УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА ШЛАКООБРАЗОВАНИЯ В КОНВЕРТЕРЕ Российский патент 2015 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для оперативного контроля состояния конвертерного процесса.

Известно устройство для контроля процесса шлакообразования в конвертере с фурмой для подвода дутья сверху и ее водоохлаждаемым трактом, содержащее камеру, гидравлически соединенную с водоохлаждаемым трактом, датчик вибраций, мембрану, жестко соединенную с датчиком (А.С. SU 1258839, Кл. С21С 5/30. Опубл. 23.09.86, бюл. №35).

Колебания шлака в конвертере колеблют фурму с охлаждающей водой. Эти колебания через практически несжимаемую охлаждающую воду фурмы передаются датчику вибраций. Последний преобразует колебания давления охлаждающей воды фурмы в колебания электрического напряжения. Электрический сигнал с выхода датчика вибраций поступает на фильтры звуковых и инфракрасных частот. Сигналы с выходов этих фильтров поступают на детекторы, где производится выпрямление указанных электрических сигналов. Сигналы с выходов детекторов подаются на два входа блока деления, в котором определяется отношение сигналов, поступивших с детекторов. Выход блока деления через согласующий блок соединен с регистрирующим прибором. Максимальные показания прибора регистрируются в момент выбросов шлака из конвертера, а минимальные - при сворачивании шлака.

Недостатком устройства является низкое качество контроля процесса шлакообразования, к главным причинам которого можно отнести относительно низкую чувствительность самого датчика вибраций, и неоднозначность зависимости соотношений частот 250-350 Гц и 1-5 Гц от состояния шлака. Для повышения чувствительности датчика вибраций приходится располагать его как можно ближе к фурме. В результате резко ухудшаются условия эксплуатации датчика вибраций. Высокая температура и загрязненность отходящих газов конвертера затрудняют его обслуживание.

Близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для оперативного измерения ошибки положения стыка деталей при дуговой сварке с помощью телевизионного датчика, состоящее из стандартной телевизионной аппаратуры, включающей телевизионную камеру, предварительный видеоусилитель и приемно-усилительное устройство, дополненную источником света для подсветки стыка свариваемых деталей. (Львов Н.С., Гладков Э.А. Автоматика и автоматизация сварочных процессов. Учебное пособие для вузов по специальности «Оборудование и технология сварочного производства». - М.: Машиностроение, 1982. - 302 с. - Стр.257).

Сигнал с видикона телевизионной камеры поступает на предварительный видеоусилитель, оттуда по кабелю - в приемно-усилительное устройство. Последнее состоит из видеоконтрольного и управляющего блоков.

Электронный луч в телевизионной камере с помощью фокусирующей и отклоняющей систем сканирует воспроизводимый объект - зону сварки. Чувствительный элемент камеры - видикон - на основании фотоэлектрического эффекта вырабатывает напряжение, пропорциональное освещенности участков объекта. При пересечении сканирующим лучом изображения стыка свариваемых деталей на видиконе формируется импульс напряжения, параметры которого (длительность и фаза) несут в себе информацию о положении стыка деталей. Сформированный импульс усиливается предварительным видеоусилителем и через кабель поступает в приемно-усилительное устройство. В управляющем блоке приемно-усилительного устройства с помощью счетчика числа строк определяется сигнал ошибки положения стыка деталей, для чего до появления на экране яркой строки (стыка) производится отсчет числа строк. Полученное число строк преобразуется в напряжение, которое сравнивается с опорным значением напряжения, соответствующим заданному положению стыка деталей. Разница напряжений и служит сигналом ошибки положения стыка деталей. Видеоконтрольный блок реализован на базе промышленного телевизора и использован для наблюдения за процессом и для дублирующего визуального контроля положения стыка деталей.

Недостатком устройства является узкая направленность его промышленного применения: оно позволяет оперативно измерять ошибку положения линии - стыка деталей по одной оси координат. Для оперативного контроля интенсивности перелива газошлакометаллической эмульсии, искрения из горловины конвертера и теплофизического состояния конвертерной ванны он не применим.

В качестве прототипа заявленного изобретения принимаем устройство для контроля выносов и выбросов во время продувки сталеплавильного агрегата (SU 358850 A3, кл. С21С 5/30, 03.11.1972). Устройство того же назначения, что и предлагаемое изобретение, поскольку выносы и выбросы характеризуют процесс шлакообразования в конвертере, также содержит телевизионную камеру. Устройство включает горловину конвертера, щель, светочувствительный элемент, например передающую телевизионную камеру, компенсационную схему, схему выделения полезного сигнала, формирователь сигнала, интегратор, регистрирующий прибор, например счетчик.

Устройство работает следующим образом. Передающая телевизионная камера визируется ниже горловины конвертера через узкую горизонтальную щель. Полученные на ее выходе сигналы поступают в компенсационную схему, где устраняются помехи, связанные с источником питания, далее сигнал поступает в схему выделения полезного сигнала, где выделяются сигналы, связанные с излучением жидкой и твердой фаз и устраняются посторонние сигналы (отраженный свет, излучения ниже порогового значения и др.). Полученные на выходе сигналы поступают в формирователь сигналов, где удлиняются, далее в интегратор и регистрируются счетчиком. Показания могут быть выведены на осциллограф через усилитель. Применение данного устройства позволяет получить количественную информацию о выбросах и выносах.

Недостатки

Устройство позволяет оценить интегральный показатель излучения твердой и жидкой фаз (на уровне количества выбросов) по текущим выбросам и выносам.

Однако ввиду отсутствия соответствующих средств и способов дифференциации признаков выносов от признаков выбросов их раздельное выявление оказывается невозможным. Использование оперативной информации о выносах и выбросах по излучению жидкой и твердой фаз с целью оперативного управления конвертерным процессом во время продувки сталеплавильного агрегата оказывается невозможным.

Устройство не позволяет сформировать важнейшие самостоятельные показатели состояния конвертерного процесса (интенсивность перелива газошлакометаллической эмульсии через горловину конвертера, интенсивность искрений, исходящих из горловины конвертера и возникающих, в частности, при сворачивании шлака, теплофизическое состояние конвертерной ванны) и обеспечить своевременность принятия управляющих воздействий при появлении угрозы выбросов или выносов. Информация, полученная устройством, может быть использована лишь для последующей статистической обработки с целью оптимизации технологического процесса на последующих плавках.

Задачей изобретения является контроль и измерение характеристик процесса шлакообразования, конкретнее - материальных субстанций, побочных продуктов жизнедеятельности конвертерного процесса, исходящих из горловины конвертера (вытекающих, разбрызгивающихся, выбрасывающихся, разлетающихся, искрящихся, излучающихся) в направлении рабочей площадки конвертера и сопровождающих выплавку стали. К ним относятся: интенсивность перелива газошлакометаллической эмульсии (выплесков эмульсии) через горловину конвертера, интенсивность искрений (выносов металла), исходящих из горловины конвертера и возникающих, в частности, при сворачивании шлака, а также теплофизическое состояние конвертерной ванны, отражающееся в уровне освещенности верхней части конвертера. Кроме того, в задачу изобретения входят повышение технологичности контроля и измерения, а также расширение функциональных возможностей устройства для оперативного измерения характеристик побочных продуктов жизнедеятельности конвертерного процесса.

