对脱硫铁水扒渣操作效果评价系统的研究

王家军 董臣超 王雪寒 王宗鹏

摘要：介绍了脱硫铁水表面扒渣操作效果评价系统的技术方案、实现的功能和评价方法研究的过程，对系统应用取得的效果进行7简要介绍。

关键词：脱硫铁水 扒渣操作 效果评价 研究

前言

在炼钢工艺中，为了提高入炉铁水的质量，通常在铁水人炉前，增加铁水脱硫工序。脱硫过程需加入辅料，脱硫后会在铁水表面漂浮一层残渣，在铁水入炉前，需要用专用设备

扒渣机将料渣扒出，以防止渣中的硫再次混入铁水。另外，在扒渣过程中，岗位人员需直接观察铁水表面进行操作，长时间操作会影响视力，进而影响操作效果。再者，操作效果缺乏标准，有时难于判断渣是否清除干净，对扒渣的操作优劣缺乏历史追踪手段。基于这些问题，研究实施了脱硫铁水扒渣操作效果评价系统。

1.技术方案

系统需要采用视频技术，实现扒渣前后图像的分析和存储。同时，岗位人员可通过视频完成操作，避免直接观察铁水表面的过程。扒渣前后图像及分析结果存储在数据库服务器中，以备管理人员进行查询。系统的整体架构如图l所示。

其中，视频摄像机选用具有强光抑制功能的设备。为确保视频的实时效果，采用具有VIDEO OUT信号输出接口摄像机，同时要求配有RJ45接口，便于与工控机连接。系统中配有工业用视频显示器，配有VIDEO接口，用同轴信号细缆连接于摄像机地VIDEO OUT接口，以确保视频显示的实时性效果。摄像机安装的位置尽量照射到铁水包的整个包口，使岗位人员能通过视频看清整个包口表面。工控机用于采集扒渣前后图像，并进行图像分析，得到扒渣效果的评价结果，信息数据存储于数据库服务器，共查询终端进行查询。开发平台为C#.NET 2010，数据库选用soLServer2008。

2.系统功能实现

对摄像机等硬件的设置，本文不进行详细描述。本文主要针对图像分析和评价结果计算功能的实现做些介绍。

（1）铁水包口位置的确定

首先按照坐标范围，去掉图像上面的时间和下面的图像名称文字区域。将截取获得的Bitmap RGB图像转化为灰度数据，采用的转化公式为：

Gray -0.299*Red+0.587*Green+0.114*Blue

通过程序扫描图像的灰度数据，根据灰度变化，当连续6个灰度值大于经验值140时，系统确认为包口的区域。由于扒渣时铁水包需要倾斜一定角度，图像中铁水上部有一段铁水包的沿壁，沿壁的区域根据经验做一定的高度去除。扒渣前后图像包口位置的确定，采取相同的方法。系统确定的包口区域如图2所示。

（2）扒渣效果评价

在扒渣过程中，铁水包的角度可能会有小幅度的调整，这会导致扒渣前后包口的位置不完全重合。系统作图像分析比较时，选取包口重合的部分。对扒渣前后两幅图像的评价，计算扒渣后的图像各点灰度与扒渣前图像各点灰度的差值，并根据对比的点数和差值的汇总数据计算得到图像的平均灰度差。最后再根据现场获得的最大灰度和最小灰度经验值，计算得到灰度差的百分值，就得到了扒渣效果评价结果。

系统采用的计算公式为：

评价结果一平均灰度差/（最大灰度经验值 除渣前灰度均值）*l100

其中最大灰度经验值为220，平均灰度差和除渣前灰度均值通過采集计算得到。

（3）信息存储及查询

系统将扒渣前后的图像和评价计算结果等信息存储在数据库中，供生产管理部门进行历史信息查询和问题分析。历史查询提供按时间的数据查询功能，列表显示历次扒渣的扒渣效率和扒渣前后图像存储位置，并且系统可设定历史数据存储时长。

3.应用效果

系统在某钢铁企业I50t车间脱硫工艺投入应用，岗位人员可通过视频显示器完成扒渣操作，减轻了岗位人员的视觉疲劳。由于系统对操作结果自动生产评价结果，对岗位操作提供了指导。通过跟踪实际脱硫扒渣情况，并对比未采用本系统的炉次，使生产中的钝化石灰粉消耗、颗粒镁消耗和石灰石消耗都得到降低。同时也使转炉回硫量降低0.002%，扒渣铁损降低约0.6kg/t，为企业生产带来了一定效益。同时系统的历史信息存储查询功能，对扒渣得操作过程起到了监督作用，有利于确保岗位的操作效果。

结束语

在硬件配置方面，系统采用了常规的设备和装置，便于系统后续运维。在软件开发方面，采用了相对简捷的图像处理和分析方法，确保了系统响应速度，也降低了对硬件功能的要求，实现了系统研究的最初目标，对生产现场的信息化系统研究有一定的借鉴意义。

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