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专利名称：一种基于发射率监测的转炉出钢过程下渣检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冶金工业自动控制技术领域，特别是提供了一种基于发射率监测的转炉出钢过程下渣检测装置。
背景技术：
钢渣主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物、金属炉料带入的杂质、加入的造渣剂如石灰石、萤石、硅石等，以及氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等。钢渣混入钢水之后，会影响钢材的品质，混入越多，品质越差，因此，及时准确地监控出渣的时刻并进行报警是非常必要的。
目前，国内外试验研究或者正在生产应用的下渣检测方法有很多，下面列举几种比较主要的方法(1)超声波检测法。超声波检测法的原理是利用当有渣和无渣时，超声波发出信号和反射信号的差别来实现对钢渣的检测。这种方法对超声波探头的要求比较高，能够在极其恶劣的环境下正常工作，而且成本比较高。
(2)电磁线圈检测法。电磁线圈检测法的原理是利用钢水与钢渣的磁导率的不同来检测钢渣的。这种方法能够被使用的前提是要对所有的转炉钢包进行改造，而且高温大大降低了传感器的使用寿命，系统的改造和维护的费用比较高。(3)振动检测法。振动检测法的原理是利用钢渣和钢水的比重相差较大，且其流动性也大不一样，因此在涡流流经钢包长水口时，两者对长水口的冲刷作用有较大的差别，因此会引起钢包长水口的振动特性变化，通过检测钢包长水口的振动特性在时域或频域上的差异来监测长水口内的钢水流动状态，从而间接检测下渣。由于各种环境振动与操作过程对系统振动特性存在影响，可能会使振动检测的准确性
受到一定的影响，难以满足实际需要。(4)热成像式炉渣检测系统。用摄像机对
准钢流摄像，监测出钢钢流表面，利用红外频率范围内钢水和炉渣的不同辐射行为，用图像处理技术，通过计算机分辨是钢水还是炉渣，当出现炉渣时显示并报警。但是，热成像炉渣检测系统的成本过于昂贵，限制了这种方法的推广与应用。基于以上调查和分析，说明现在市场急需一种高准确度、便于安装维护且低成本的下渣检测系统。发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于发射率监测的转炉出钢过程下渣检测装置，低成本的红外下渣检测装置，能够准确方便地测量转炉出钢过程的下渣时刻并进行报警。
本实用新型由双波长红外测量传感器、信号处理单元和显示报警单元组成。红外
传感器由滤光片和光电传感器组成，滤光片和光电传感器相连；信号处理单元由模拟放大芯片、模/数转换芯片和单片机组成，模拟放大芯片和模/数转换芯片相连，模/数转换芯片和单片机相连；显示报警单元由液晶屏、报警灯和报警铃组成，单片机分别和液晶屏、报警灯和报警铃相连，液晶屏显示发射率随时间变化的曲线，报警灯和报警铃用作报警。
在转炉出钢过程中，钢水或钢渣(即热源)向外辐射红外线。红外传感器同时检测波长在0.76 1.5微米(又称短波红外线)范围内的两个不同波长的红外光；信号处理单元通过光电传感器将这两路红外光转换为电信号，再进行模拟放大和模/数转换，最后通过黑体辐射定律解出热源的发射率，其中发射率在0.6以下为钢水，0.8以上为钢渣；显示报警单元将热源的发射率随时间变化的曲线显示出来，并在出现钢渣时进行报警。
本实用新型是一种非接触测量装置，优点在于，测量效果好、使用方便、成本低。

图1是转炉出钢过程下渣检测装置示意图。
具体实施方式

图1所示为本实用新型的一种具体实施方式
。
红外传感器中，选用中心波长分别为0.8微米和0.9微米的滤光片，光电传感器选用PIN-10DPI。
信号处理单元中，模拟放大芯片选用op07,模/数转换芯片选用MAX185，单片机选用AVR128。
显示报警单元中，液晶屏选用单片机直接驱动液晶显示屏，报警灯选用常规的红色报警灯，报警铃选用常规的报警铃。
本装置运行时，传感器和钢流相隔5~10米，传感器头部对准钢流，并和钢流垂
直。传感器接收到光信号并转换为电信号后，由信号处理单元进行放大、模数转换和发射率计算。
发射率的曲线显示在显示报警单元的液晶屏上，当钢流为纯钢水时，发射率一般在0.6以下；当钢水中有混出钢渣时，发射率会增大，但小于0.8;当为纯钢渣时，发射率在0.8以上。仪器根据发射率值判断是否出现钢渣并给出报警。
权利要求1.一种基于发射率监测的转炉出钢过程下渣检测装置，其特征在于，由红外传感器、信号处理单元和显示报警单元组成；红外传感器和信号处理单元相连，信号处理单元和显示报警单元相连。
2、 按照权利要求1所述的检测装置，其特征在于，红外传感器 由滤光片和光电传感器组成，滤光片和光电传感器相连；信号处理单 元由模拟放大芯片、模/数转换芯片和单片机组成，模拟放大芯片和 模/数转换芯片相连，模/数转换芯片和单片机相连；显示报警单元由 液晶屏、报警灯和报警铃组成，信号处理单元的单片机分别和液晶屏、 报警灯和报警铃相连。
3、 按照权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，红外传 感器同时检测波长在0.76 1.5微米范围内的两个不同波长的红外光；信号处理单元发射率在0.6以下为钢水，0.8以上为钢渣。
4、 按照权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，红外传 感器中，选用中心波长分别为0.8微米和0.9微米的滤光片，光电传 感器选用PIN-IODPI。
5、 按照权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，信号处 理单元中，模拟放大芯片选用op07,模/数转换芯片选用MAX185，单 片机选用AVR128。
专利摘要一种基于发射率监测的转炉出钢过程下渣检测装置，涉及冶金工业自动控制技术领域。由红外传感器、信号处理单元和显示报警单元组成；红外传感器和信号处理单元相连，信号处理单元和显示报警单元相连。在转炉出钢过程中，钢水或钢渣向外辐射红外线。红外传感器同时检测波长在0.76～1.5微米范围内的两个不同波长的红外光；信号处理单元通过光电传感器将这两路红外光转换为电信号，再进行模拟放大和模/数转换，最后通过黑体辐射定律解出热源的发射率，其中发射率在0.6以下为钢水，0.8以上为钢渣；显示报警单元将热源的发射率随时间变化的曲线显示出来，并在出现钢渣时进行报警。本装置是一种非接触测量装置，测量效果好、使用方便、成本低。
文档编号G01J5/00GK201330260SQ200920104828
公开日2009年10月21日 申请日期2009年1月6日 优先权日2009年1月6日
发明者万雅竞, 刘海东, 吴少波, 孙彦广, 房庆海 申请人:冶金自动化研究设计院