Это достигается за счет того, что устройство для контроля и измерения характеристик процесса шлакообразования в конвертере включает в себя связанные между собой последовательно элементы стандартной телевизионной аппаратуры, а именно телевизионную камеру с видиконом, предварительный видеоусилитель и приемно-усилительное устройство, состоящее из видеоконтрольного и предложенного управляющего блоков, причем видеоконтрольный блок реализован на базе промышленного телевизора и использован для наблюдения за процессом и для дублирующего визуального контроля локальной области сканирования, а управляющий блок приемно-усилительного устройства состоит из блока выделения локальных областей 1, блока задания ограничений 2, блока задания пороговых сигналов 3, блока определения числа локальных областей 4, блока измерения скоростей движения локальных областей 5, блока измерения средних покадровых скоростей 6, блока измерения средних межкадровых скоростей 7, блока измерения состояния конвертерной ванны 8, блока измерения выносов 9, блока измерения выбросов 10, сигнал U(i,j,k) о величине напряжения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, и пропорциональный освещенности этой локальной области, поступает с четвертого выхода предварительного видеоусилителя 11 на восьмой вход блока 1 и шестой вход блока 5, сигнал о номере строки i сканированной локальной области поступает с первого выхода предварительного видеоусилителя 11 на первые входы блоков 1 и 5, сигнал о номере столбца j сканированной локальной области поступает со своего второго выхода предварительного видеоусилителя 11 на вторые входы этих же блоков, сигнал о номере кадра k с третьего выхода предварительного видеоусилителя 11 поступает на третьи входы блоков 4, 5 и 6, а также на второй вход блока 7, сигнал начального i_нач и конечного i_кон номера строки сканирования контролируемой полосы из первого выхода блока 2 поступает на четвертый вход блока 1, сигнал начального j_нач и конечного j_кон номера столбца сканирования контролируемой полосы из второго выхода блока 2 поступает на пятый вход блока 1, сигнал заданного числа усредненных кадров m с третьего выхода блока 2 поступает на четвертый вход блока 4 и первый вход блока 7, сигнал первого порогового напряжения Е_1ПОР с первого выхода блока 3 поступает на шестой вход блока 1, а сигнал второго порогового напряжения Е_2ПОР со второго выхода блока 3 поступает на седьмой вход блока 1, сигнал второго порогового числа локальных областей N_2ПОР с третьего выхода блока 3 поступает на четвертый вход блока 8 и на третий вход блока 10, сигнал первого порогового числа локальных областей N_1T блока 8 поступает на его пятый вход с четвертого выхода блока 3, сигнал второго порогового числа локальных областей N_2T блока 8 поступает на его шестой вход с пятого выхода блока 3, сигнал третьего порогового числа локальных областей N_3T блока 8 поступает на его восьмой вход с тринадцатого выхода блока 3, сигнал первой пороговой скорости V_1ПОР поступает с восьмого выхода блока 3 на седьмой вход блока 8 и на шестой вход блока 9, сигнал первого порогового числа локальных областей N_1ПОР с шестого выхода блока 3 поступает на девятый вход блока 8 и на четвертый вход блока 9, сигнал с седьмого выхода блока 3 первого порогового числа локальных областей N_1H поступает на пятый вход блока 9, сигнал с девятого выхода блока 3 второго порогового числа локальных областей N_2H поступает на седьмой вход блока 9, сигнал первого порогового числа локальных областей N_1B блока 10 поступает на его четвертый вход с десятого выхода блока 3, сигнал второго порогового числа локальных областей N_2B блока 10 поступает на его пятый вход с одиннадцатого выхода блока 3, сигнал второй пороговой скорости V_2ПОР поступает с двенадцатого выхода блока 3 на шестой вход блока 10, сигнал U₁ о превышении светимости локальной области первого порога с первого выхода блока 1 поступает на первый вход блока 4 и пятый вход блока 5, сигнал U₂ о превышении светимости локальной области второго порога со второго выхода блока 1 поступает на второй вход блока 4 и четвертый вход блока 5, сигнал о количестве точек по первому порогу N₁ с первого выхода блока 4 поступает на первый вход блока 8 и первый вход блока 9, сигнал о количестве точек по второму порогу N₂ со второго выхода блока 4 поступает на второй вход блока 8, второй вход блока 9 и первый вход блока 10, сигнал о скорости $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ движения локальных областей, превысивших первый порог, с первого выхода блока 5 поступает на первый вход блока 6, сигнал о скорости $$V_2^{Л}(i,j,k)$$ движения локальных областей, превысивших второй порог, со второго выхода блока 5 поступает на второй вход блока 6, сигнал о средней покадровой скорости V_1CPN движения локальных областей, превысивших первый порог, со второго выхода блока 6 поступает на четвертый вход блока 7, сигнал о средней покадровой скорости V_2CPN движения локальных областей, превысивших второй порог, с первого выхода блока 6 поступает на третий вход блока 7, сигнал о средней межкадровой скорости V_1CP движения локальных областей, превысивших первый порог, с первого выхода блока 7 поступает на третий вход блока 8 и третий вход блока 9, сигнал о средней межкадровой скорости V_2CP движения локальных областей, превысивших второй порог, со второго выхода блока 7 поступает на второй вход блока 10.

Технический результат достигается тем, что введение нескольких последовательно связанных между собой элементов телевизионной аппаратуры, а именно телевизионной камеры с видиконом, предварительного видеоусилителя и приемно-усилительного устройства, состоящего из видеоконтрольного и предложенного управляющего блоков, позволяет по телевизионному изображению локальной области сканирования - верхней части корпуса конвертера, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, осуществить визуальный контроль и измерение характеристик процесса шлакообразования в конвертере, а именно состояния конвертерной ванны, выносов и выбросов.

Причем введение в состав управляющего блока приемно-усилительного устройства блока 1 выделения локальных областей (точек сканирования) позволяет по электрическому сигналу U(i,j,k) напряжения сканированной локальной области, пропорциональному ее освещенности, сформировать сигнал U₂ о превышении светимости названной локальной области второго порога E_2ПОР и сигнал U₁ о превышении светимости названной локальной области первого порога E_1ПОР при условии не превышения ее светимости второго порога Е_2ПОР. Сигналы U₁ и U₂ используют для определения числа локальных областей (точек сканирования) в верхней части корпуса конвертера, расположенной ниже юбки конвертера, светимость которых раздельно превышает первый и второй пороги светимости (и соответствующего светимости напряжения, получаемого из предварительного видеоусилителя).

Блок определения числа локальных областей 4, введенный в состав управляющего блока приемно-усилительного устройства, позволяет измерить среднее число таких локальных областей (точек сканирования) за заданное число кадров m, соответственно N₁ и N₂. Сигнал о количестве точек по первому порогу N₁ используют для измерения состояния конвертерной ванны и для измерения выносов. Сигнал о количестве точек по второму порогу N₂ используют для измерения состояния конвертерной ванны, выносов и выбросов.

