项目概况
近年来，用户对高级钢特别是低磷钢的需求大大增加,如高级别管线钢、油井管钢等， 这些高牌号产品对钢中磷的质量分数提出了很高的要求，常规转炉炼钢法难以实现。钢包渣的主要来源是转炉出钢时的下渣、合金化过程中产生的渣，以及工艺需要进行的钢包渣改质精炼二次造渣等，转炉渣中不稳定氧化物(如FeO、MnO)和杂质(P2 O5)能影响钢的质量、化学成份和成本。钢包渣中转炉出钢时的下渣是最有害的，也是可以在转炉出钢时采取不同的挡渣工艺技术进行有效控制的。减少转炉出钢到钢包的下渣量，可以减少钢水脱氧及合金化过程中的脱氧剂和合金的消耗，减少钢水精炼过程中钢水的回磷、回硫及氧化物夹杂的含量，提高钢水清洁度，提高合金的收得率。它不仅是改善钢水质量的一个重要工艺技术，而且也是降低炼钢成本的一个重要工艺技术。为此，各钢厂对转炉出钢挡渣工艺技术的研发和应用都十分重视，各种转炉出钢挡渣工艺技术应运而生。
各国为完善转炉出钢挡渣工艺技术，发明了十几种挡渣方法，如:挡渣帽法、软质挡渣塞法、挡渣球法、挡渣料法、避渣罩法滑动水口法、气动挡渣法、电磁挡渣法、出钢口吹气干扰涡流法、转动悬臂法、挡渣镖法、挡渣罐挡渣法、均流出钢口挡渣法、中间包法、截渣盘法、挡渣盖法、真空吸渣法、虹吸出钢法等，但目前国内外转炉出钢挡渣采用较多的方法是铁皮挡渣帽、软质挡渣塞、滑动水口挡前期渣；挡渣球、挡渣镖、气动挡渣及滑动水口挡渣挡后期渣；对出钢过程中后期的涡旋效应卷渣下渣量的控制，目前还缺乏有效的工业应用工艺技术措施。与转炉出钢挡渣工艺技术应运而生的另一项重要工艺技术是转炉下渣检测技术，可以快速准确地判定出钢结束后的下渣开始时刻。目前工业应用于转炉出钢挡渣的代表性工艺技术，一种是采用埋植于转炉出钢口内的电磁感应线圈，通过分辨钢水和钢渣的磁感应变化判定下渣时刻；另一种方法是采用远距离红外检测技术,利用不同物质在不同温度下发散的红外波波长不同，通过高分辨率的红外热成像技术分辨钢水和钢渣的红外波长变化判定下渣时刻。由于埋植于转炉出钢口内的电磁感应线圈在使用过程中容易损坏，因此，目前转炉出钢广泛采用的是红外下渣检测法，如AMEPA法。虽然转炉下渣检测技术并不直接控制转炉出钢下渣，但它可以快速准确地判定出钢结束后的下渣时刻，最大限度减少依靠操作工经验和肉眼判定失误造成出钢结束时钢包下渣量增加。更为重要的是，转炉下渣检测技术可以通过与气动挡渣法、滑板挡渣法有效结合，实现转炉出钢挡渣过程的全自动控制。
项目现况分析
经过现场勘查，现场情况如下：
（1）现场是转炉下渣区域，需将转炉中炼好的钢水转运至其他地方；
（2）在转炉炼钢时，会由于合金化过程或是工艺需求（钢包渣改质、精炼二次造渣）产生钢渣；
（3）如果钢渣随钢水流出过多的话，会极大地影响后续工艺的质量，所以需要控制钢渣的流出；
（4）现场目前是靠挡渣球、挡渣帽等方式挡住钢渣，效率一般，还会影响钢水的流速；
（5）需要对倾倒的钢水进行监测，控制钢渣的流出；
（6）现场红外热像仪需要直接监测从转炉中流出的钢水柱，所以需要较高的隔热、防尘能力；
此项目需要监控转炉下渣时的情况，由于钢水和钢渣的发射率不同（在8-14μm的长波波段中，钢渣发射率大于钢水），所以在红外热像仪监测到的画面中，钢渣的光学温度是高于钢水的温度的；所以，利用红外热像仪进行监测需满足以下几个需求：
图1.1 钢水钢渣不同波长下的发射率对比
（1）红外系统能够自动分辨出钢渣与钢水，从而更好地监测下渣情况；
（2）红外系统需要能够实时监测到转炉倾倒钢水时的含渣量情况；
（3）对监测点位进行实时全景温度监控，系统需具备高灵敏度特点，可实现快速报警和精准定位；
（4）自定义报警温度与报警方式，并自动存储报警数据；
（6）能够自定义指定点和指定区域，获取其实时温度信息，并观测到他们的温度变化趋势；
（7）能够及时将报警讯息推送至相关人员；
（8）电源供给在全天候的环境下，保证系统不间断供电；
（9）在工程设计和实现的过程中，始终把客户的实际需求放在首位，结合转炉出钢的工艺特点以及现场环境的特殊性设计出系统操作简便，现场工作人员可即学即用的智能化管理平台；
1.3系统特点
通过对转炉出钢过程的温度监控，能够掌握钢渣的含量，很好地把控流出的钢水的质量，所以根据现场的情况和具体需求，此转炉下渣红外在线监测系统应具有以下特点：
（1）选用高温型机芯，使得钢水、钢渣的温度在测温范围内，保证测温的准确性，外部加装双制冷型护罩（风冷与水冷结合），为内部机芯提供常温的工作环境，避免被外界的高温损伤，影响测温效果和机安全；
（2）针对现场特殊的环境情况，选用具备防爆特征的红外热像仪，设备内部探测器采用具有国际先进技术水平的进口非制冷式焦平面红外探测器，其工作寿命可达8-10年，在可以实现数十万个像素点温度的实时探测的同时，可充分保证设备运行的稳定性；
