一种非接触式高温熔融钢渣组分自动测量系统及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114739923A(43)申请公布日2022.07.12(21)申请号202210310845.5(22)申请日2022.03.28(71)申请人山东钢铁股份有限公司地址250101山东省济南市钢城区府前大街99号(72)发明人黄少文周平王健张学民王汝波胡增跃刘俊宝李洋(74)专利代理机构济南舜源专利事务所有限公司37205专利代理师赵阳(51)Int.Cl.G01N21/31(2006.01)G01N21/01(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称一种非接触式高温熔融钢渣组分自动测量系统及方法(57)摘要本发明提出了一种非接触式高温熔融钢渣组分自动测量系统及方法，所述系统设置在炼钢炉门口前方的炼钢平台上，系统包括：高温熔融钢渣成分测量探头、数据在线解析及计算控制系统、机械运动及控制系统和高温冷却及清洁控制系统；数据在线解析及计算控制系统分别与高温熔融钢渣成分测量探头、机械运动及控制系统和高温冷却及清洁控制系统动态数据连接。炼钢平台上设有运动机构，高温熔融钢渣成分测量探头固定安装在运动机构上，运动机构用于沿炼钢平台将高温熔融钢渣成分测量探头移动至待机位置或测量位置。本发明实现了在冶炼过程中非接触、远距离，在无需取样的条件测量钢渣中各种组分的，有效提高了分析效率。CN114739923ACN114739923A权利要求书1/3页1.一种非接触式高温熔融钢渣组分自动测量系统，其特征在于，所述系统设置在炼钢炉(1)门口前方的炼钢平台(2)上，系统包括：高温熔融钢渣成分测量探头(100)、数据在线解析及计算控制系统(200)、机械运动及控制系统(300)和高温冷却及清洁控制系统(400)；数据在线解析及计算控制系统(200)分别与高温熔融钢渣成分测量探头(100)、机械运动及控制系统(300)和高温冷却及清洁控制系统(400)数据连接；所述炼钢平台(2)上设有运动机构(3)，高温熔融钢渣成分测量探头(100)固定安装在运动机构(3)上，运动机构(3)用于沿炼钢平台(2)将高温熔融钢渣成分测量探头(100)移动至待机位置或测量位置；所述高温熔融钢渣成分测量探头(100)具有姿态自适应功能，用于根据熔融钢渣液位高和探头角度在线调整探头姿态，发射激光并在完成激光光路整形后通过光路传输通道与熔融钢渣作用产生激发光谱信号，对激发光普信号进行光谱在线分析，并对光谱分析数据进行存储；所述数据在线解析及计算控制系统(200)用于系统控制、激光器触发激光控制、光谱信号数据采集和在线计算分析、激光及激发光谱信号传输通道位移控制、机械运动及控制系统(300)的运动位移控制；所述机械运动及控制系统(300)用于根据工艺信号自动开启或停止，用于根据数据在线解析及计算控制系统(200)的控制信号使运动机构(3)由待机位置运动至测量位置；所述高温冷却及清洁控制系统(400)，用于提供压缩空气，冷却高温熔融钢渣成分自动测量探头(100)，并以气扫形式对高温熔融钢渣成分自动测量探头(100)内的激光及激发光谱信号传输通道进行清洁；所述高温熔融钢渣成分测量探头(100)包括：激光器(101)、激光控制器(102)、光谱仪(103)、测量探头状态检测系统及数据存储系统(104)、激发光谱收集系统(105)、激光及激发光谱信号传输通道系统(106)、高度测量探头(107)和激光光路整形系统(108)；所述高度测量探头(107)设置在炼钢平台(2)的上方，用于测量炉内熔融钢渣液面(4)到炼钢平台(2)之间的高度数据hi；测量探头状态监测系统及数据存储系统(104)分别与激光控制器(102)、光谱仪(103)和高度测量探头(107)数据连接，激光光路整形系统(108)分别与激光及激发光谱信号传输通道系统(106)、激光器(101)和激发光谱收集系统(105)数据连接，激光器(101)与激光控制器(102)数据连接，激发光谱收集系统(105)与光谱仪(103)数据连接；所述数据在线解析及计算控制系统(200)包括：测量系统自检系统(201)、激发光谱在线解析系统(202)、钢渣成分分析系统(203)、测量系统温度控制系统(204)、工艺信号采集器(205)、位移姿态计算系统(206)、供电控制系统(207)和数据接口(208)；所述机械运动及控制系统(300)包括：运动位移控制单元(301)、探头姿态在线自适应调节系统(302)和夹角测量装置(303)；运动位移控制单元(301)用于控制运动机构(3)由待机位置运动至测量位置；探头姿态在线自适应调节系统(302)用于控制激光及激发光谱信号传输通道系统(106)伸入炼钢炉(1)的位置；夹角测量装置(303)，用于测量探头与测量探头几何中心所