Блок измерения скоростей движения локальных областей 5 позволяет измерить множество мгновенных покадровых (за один межкадровый промежуток времени, то есть за период времени от одного кадра к другому) скоростей. В частности, скорости $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ движения локальных областей (выделенных на изображении верхней части корпуса конвертера небольших световых пятен, по размерам соответствующих точке сканирования), превысивших первый порог светимости и обладающих во время движения в зоне наблюдения (верхней части корпуса конвертера, расположенной ниже юбки конвертера) неизменной светимостью. По аналогии блок измерения скоростей движения локальных областей позволяет измерить множество мгновенных покадровых скоростей $$V_2^{Л}(i,j,k)$$ движения локальных областей, превысивших второй порог светимости, и обладающих во время движения в зоне наблюдения неизменной светимостью.

Скорости $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ и $$V_2^{Л}(i,j,k)$$ используют для измерения средних покадровых скоростей движения локальных областей в зоне наблюдения в блоке измерения средних покадровых скоростей 6. Этот блок позволяет измерить усредненные по всему множеству мгновенные покадровые скорости $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ и отдельно - усредненные по всему множеству мгновенные покадровые скорости $$V_2^{Л}(i,j,k)$$ . В результате измеряют, соответственно, среднюю покадровую скорость V_1CPN движения локальных областей, превысивших первый порог, и среднюю покадровую скорость V_2CPN движения локальных областей, превысивших второй порог.

Скорости V_1CPN и V_2CPN используют для измерения средних межкадровых скоростей движения локальных областей в зоне наблюдения в блоке измерения средних межкадровых скоростей 7. Блок позволяет измерить, соответственно, среднюю межкадровую скорость V_1CP движения локальных областей, превысивших первый порог, и среднюю межкадровую скорость V_2CP движения локальных областей, превысивших второй порог. При этом скорости V_1CPN и V_2CPN всякий раз усредняют по m последним кадрам. Сигнал о средней межкадровой скорости V_1CP движения локальных областей, превысивших первый порог, используют для измерения состояния конвертерной ванны и для измерения выносов. Сигнал о средней межкадровой скорости V_2CP движения локальных областей, превысивших второй порог, используют для измерения выбросов.

Блок измерения состояния конвертерной ванны 8 позволяет распознать состояние КЗ-Т конвертерной ванны, когда по ходу выплавки стали в конвертере не наблюдается ни выбросов, ни выносов. Кроме того, этот блок позволяет измерить балл отсутствия выбросов и выносов: балл 1 - состояние КЗ-Т1 (шлака много, плавка идет мягко), балл 2 - состояние КЗ-Т2 (шлак в норме, плавка идет нормально), балл 3 - состояние КЗ-Т3 (шлака мало, плавко идет горячо).

Блок измерения выносов 9 позволяет распознать наличие выносов (состояние КЗ-ВН) из конвертера. Кроме того, этот блок позволяет измерить балл выносов: балл 1 - состояние КЗ-ВН1 (малые выносы), балл 2 - состояние КЗ-ВН2 (средние выносы), балл 2 - состояние КЗ-ВНЗ (большие выносы).

Блок измерения выбросов 10 позволяет распознать наличие выбросов (состояние КЗ-ВБ) из конвертера. Кроме того, этот блок позволяет измерить балл выбросов: балл 1 - состояние КЗ-ВБ1 (малые выбросы), балл 2 - состояние КЗ-ВБ2 (средние выбросы), балл 2 - состояние КЗ-ВБ3 (большие выбросы).

Блок 2 задания ограничений позволяет задать сигналы ограничений, необходимых для работы блоков 1, 4 и 7. В блок 1 выделения локальных областей задают сигналы: начального i_нач и конечного i_кон номера строки сканирования контролируемой полосы; начального j_нач и конечного j_кон номера столбца сканирования контролируемой полосы. В блок 4 определения числа локальных областей и в блок 7 измерения средних межкадровых скоростей задают сигнал заданного числа усредненных кадров m.

Блок задания пороговых сигналов 3 позволяет задать сигналы ограничений, необходимых для работы блоков 1, 8, 9 и 10. В блок 1 выделения локальных областей задают сигналы: сигнал первого порогового напряжения E_1ПОР и второго порогового напряжения E_2ПОР. В блок 8 измерения состояния конвертерной ванны задают сигналы: первого порогового числа локальных областей N_1ПОР, второго порогового числа локальных областей N_2ПОР, первого порогового числа локальных областей N_1T, второго порогового числа локальных областей N_2T, третьего порогового числа локальных областей N_3T, первой пороговой скорости V_1ПОР. В блок 9 измерения выносов задают сигналы: первого порогового числа локальных областей N_1ПОР, первого порогового числа локальных областей N_1H, второго порогового числа локальных областей N_2H, первой пороговой скорости V_1ПОР. В блок 10 измерения выбросов задают сигналы: второго порогового числа локальных областей N_2ПОР, первого порогового числа локальных областей N_1B, второго порогового числа локальных областей N_2B, второй пороговой скорости V_2ПОР.

На фиг. 1 изображен управляющий блок приемно-усилительного устройства с предварительным видеоусилителем.

На фиг. 1 обозначено: 1 - блок измерения локальных областей; 2 - блок задания ограничений; 3 - блок задания пороговых сигналов; 4 - блок определения числа локальных областей; 5 - блок измерения скоростей движения локальных областей; 6 - блок измерения средних покадровых скоростей; 7 - блок измерения средних межкадровых скоростей; 8 - блок измерения состояния конвертерной ванны; 9 - блок измерения выносов; 10 - блок измерения выбросов. На фиг. 1 дополнительно обозначен 11 - предварительный видеоусилитель.

