基于水模实验的脱硫搅拌混合量化表征方法

凌宇尚，熊 凌，但斌斌，吴怀宇，王 培

(1.武汉科技大学机器人与智能系统研究院，湖北 武汉，430081；2.武汉科技大学信息科学与工程学院，湖北 武汉，430081；3.武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，湖北 武汉，430081)

KR法铁水脱硫是将浇注有耐火材料并经过烘烤的搅拌头插入到铁水包中，通过搅拌使铁液产生漩涡，从而增大脱硫剂与铁液的接触面积来完成脱硫过程。目前对于KR搅拌脱硫，研究人员大多关注于设备及工艺参数的优化。张燕彤等[1]采用三维建模、CAE数值仿真方法对KR搅拌脱硫设备整体结构进行有约束模态分析，找出造成升降小车和设备框架剧烈振动的主要原因。印传磊等[2]进行了KR脱硫操作和工艺参数相关试验，指出脱硫前铁水包中的高炉渣量、搅拌桨插入深度、搅拌时间、搅拌速度、搅拌桨质量对铁水脱硫率的影响较为明显。闵昌飞等[3]参考传统KR脱硫法，将搅拌器与喷枪的优点相结合，改进了铁水预处理脱硫设备和工艺，提高了脱硫效率。Nan等[4]提出了基于图像分割的KR脱硫搅拌工艺参数分析方法。

脱硫搅拌过程中铁水会产生漩涡，漩涡特征在一定程度上可表征脱硫剂混合均匀度，但在实际钢包作业中，操作人员无法直接观测到漩涡特征，为此可采用水模实验模拟搅拌过程，通过摄像机拍摄水模实验的漩涡图像，用图像处理方法对漩涡进行特征识别。

针对漩涡参数识别，贾辉[5]结合漩涡特性参数与漩涡有害性之间的关系特点，提出一种基于计算机图像处理的河工模型漩涡流场参数测量方法；……