息进行火焰光谱分析；终点控制装置，通过数据线与所述光谱仪连接，接收光谱仪传输的光谱分布信息进行碳含量的检测；其中：所述望远光学系统包括共光轴的物镜、目镜，以及独立于物镜和目镜的、用于调节炉口火焰探测视场的视场光栏，该视场光栏配置在所述物镜、目镜所形成的光学成像通路中。2.根据权利要求1所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述视场光栏位于所述物镜的焦平面上。3.根据权利要求1所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述视场光栏位于所述目镜的后方贴近所述光纤的位置。4.根据权利要求1、2或3所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述视场光栏为可变视场光栏。5.根据权利要求1所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述物镜为双分离透镜，由一块正透镜和一块负透镜共光轴的分布而构成。6.根据权利要求1所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述目镜为凯涅尔目镜，由一块单透镜和一块双胶合透镜共光轴的分布而构成。7.根据权利要求1所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述终点控制装置具有一用于根据光谱分布信息进行碳含量检测的运算单元和控制运算单元运行的中央控制单元，该中央控制单元与运算单元连接，该运算单元具有数据接口与所述光谱仪连接以接收所述的光谱分布信息。8.根据权利要求7所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述的运算单元包括FPGA芯片、CPLD芯片中的一种，这些FPGA芯片、CPLD芯片中烧录用于进行碳含量检测的模型。9.根据权利要求7所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述的中央控制单元包括一微处理器等。2CN106153552A说明书1/4页转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统技术领域[0001]本发明的各个方面涉及转炉炼钢技术领域，尤其是转炉炼钢过程中钢水碳含量的实时监测，具体而言涉及转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统。背景技术[0002]现今世界上的主流炼钢技术就是转炉炼钢，其产量占钢铁总产量的70％以上。而在转炉炼钢过程中最重要的一环就是末期的终点控制，直接关系到最后钢水的质量。自从转炉炼钢方法出现以来，转炉炼钢的终点控制主要经历了人工经验控制、静态模型控制、动态模型控制和光信息控制四个发展阶段。[0003]人工经验控制，即经验炼钢，利用热电偶测温定碳和炉前取样快速分析的手段，对正常吹炼条件下的转炉终点进行人工经验判断控制。碳氧反应速率是划分三个阶段的重要依据，而碳氧反应的剧烈程度及钢水的温度，都能够被炉口火焰反映出来。炼钢操作工人通过观察炉口火焰、火花和供氧时间来综合判断炼钢终点。然而，仅仅依靠操作工人的肉眼观察，存在终点命中率低、工人劳动强度大等问题。[0004]静态模型控制就是根据统计学的原理，对以往转炉吹炼的初始数据进行统计分析，计算出吹炼所需要的初始条件，以此条件来进行吹炼过程。一般来说，静态模型控制相比人工经验控制能够更加有效地利用吹炼过程的初始条件进行定量计算和控制。静态模型控