В управляющем блоке приемно-усилительного устройства (фиг. 1) сигнал U(i,j,k) о величине напряжения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, и пропорциональный освещенности этой локальной области, поступает с четвертого выхода предварительного видеоусилителя 11 на восьмой вход блока 1 и шестой вход блока 5, сигнал о номере строки i сканированной локальной области поступает с первого выхода предварительного видеоусилителя 11 на первые входы блоков 1 и 5, сигнал о номере столбца j сканированной локальной области поступает со второго выхода предварительного видеоусилителя 11 на вторые входы этих же блоков, сигнал о номере кадра k с третьего выхода предварительного видеоусилителя 11 поступает на третьи входы блоков 4, 5 и 6, а также на второй вход блока 7, сигнал начального i_нач и конечного i_кон номера строки сканирования контролируемой полосы из первого выхода блока 2 поступает на четвертый вход блока 1, сигнал начального j_нач и конечного j_кон номера столбца сканирования контролируемой полосы из второго выхода блока 2 поступает на пятый вход блока 1, сигнал заданного числа усредненных кадров m, с третьего выхода блока 2 поступает на четвертый вход блока 4 и на первый вход блока 7, сигнал первого порогового напряжения E_1ПОР с первого выхода блока 3 поступает на шестой вход блока 1, а сигнал второго порогового напряжения E_2ПОР со второго выхода блока 3 поступает на седьмой вход блока 1, сигнал второго порогового числа локальных областей N_2ПОР с третьего выхода блока 3 поступает на четвертый вход блока 8 и на третий вход блока 10, сигнал первого порогового числа локальных областей N_1T блока 8 поступает на его пятый вход с четвертого выхода блока 3, сигнал второго порогового числа локальных областей N_2T блока 8 поступает на его шестой вход с пятого выхода блока 3, сигнал третьего порогового числа локальных областей N_3T блока 8 поступает на его восьмой вход с тринадцатого выхода блока 3, сигнал первой пороговой скорости V_1ПОР поступает с восьмого выхода блока 3 на седьмой вход блока 8 и на шестой вход блока 9, сигнал первого порогового числа локальных областей N_1ПОР с шестого выхода блока 3 поступает на девятый вход блока 8 и на четвертый вход блока 9, сигнал с седьмого выхода блока 3 первого порогового числа локальных областей N_1H поступает на пятый вход блока 9, сигнал с девятого выхода блока 3 второго порогового числа локальных областей N_2H поступает на седьмой вход блока 9, сигнал первого порогового числа локальных областей N_1B блока 10 поступает на его четвертый вход с десятого выхода блока 3, сигнал второго порогового числа локальных областей N_2B блока 10 поступает на его пятый вход с одиннадцатого выхода блока 3, сигнал второй пороговой скорости V_2ПОР поступает с двенадцатого выхода блока 3 на шестой вход блока 10, сигнал U₁ о превышении светимости локальной области первого порога с первого выхода блока 1 поступает на первый вход блока 4 и пятый вход блока 5, сигнал U₂ о превышении светимости локальной области второго порога со второго выхода блока 1 поступает на второй вход блока 4 и четвертый вход блока 5, сигнал о количестве точек по первому порогу N₁ с первого выхода блока 4 поступает на первый вход блока 8 и первый вход блока 9, сигнал о количестве точек по второму порогу N₂ со второго выхода блока 4 поступает на второй вход блока 8, второй вход блока 9 и первый вход блока 10, сигнал о скорости $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ движения локальных областей, превысивших первый порог, с первого выхода блока 5 поступает на первый вход блока 6, сигнал о скорости $$V_2^{Л}(i,j,k)$$ движения локальных областей, превысивших второй порог, со второго выхода блока 5 поступает на второй вход блока 6, сигнал о средней покадровой скорости V_1CPN движения локальных областей, превысивших первый порог, со второго выхода блока 6 поступает на четвертый, вход блока 7, сигнал о средней покадровой скорости V_2CPN движения локальных областей, превысивших второй порог, с первого выхода блока 6 поступает на третий вход блока 7, сигнал о средней межкадровой скорости V_1CP движения локальных областей, превысивших первый порог, с первого выхода блока 7 поступает на третий вход блока 8 и третий вход блока 9, сигнал о средней межкадровой скорости V_2CP движения локальных областей, превысивших второй порог, со второго выхода блока 7 поступает на второй вход блока 10.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Устройство фиксирует сигнал U(i,j,k) о величине напряжения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, и пропорциональный освещенности этой локальной области. В сканированной локальной области по нему выделяются точки с характерной высокой светимостью, превысившие порог 1 (для выносов) и порог 2 (для выбросов). При этом исходят из того, что светимость шлакометаллической эмульсии, переливающейся через горловину конвертера, при выбросах выше, чем светимость брызг металла из горловины конвертера при выносах. Подсчитываются общее число точек N₁, превысивших порог 1, и общее, число точек N₂, превысивших порог 2.

Измеряется скорость движения каждой выделенной точки. Для этого вначале находится положение этой точки на следующем кадре. В окрестности этой точки на следующем кадре сканированием ищется ближайшая точка с той же, либо с близкой к ней светимостью (то есть та же точка, но смещенная в пространстве). Измеряется расстояние между положением точки на двух соседних кадрах. Зная расстояние по времени между кадрами, измеряется скорость движения данной локальной области (точки). Между двумя кадрами измеряется средневыборочная скорость движения всех зафиксированных точек V_1CPN, превысивших порог 1, и V_2CPN, превысивших порог 2. По межкадровым скоростям V_1CPN и V_2CPN в цикле измеряются соответствующие текущие средние скорости движения точек V_1CP и V_2CP.

Если N₁<N_1ПОР, N₂<N_2ПОР, V_1СP<V_1ПОР, то нет ни выносов, ни выбросов. Это происходит в случае, если светимость локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, мала и текущие средние скорости движения точек также малы.

Причем, если выполняется дополнительное условие N₁≤N_1T, то состояние конвертерной ванны соответствует первому баллу отсутствия выбросов и выносов (КЗ-Т1). При этом светимость локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, низкая. Состояние конвертерной ванны опасное по выбросам.

Если выполняется дополнительное условие N_1T<N₁≤N_2T, то состояние конвертерной ванны соответствует второму баллу отсутствия выбросов и выносов (КЗ-Т2). При этом светимость локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, нормальная. Состояние конвертерной ванны нормальное.

Если выполняется дополнительное условие N_2T<N₁≤N_3T, то состояние конвертерной ванны соответствует третьему баллу отсутствия выбросов и выносов (КЗ-Т3). При этом светимость локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, высокая. Состояние конвертерной ванны опасное по выносам.

Если N₁≥N_1ПОР и V₁≥V_1ПОР, N₂<N_2ПОР, то это выносы. Это происходит в случае, если светимость локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, превысила первый порог, хотя и не превышает второго порога. Одновременно превысили первый порог и текущие средние скорости движения точек.

Причем если выполняется дополнительное условие N_1ПОР≤N₁<N_1H, то имеются небольшие выносы, оцениваемые первым баллом (состояние К3-ВН1).

Если выполняется дополнительное условие N_1H≤N₁<N_2H, то имеются средние выносы, оцениваемые вторым баллом (состояние К3-ВН2).

Если выполняется дополнительное условие N_2H≤N₁<N_1ПОР, то имеются большие выносы, оцениваемые третьим баллом (состояние К3-ВН3).

Если N₂≥N_2ПОР и V₂<V_2ПОР, то это выбросы. Это происходит в случае, если светимость локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, превысила второй порог, а текущие средние скорости движения точек не превышают второго порога.

Причем если выполняется дополнительное условие N_2ПОР≤N₂<N_1B, то имеются небольшие выбросы, оцениваемые первым баллом (состояние К3-ВБ1).

Если выполняется дополнительное условие N_1B≤N₂<N_2B, то имеются средние выбросы, оцениваемые вторым баллом (состояние К3-ВБ2).

Если выполняется дополнительное условие N_2B≤N₂, то имеются большие выбросы, оцениваемые третьим баллом (состояние К3-ВБЗ).

Устройство работает следующим образом.

Телевизионная камера с видиконом, направлена на локальную область сканирования, расположенную в верхней части корпуса конвертера, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе. Электрический сигнал U(i,j,k) напряжения сканированной локальной области, пропорциональный ее освещенности, через предварительный видеоусилитель передается в приемно-усилительное устройство, состоящее из видеоконтрольного и управляющего блоков. Видеоконтрольный блок реализован на базе промышленного телевизора и использован для наблюдения за процессом и для дублирующего визуального контроля локальной области сканирования. Управляющий блок автоматически контролирует и измеряет характеристики процесса шлакообразования в конвертере, а именно состояние конвертерной ванны, выносы и выбросы. Электрические сигналы состояния конвертерной ванны, выносов и выбросов отображаются на экране монитора управляющего блока приемно-усилительного устройства (на фиг. 1 не показано).

