[发明专利]一种基于极化特征的铁水流速检测装置

说明书

本发明公开了一种基于极化特征的铁水流速检测装置，包括高速相机视频捕捉单元、与所述高速相机视频捕捉单元依次连接的视频采集单元、视频预处理单元、极高光特征位移场计算单元以及铁水流速检测单元，视频预处理单元，提取帧图像组中帧图像的极高光特征，极高光特征位移场计算单元，用于根据极高光特征获取亚像素级位移场，铁水流速检测单元，用于根据亚像素级位移场，获取铁水流的流速，解决了现有对具有高温、高速、高光的铁水流的流速检测精度不高的技术问题，提供了在恶劣检测环境下检测超高温、高速、高光的铁水流速的实时检测装置，该装置安装方便，操作简单灵活，且能适应更恶劣下的环境，检测对象应用范围广。

技术领域

本发明主要涉及铁水流速检测技术领域，特指一种基于极化特征的铁水流速检测装置。

背景技术

钢铁行业中，金属铁是在高温条件下通过火法冶金的方法从矿石或精矿中提取，产出熔融态的金属铁和炉渣从高温密闭的高炉内高速流出。高炉出口熔融流体流速是表征高炉炉内压力和是否平稳顺行的重要指标，但由于高炉内环境恶劣且是典型的“黑箱”系统，炉内的压力变化难以通过直接检测手段进行测量。检测高炉出口处铁水的流速能表征高炉内部的压力，同时也能反映产出的铁水和铁渣之间的比例关系，助于及时发现并排除异常工况，改善反应炉透气性，保证高炉平稳顺行生产。因此，检测高炉出口处铁水的流速对于反应炉安全生产、提质提量的意义尤为重要。

本发明检测对象为高炉出口处出流的高温高光铁水，同时检测现场存在不可避免的震动及大量分布不均的粉尘等强干扰因素，给检测带来了极大挑战。现有高温熔融流体流速的检测装置主要分为接触式和非接触式检测装置两种，接触式流速检测装置采用耐高温材料与高温熔融流体直接接触，产生可测量的数据来达到实时检测高温熔融流体流速的目的，然而高速、高温流体会逐渐磨损侵蚀耐高温材质，导致装置重复性差、使用周期短，且恶劣环境同样会影响装置的使用寿命和使用性能，导致投资成本高、检测准确度低；非接触式流速检测装置则是通过装置获取熔融流体的图像信息，但是也会因检测对象的超高温性及环境的恶劣性严重影响检测的准确性。

图像法将十字丝标签贴在鱼雷罐的罐体上，通过对十字丝的图像处理,采用特征匹配方法进行粗定位，应用角点检测实现精确定位，获得了鱼雷罐车弹簧的下压移动距离，计算得到流入到鱼雷罐车中铁水的质量，并计算出实时铁水流量现场工人对于出铁口铁水的流量。但是这种的测量方法存在比较大的时滞性和不精确性，难以为高炉的稳定高效生产提供有效的指导意义。

数值模拟法通过建立高炉出铁口铁水出流的机理模型，利用数值模拟的方法计算出了高炉出铁的各阶段的铁水的流速值，但是该方法需要良好的假设环境及非已知的参数值，无法得到准确流速值。

高温高速铁水流速的检测挑战性极大，而且相关专利很少，且现有专利的缺陷较大。

专利公开号CN 103480813 A发明专利是一种连铸结晶器高温钢液流速测量装置及测量方法，其工作原理是轴承通过固定轴固定在固定装置上，轴承上、下对称位置分别安装弹簧和测量杆，弹簧安装“T”型固定装置上，轴承安装轴承套，通过联轴器连接轴承套和角度位移感器，角度位移传感器由电源供电，记录测量杆在流动钢液中的实时偏转角度，并通过数据线传输到数据采集分析系统，将角度数据转化为钢液流速值。但该专利需要根据装置检测对象不同需要重新配准，使用前将装置预热至1200～1400℃，且检测量程较小，不能检测流速过大的流体，检测结束后装置不能直接检测下一个对象，在使用的可重复性上受到限制。