Блок выделения локальных областей 1 работает следующим образом.

Блок выдает сигнал превышения величины напряжения сканированной локальной области U(i,j,k) сигнала первого порогового напряжения E_1ПОР при условии нахождении сканирующего луча видикона в пределах интересующей области наблюдения. Сформированный сигнал U₁ превышения U(i,j,k) первого порогового напряжения E_1ПОР поступает на первый выход блока выделения локальных областей 4 при условии отсутствия сигнала U₂ о превышении светимости локальной области второго порога.

На втором выходе блока выделения локальных областей 1 сигнал U₂ появится только при условии предварительного появления сигнала U₁. При этом блок предотвращает появление на первом его выходе сигнала U₁ о превышении светимости локальной области первого порога одновременно с появлением на втором выходе этого блока U₂ о превышении светимости локальной области второго порога.

Блок определения числа локальных областей 2 работает следующим образом.

Блок фиксирует изменения номера кадра k, подсчитывает число кадров и выдает сигнал достижения подсчитанного числа кадров m_T заданного числа усредненных кадров m. Число m является достаточной базой для усреднения числа локальных областей (точек), светимость которых превысила определенный порог. Блок вырабатывает сигнал превышения светимости локальной области (точки) первого порога в пределах одного кадра изображения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе. Затем блок подсчитывает число таких локальных областей N_1T. Он формирует сигнал числа точек N_1T, светимость которых превысила первый порог, при условии достижения подсчитанного числа кадров m_T заданного числа усредненных кадров m. Далее находится количество точек по первому порогу N₁ в среднем за m кадров. Сигнал N₁ используется для определения числа локальных областей.

На основе выработанной информации блок формирует сигнал фиксирования локальной области, в которой имело место превышение светимости локальной области второго порога в пределах одного кадра изображения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе. Блок подсчитывает число таких локальных областей N_2T. Далее пропускается сигнал числа точек N_2T, светимость которых превысила второй порог, при условии достижения подсчитанного числа кадров m_T заданного числа усредненных кадров m. Находится количество точек по второму порогу N₂ в среднем за m кадров. Сигнал N₂ используется для определения числа локальных областей. После достижения подсчитанного числа кадров m_T заданного числа усредненных кадров m блок приводится в исходное состояние.

Блок измерения скоростей движения локальных областей 5 работает следующим образом.

Блок измеряет скорость $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ движения локальных областей, превысивших первый порог. Он также измеряет сигнал скорости $$V_2^{Л}(i,j,k)$$ движения локальных областей, превысивших второй порог. Причем алгоритмы измерения скорости $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ движения локальных областей, превысивших первый порог, и скорости $$V_2^{Л}(i,j,k)$$ движения локальных областей, превысивших второй порог, аналогичны. Соответственно, на первый выход блока измерения скоростей движения локальных областей 5 поступает измеренное значение $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ , а на второй выход блока измерения скоростей движения локальных областей 5 - измеренное значение $$V_2^{Л}(i,j,k)$$ .

Измерение скорости движения локальных областей $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ производится следующим образом.

Значения освещенности в каждой данной сканированной точке A(i,j,k) изображения сравниваются со значением освещенности в точке B(i_c,j_c,k-l) из предыдущего (k-1)-го кадра, находящейся в окрестности вышеуказанной точки. Координаты точки B(i_c,j_c,k-1) из окрестности предыдущего (k-1)-го кадра меняются по i и по j. Тем самым осуществляется повторное сканирование окрестности данных предыдущего кадра вблизи точки A(i,j,k).

При этом всякий раз ищется разность освещенностей точек A(i,j,k) и B(i_c,j_c,k-1). Вычисляется скорость изменения во времени освещенности в точке сканирования A(i,j,k).

Эта скорость на первом этапе является условной, поскольку физически может не принадлежать одному и тому же движущемуся микрообъему.

Чтобы быть уверенным, что скорость движения подсчитана по одному и тому же микрообъему, находится такая точка B(i_c,j_c,k-1) из окрестности точки сканирования A(i,j,k), которая будет иметь самую близкую освещенность к освещенности точки A(i,j,k)., Она принимается за предысторию точки сканирования A(i,j,k).

После просмотра всех точек окрестности точки A(i,j,k) далее в расчетах скорости используется только самая ближайшая по уровню освещенности точка из предыстории (на предыдущем кадре). Поиск такой точки ведется всякий раз в направлении от координат (i,j,) точки А. Поэтому, в случае совпадения освещенностей нескольких точек предыдущего кадра, в рассмотрение принимается точка, расположенная ближе всех к координатам (i,j). Если будет фиксироваться большое число светящихся точек с близкой освещенностью, то они сливаются в однородную массу точек и измеряемая скорость оказывается искусственно сниженной. Однако, в конечном счете, этот факт не снижает качества измерения характеристик процесса шлакообразования в конвертере.

Блок измерения скоростей движения локальных областей 5 производит сравнение освещенностей точек A(i,j,k) и B(i_c,j_c,k-1), а также измерение скорости движения локальной области $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ для каждой точки A(i,j,k).

Для этого блок измеряет скорость V₁(n_н) изменения освещенности на участке, расположенном между точками с координатами (i,j,k) и (i_c,j_c,k-1). Он находит модуль скорости V₁(n_н). Запоминается минимальное значение модуля скорости |V_1мин(n_н)| среди всех исследованных точек, находящихся в окрестностях текущей точки с координатами (i,j,k). Блок 5 вычисляет разность двух сигналов - сигнала модуля текущей скорости |V₁(n_н)| и сигнала модуля минимальной скорости |V_1мин(n_н)|. При этом блок запоминает сигнал этой разности, найденной на предыдущем шаге исследования окрестности n_н-1.

Далее блок формирует сигнал отличия той же разности на текущем шаге исследования окрестности n_н от аналогичной разности на предыдущем шаге исследования окрестности n_н-1. После окончания сканирования окрестности локальной области с координатами (i,j,k) блок 5 пропускает сигнал модуля скорости |V_1мин(i_б j_б,k-1)| изменения освещенности окрестности точки сканирования, ближайшей к текущей скорости изменения освещенности окрестности точки сканирования.

Затем блок 5 измеряет путь локального объема ΔS, то есть расстояние сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, между точкой с координатами (i,j) и точкой с координатами (i_б j_б). Измеряется скорость $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ движения локальных областей, превысивших первый порог. Измеренное значение скорости поступает на первый выход блока 5 измерения скоростей движения локальных областей $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ .

Блок 5 осуществляет актуализацию базы данных множества $$\overline{U}(i,j,k)$$ величин напряжений отдельных точек сканирования локальной области в k-м кадре, пропорциональных освещенностям этих точек локальной области. Осуществляется считывание отдельных элементов этой базы данных.

Блок 5 накапливает и сохраняет вплоть до следующего кадра множество $$\overline{U}(i,j,k)$$ величин напряжений отдельных точек сканирования локальной области в k-м кадре, пропорциональных освещенностям этих точек локальной области. Далее пропускается сигнал множества $$\overline{U}(i,j,k)$$ величин напряжений отдельных точек сканирования локальной области в k-м кадре, пропорциональных освещенностям этих точек локальной области. Это происходит после завершения считывания всех величин напряжений отдельных точек сканирования локальной области в (k-1)-м кадре, пропорциональных освещенностям этих точек локальной области. Блок 5 накапливает и сохраняет множество $$\overline{U}(i,j,k)$$ величин напряжений отдельных точек сканирования локальной области в (k-1)-м кадре, пропорциональных освещенностям этих точек локальной области, вплоть до завершения считывания всех хранящихся в нем величин напряжений.

Блок 5 обеспечивает сканирование окрестности точки с координатами (i,j). По завершению сканирования подается команда на актуализацию (обновление) множества $$\overline{U}(i,j,k)$$ величин напряжений отдельных точек сканирования локальной области в k-м кадре, пропорциональных освещенностям этих точек локальной области.

При ускоренном сканировании в окрестности точки с координатами (i,j) вначале при прочих равных условиях увеличивается только номер строки. Обегаются все точки от i до (i+n_доп). Затем при прочих равных условиях номер строки уменьшается. Обегаются все точки от i до (i-n_доп). Как только обегание номера строки в сторону увеличения и в сторону уменьшения заканчиваются, все операции с номером строки повторяются при другом значении номера столбца.

Блок измерения средних покадровых скоростей 6 работает следующим образом.

Блок формирует сигнал скорости $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ движения локальных областей, превысивших первый порог, при условии неизменности во времени номера кадра. Для одного и того же кадра блок генерирует сигнал суммы скоростей движения локальных областей, превысивших первый порог.

На первый и второй выходы блока выдаются значения средних покадровых скоростей V_1CPN и V_2CPN движения локальных областей, соответственно, превысивших первый и второй порог.

Блок подсчитывает число выявленных скоростей $$V_1^{Л}(i,j,k)$$ движения локальных областей, превысивших первый порог. Получается сигнал о средней покадровой скорости V_1CPN движения локальных областей, превысивших первый порог. На выход блока поступает информация о скорости V_1CPN движения локальных областей, превысивших первый порог при смене кадра.

Измерение средней покадровой скорости V_2CPN осуществляется аналогично измерению средней покадровой скорости V_1CPN.

Блок измерения средних межкадровых скоростей 7 работает следующим образом.

Блок формирует сигнал смены кадра. Подсчитывает число кадров m_T. Формирует сигнал, полученный по усредняемым кадрам средней покадровой скорости V_1CPN движения локальных областей, превысивших первый порог, в условиях неизменности кадра. Подсчитывает сумму по усредняемым кадрам покадровых скоростей движения локальных областей, превысивших первый порог.

Блок генерирует сигнал накопленной суммы по m кадрам покадровых скоростей движения локальных областей, превысивших первый порог, при достижении числа подсчитанных кадров m_T заданного числа усредненных кадров m. Определяет среднюю межкадровую скорость V_1CP движения локальных областей, превысивших первый порог. Эта скорость выдается на первый выход блока измерения средних межкадровых скоростей 7.

Блок возвращается в исходное состояние при возникновении сигнала о средней межкадровой скорости V_1CP движения локальных областей, превысивших первый порог.

Измерение средней межкадровой скорости V_2CP происходит аналогично измерению средней межкадровой скорости V_1CP.

Блок измерения состояния конвертерной ванны 8 работает следующим образом.

Блок формирует сигнал о непревышении сигнала N₁ сигнала N_1ПОР и сигнал о непревышении сигнала N₂ сигнала N_2ПОР. Кроме того, блок формирует сигнал о непревышении сигнала V_1СР сигнала V_1ПОР. Выдает сигнал об отсутствии выбросов и выносов (состоянии КЗ-Т). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.

Блок формирует сигнал непревышения количества точек по первому порогу N₁ первого порогового числа локальных областей N_1T. Формирует сигнал первого балла отсутствия выбросов и выносов (состоянии КЗ-Т1). Измеренный балл состояния отображается на экране дисплея.

Блок формирует сигнал превышения количества точек по первому порогу N₁ первого порогового числа локальных областей N_1T и непревышении им второго порогового числа локальных областей N_2T. Формирует сигнал второго балла отсутствия выбросов и выносов (состоянии КЗ-Т2). Измеренный балл состояния отображается на дисплее.

Блок формирует сигнал превышения количества точек по первому порогу N₁ второго порогового числа локальных областей N_2T и непревышении им третьего порогового числа локальных областей N_3T. Формирует сигнал третьего балла отсутствия выбросов и выносов (состоянии КЗ-Т3). Измеренный балл состояния отображается на экране дисплея.

Блок измерения выносов 9 работает следующим образом.

Блок формирует сигнал о непревышении сигналом N₁ сигнала N_1ПОР. Формирует сигнал о превышении второго порогового числа локальных областей N_2ПОР количества точек по второму порогу N₂. Формирует сигнал о равенстве либо превышении средней межкадровой скорости V_1СР движения локальных областей, превысивших первый порог, первой пороговой скорости V_1ПОР. Формирует сигнал о наличии выносов (состояние К3-ВН) при условии выполнения условий по элементам 103, 104 и 105. Измеренное состояние отображается на экране дисплея.

Блок формирует сигнал нахождения количества точек по второму порогу N₂ в пределах от первого порогового числа локальных областей N_1ПОР до первого порогового числа локальных областей N_1Н. Формирует сигнал о наличии первого балла выносов (состояние К3-ВН1). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.

Блок формирует сигнал нахождения количества точек по второму порогу N₂ в пределах от первого порогового числа локальных областей N_1ПОР до первого порогового числа локальных областей N_1H. Формирует сигнал о наличии второго балла выносов (состояние К3-ВН2). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.

Блок формирует сигнал нахождения количества точек по второму порогу N₂ в пределах от второго порогового числа локальных областей N_2H до второго порогового числа локальных областей N_2ПОР. Формирует сигнал о наличии третьего балла выносов, (состояние К3-ВН3). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.

Блок измерения выбросов 10 работает следующим образом.

Блок формирует сигнал о превышении либо равенстве количества точек по второму порогу N₂ второму пороговому числу локальных областей N_2ПОР. Формирует сигнал о непревышении средней межкадровой скорости V_2CP движения локальных областей, превысивших второй порог, второй пороговой скорости V_2ПОР. Формирует сигнал о наличии выбросов (состояние К3-ВБ) при условии выполнения условий по элементам 113 и 114. Измеренное состояние отображается на экране дисплея.

Блок формирует сигнал нахождения количества точек по второму порогу N₂ в пределах от второго порогового числа локальных областей N_2ПОР до первого порогового числа локальных областей N_1B. Формирует сигнал нахождения количества точек по второму порогу N₂ в пределах от первого порогового числа локальных областей N_1B до второго порогового числа локальных областей N_2B. Формирует сигнал о превышении либо равенстве количества точек по второму порогу N₂ второго порогового числа локальных областей N_2B. Формирует сигнал о наличии первого балла выбросов (состояние К3-ВБ1). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.

Блок формирует сигнал о наличии второго балла выбросов (состояние К3-ВБ2). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.

Блок формирует сигнал о наличии третьего балла выбросов (состояние К3-ВБ3). Измеренное состояние отображается на экране дисплея.

В качестве технической базы устройства для контроля и измерения характеристик процесса шлакообразования в конвертере используется стандартная телевизионная аппаратура в части камеры с видиконом, предварительного видеоусилителя, а также видеоконтрольного блока приемно-усилительного устройства. Видеоконтрольный блок реализован на базе промышленного телевизора. Электрические сигналы состояния конвертерной ванны, выносов и выбросов отображаются на экране монитора управляющего блока приемно-усилительного устройства.

Сигналы начального i_нач и конечного i_кон номера строки сканирования контролируемой полосы устанавливаются соответствующими диаметру юбки конвертера, уменьшенному на два метра. i_нач и i_кон располагаются, соответственно, слева и справа относительно оси симметрии ковша. Снижение размеров строки сканирования на два метра позволяет избежать постоянной помехи изображения от выбросов, выносов и засвечивания, имеющей место на профильном изображении ковша.

Сигналы начального j_нач и конечного j_кон номера столбца сканирования контролируемой полосы устанавливаются соответствующими нижней кромки опущенной юбки конвертера и эквидистантной горизонтали, отстоящей от нижней кромки юбки на 1 метр. Расширение области сканирования увеличивает продолжительность измерения состояния конвертерной ванны, что нежелательно. Снижение ее понижает точность получаемых оценок.

Заданное число усредненных кадров m лежит в пределах от 10 до 30. Его уменьшение способствует ускорению измерения состояния конвертерной ванны, однако одновременно снижает точность измерения. Увеличение m приводит к обратному эффекту.

Сигнал первого порогового напряжения Е_1ПОР характеризует высокую светимость в узкой контролируемой полосе, превысившую порог 1 (для выносов), а сигнал второго порогового напряжения Е_2ПОР - порог 2 (для выбросов).

E_max соответствует максимальному значению напряжения промежуточного видеоусилителя, фиксируемому при измерении состояния конвертерной ванны. А, В, С - пределы напряжения.

Снижение коэффициентов в математических выражениях для определения пределов А и В повышает цену балла выносов, а увеличение - выбросов.

Первое пороговое число локальных областей N_1ПОР и второе пороговое число локальных областей N_2ПОР являются статистическими порогами, оценивающими значимость наблюдаемых превышений светимости локальных объемов, выраженных в соответствующих напряжениях, заранее установленных значений (порогов) Е_1ПОР и Е_2ПОР.

N_пик - разрешение (число пикселей на матрице размерностью (i_кон-i_нач)×(j_кон-j_нач)).

Уменьшение коэффициентов в математических выражениях для определения N_1ПОР и N_2ПОР приводит к снижению доверительной вероятности правильного измерения состояния конвертерной ванны, а увеличение - к возрастанию доверительной вероятности.

Число точек (локальных областей) по первому порогу N_1Т, число точек по второму порогу N_2T и число точек по третьему порогу N_3T для одного и того же кадра n разбивают N_1ПОР в соотношении:

Число точек (локальных областей) по первому порогу N_1H и число точек по второму порогу N_2H определяются по соотношениям:

Невысокое значение коэффициентов при N_1ПОР обуславливается относительно небольшими объемами выносов в сравнении с выбросами.

Число точек (локальных областей) по первому порогу (иначе - первое пороговое число локальных областей) N_1В и число точек по второму порогу (иначе - второе пороговое число локальных областей) N_2B определяются по соотношениям:

Первая пороговая скорость V_1ПОР соответствует предельному значению скоростей движения локальных областей, светимость которых превысила первый порог, при невыявлении выбросов и выносов. С другой стороны, она соответствует минимальному значению скоростей движения локальных областей, светимость которых превысила второй порог, при выявлении выносов:

V_1ПОР=(0,3-0,5), м/с.

Причем меньшие значения скорости соответствуют более раннему распознаванию выносов и сжатию области выявления состояния конвертерной ванны без выбросов и выносов.

Вторая пороговая скорость V_2ПОР соответствует минимальному значению скоростей движения локальных областей, светимость которых превысила второй порог, при выявлении выбросов:

V_2ПОР=(0,1-0,2) м/с.

Причем меньшие значения скорости соответствуют более раннему распознаванию выбросов.

Допустимое значение n_доп (номера строки считывания памяти n_доп) определяет допустимые размеры области ускоренного сканирования - интервал изменения номера строки в большую и в меньшую стороны относительно номера строки i:

$$n_{доп}=\frac{k_1\cdot m_{и}}{f_{к}\cdot 2\cdot S_{стр}},$$

где k₁=(1,5-2) м/с - расчетная скорость движения брызг металла в контролируемой полосе;

m_и - масштаб экранного изображения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе;

S_стр - число строк в экранной форме (иначе - число пикселей с столбце экранного изображения).

f_к=25 1/c - частота кадров телевизионного изображения.

Причем меньшее значение k₁ соответствует меньшим интенсивностям продувки стали, а большее - большим.

Допустимое значение номера столбца считывания памяти m_доп определяет допустимые размеры области ускоренного сканирования - интервал изменения номера столбца в большую и в меньшую стороны относительно номера столбца j:

$$\begin{array}{l}-если\frac{{\text{k}}_{\text{1}}}{f_{к}}\ge 1,{\text{ м, то m}}_{доп}=\frac{k_1\cdot m_{и}}{f_{к}\cdot 2\cdot S_{стб}};\\ -если\frac{{\text{k}}_{\text{1}}}{f_{к}}\prec 1,{\text{ м, то m}}_{доп}=\frac{m_{и}}{f_{к}\cdot 2\cdot S_{стб}};\end{array}$$

где k₁=(1,5-2) м/с - расчетная скорость движения брызг металла в контролируемой полосе;

m_и - масштаб экранного изображения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе;

S_стб - число столбцов в экранной форме (иначе - число пикселей с строке экранного изображения).

f_к=25 1/c - частота кадров телевизионного изображения.

Причем меньшее значение k₁ соответствует меньшим интенсивностям продувки стали, а большее - большим.

Частота тактовых импульсов f_т генератора тактовых импульсов устанавливается исходя из требования, чтобы межкадрового времени t_м=0,02 с хватало для полного контроля и измерения характеристик процесса шлакообразования в конвертере:

f_т=(1-2)·10⁵ Гц.

Причем меньшее значение соответствует большим размерам экранного изображения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, а меньшее - меньшим его размерам.

Предлагаемое устройство, отражающее новую совокупность блоков, элементов и новые связи между ними, обеспечивает формализованный контроль и измерение характеристик процесса шлакообразования в конвертере, что дает возможность ввести важнейшие параметры состояния конвертерного процесса в автоматические и автоматизированные системы управления конвертерным процессом, обеспечить своевременность принятия управляющих воздействий при появлении угрозы выбросов или выносов, повысить эффективность управления плавкой в целом.

Заявляемое устройство промышленно применимо в металлургии, в частности, для управления выплавкой стали в конвертере.

Источники информации

1. А.С. SU 1258839, Кл. С21С 5/30. Опубл. 23.09.86, бюл. №35.

2. Автоматика и автоматизация сварочных процессов. Авторы Львов Н.С., Гладков Э.А. Учебное пособие для вузов по специальности «Оборудование и технология сварочного производства». - М.: Машиностроение, 1982. - 302 с. - Стр. 257.

3. А.С. SU 358850, Кл. С21С 5/30. Опубл. 03.11.1972, бюл. №34.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для оперативного контроля состояния конвертерного процесса. Технический результат - повышение качества контроля. Технический результат достигается за счет того, что устройство содержит несколько последовательно связанных между собой элементов телевизионной аппаратуры, а именно телевизионную камеру с видиконом, предварительный видеоусилитель и приемно-усилительное устройство, состоящее из видеоконтрольного и предложенного управляющего блоков. Указанные элементы позволяют по телевизионному изображению локальной области сканирования - верхней части корпуса конвертера, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, - осуществить визуальный контроль и измерение характеристик процесса шлакообразования в конвертере, а именно состояние конвертерной ванны, выносов и выбросов. Устройство фиксирует сигнал о величине напряжения сканированной локальной области, расположенной ниже юбки конвертера в узкой контролируемой полосе, пропорциональный освещенности этой локальной области. В сканированной локальной области по нему выделяются точки с характерной высокой светимостью, превысившей порог 1 (для выносов) и порог 2 (для выбросов). При этом светимость шлакометаллической эмульсии, переливающейся через горловину конвертера, при выбросах выше, чем светимость брызг металла из горловины конвертера при выносах. Подсчитывают общее число точек, превысивших порог 1, и общее число точек, превысивших порог 2. Измеряется скорость движения каждой выделенной точки. Измеряются соответствующие текущие средние скорости движения точек. По указанным параметрам оценивается наличие выносов и выбросов и общее термодинамическое состояние конвертерной ванны. 1 ил.

Устройство для контроля процесса шлакообразования в конвертере, содержащее телевизионную камеру, отличающееся тем, что оно снабжено предварительным видеоусилителем и приемно-усилительным устройством, состоящим из видеоконтрольного и управляющего блоков, при этом использована телевизионная камера с видиконом, направленная на локальную область сканирования, расположенную ниже юбки конвертера, причем телевизионная камера, предварительный видеоусилитель и приемно-усилительное устройство соединены последовательно, а управляющий блок приемно-усилительного устройства состоит из блока выделения локальных областей, блока задания ограничений, блока задания пороговых сигналов, блока определения числа локальных областей, блока измерения скоростей движения локальных областей, блока измерения средних покадровых скоростей, блока измерения средних межкадровых скоростей, блока определения состояния конвертерной ванны, блока измерения выносов и блока измерения выбросов, при этом предварительный видеоусилитель выполнен с возможностью передачи сигнала о величине напряжения сканированной локальной области, пропорционального освещенности этой локальной области, со своего четвертого выхода на восьмой вход блока выделения локальных областей и шестой вход блока измерения скоростей движения локальных областей, сигнала о номере строки сканированной локальной области - со своего первого выхода на первые входы блоков выделения локальных областей и измерения скоростей движения локальных областей, сигнала о номере столбца сканированной локальной области - со своего второго выхода на вторые входы этих же блоков, сигнала о номере кадра - со своего третьего выхода на третьи входы блоков определения числа локальных областей, измерения скоростей движения локальных областей и измерения средних покадровых скоростей, а также на второй вход блока измерения средних межкадровых скоростей, при этом блок выделения локальных областей выполнен с возможностью приема на свой четвертый вход сигнала начального и конечного номера строки сканирования контролируемой полосы с первого выхода блока задания ограничений, который выполнен с возможностью передачи со своего второго выхода сигнала начального и конечного номера столбца сканирования контролируемой полосы на пятый вход блока выделения локальных областей, сигнала заданного числа усредненных кадров - со своего третьего выхода на четвертый вход блока определения числа локальных областей и первый вход измерения средних межкадровых скоростей, причем блок задания пороговых сигналов выполнен с возможностью передачи со своего первого выхода сигнала первого порогового напряжения на шестой вход блока выделения локальных областей, сигнала второго порогового напряжения - со своего второго выхода на седьмой вход блока выделения локальных областей, сигнала второго порогового числа локальных областей - со своего третьего выхода на четвертый вход блока определения состояния конвертерной ванны и на третий вход блока измерения выбросов, сигнала первого порогового числа локальных областей - на пятый вход блока определения состояния конвертерной ванны, сигнала второго порогового числа локальных областей - со своего пятого выхода на шестой вход блока определения состояния конвертерной ванны, сигнала третьего порогового числа локальных областей - со своего тринадцатого выхода на восьмой вход блока определения состояния конвертерной ванны, сигнала первой пороговой скорости - со своего восьмого выхода на седьмой вход блока определения состояния конвертерной ванны и на шестой вход блока измерения выносов, сигнала первого порогового числа локальных областей - со своего шестого выхода на девятый вход блока определения состояния конвертерной ванны и четвертый вход блока измерения выносов, сигнала первого порогового числа локальных областей - со своего выхода на пятый вход блока измерения выносов, сигнала второго порогового числа локальных областей - со своего девятого выхода на седьмой вход блока измерения выносов, сигнала первого порогового числа локальных областей - со своего десятого выхода на четвертый вход блока измерения выбросов, сигнала второго порогового числа локальных областей - со своего одиннадцатого выхода на пятый вход блока измерения выбросов, сигнала второй пороговой скорости - со своего двенадцатого выхода на шестой вход блока измерения выбросов, при этом блок выделения локальных областей выполнен с возможностью передачи сигнала о превышении светимости локальной области первого порога - со своего первого выхода на первый вход блока определения числа локальных областей и пятый вход блока измерения скоростей движения локальных областей, со своего второго выхода - сигнала о превышении светимости локальной области второго порога на второй вход блока определения числа локальных областей и четвертый вход блока измерения скоростей движения локальных областей, а блок определения числа локальных областей выполнен с возможностью передачи сигнала о количестве точек по первому порогу со своего первого выхода на первый вход блока определения состояния конвертерной ванны и первый вход блока измерения выносов, сигнала о количестве точек по второму порогу - со своего второго выхода на второй вход блока определения состояния конвертерной ванны, второй вход блока измерения выносов и первый вход блока измерения выбросов, причем блок измерения скоростей движения локальных областей выполнен с возможностью передачи сигнала о скорости движения локальных областей, превысивших первый порог, со своего первого выхода на первый вход блока измерения средних покадровых скоростей, сигнала о скорости движения локальных областей, превысивших второй порог, со своего второго выхода на второй вход блока измерения средних покадровых скоростей, который выполнен с возможностью передачи сигнала о средней покадровой скорости движения локальных областей, превысивших первый порог, со своего второго выхода на четвертый вход блока измерения средних межкадровых скоростей, сигнала о средней покадровой скорости движения локальных областей, превысивших второй порог, со своего первого выхода на третий вход блока измерения средних межкадровых скоростей, а блок измерения средних межкадровых скоростей выполнен с возможностью передачи сигнала о средней межкадровой скорости движения локальных областей, превысивших первый порог, со своего первого выхода на третий вход блока определения состояния конвертерной ванны и третий вход блока измерения выносов, сигнала о средней межкадровой скорости движения локальных областей, превысивших второй порог, со своего второго выхода на второй вход блока измерения выбросов.