（3）专业红外机芯搭配转炉下渣专用监控软件，测温精准，画面清晰，后端算法对图像采用无损压缩的方式，实时传输温度流数据，画面更加流畅的同时可以获取到任意位置的温度数据，提高系统的灵敏性和报警精准度；
（4）支持用户根据下渣情况自定义设置转炉的出钢状态，如正常、20%含渣量、40%含渣量等；
（5）支持实时展示不同出钢状态下的钢水柱温度随时间的变化趋势；
（6）采用红外数字图像细节增强（DDE）技术，用高速处理器先对原始目标信息进行分析，提取出有用灰度信息分布和无用灰度信息分布，然后大比例压缩无用信息灰度，小比例压缩甚至拉伸有用信息灰度，得到接近实际层次丰富的图像；
（7）可在画面上添加多个测温点位和框选区域进行自定义标记，并分别显示温度，也可将同一画面中的设备进行区域划分，针对设备不同的运行温度，分别实现高温报警；
（8）自动保存报警时带有温度信息的视频，对设备的温度实时写入数据库，并自动生成报表与温度曲线，通过调取历史温度信息和报警记录，方便之后进行技术分析；
（9）云平台支持短信通知、微信通知、邮箱通知等实时告警服务等功能；
（10）温度在线监控系统设计之初便留有丰富的接口，便于后期硬件和软件的更新以及升级工作。为此，设备采用模块式结构，可通过相关接口接入其他硬件。后台监控管理平台采用模块化算法，可通过网络升级或者本地固件升级等方式，以此提高系统的可塑性及多样性。
1.4总结
在转炉出钢过程中，若未控制好下渣的发生，极有可能会导致钢水回磷，增加精炼负担；或是钢水出不净影响钢水收得率和钢铁料消耗。利用红外热像仪对出钢过程进行实时监测，掌握下渣的发生和钢渣的倒出量，结合外部控制器，能够及时提醒工作人员进行抬炉或者挡渣操作，提高钢水质量，增大钢水收得率，减少浪费。
产品特性
高温型红外热像仪专门针对冶金、危废、化工行业的高温应用场合研制，搭配高稳定性红外热成像模组，具备网络视频传输功能。可对关键设备、贵重资产进行监测，有助于提前发现问题，防患于未然。可24小时进行图像处理和测温运算。采用安防标准接口，可直接模拟视频输出到监视器也可通过客户端查看视频监测画面，更有多种数据保存功能，方便在线离线分析。
双制冷型护罩采用双层不锈钢管和铸铝端盖制成，压缩空气通过夹层达到冷却效果，并在前端盖形成风帘起到防尘作用；通入制冷水能够更好地起到降温的效果，为设备的正常工作提供稳定、适宜的环境。具有较好的抗腐蚀及防灰尘能力，能在高温多尘腐蚀性气体较多的环境中使用。双制冷型热像仪广泛应用于冶金行业，如烧结、高炉、转炉、钢包，危废行业如焚烧炉，化工行业如水泥回转窑等场景，达到提高生产效率、改善工作条件、降低劳动强度的目的，全天候守护您的生产安全。
产品外观图
表3.1设备参数
| 型号 | SS-AC-W-X384 |
| 红外分辨率 | 384*288 |
| 像素尺寸 | 17um |
| 帧频 | 50Hz |
| 工作波段 | 8～14um |
| 测温范围 | 160℃～1600℃ |
| 数据 | |
| 单帧温度 | 带温度信息的JPG图片格式 |
| 温度流 | 全辐射温度信息存储 |
| 视频 | H.264标准视频格式，兼容通用视频播放软件 |
| 电气接口 | |
| 电源 | DC9～15V，典型功耗2.5W@25℃ |
| 模拟视频 | NTSC/PAL |
| 以太网 | 100/1000Base，支持TCP、UDP、IP、DHCP、RTSP、ONVIF等协议，内置Web Server，兼容主流NVR产品，提供SDK开发包 |
| 串口 | RS485，支持Pelco云台控制协议 |
| 电动镜头 | 支持12V电动镜头 |
| GPIO | 1路磁隔离输入，1路继电器输出 |
| 环境参数 | |
| 工作温度 | -10～+60℃ |
| 储存温度 | -40ºC～+85℃ |
| 湿度 | 非冷凝10%～95% |
| 外壳防护 | IP54 |
| 抗冲击性 | 25G |
| 抗振动性 | 2G |
| 安装 | 1个1/4 UNC-20、4个M3螺纹安装孔 |
转炉下渣红外在线监测系统平台软件
平台介绍
客户端软件采用C/S模式与B/S模式相结合的开发模式，包括实时、数据两大常用功能模块和测温对象、设备、用户管理、告警、录制管理等相关基础管理模块。与此同时，提供组件化、标准化的Web API开放平台接口供其他系统使用，为客户提供强大且灵活的业务集成和数据集成能力。客户端软件的红外实时画面监测采用了业内领先的红外图像处理算法，使得设备展示出的红外画面具有更好的细节增强效果和更高的画面可调节精准性。此外，客户端软件可将相关配置数据实时同步云端，在云端对数据进行管理和分析，用户可通过云平台自定义设置通知方式与联系人。通过客户端软件与云端应用相结合实现了智能化的控制体系，为迈向工业互联网数据智慧化决策打下坚实的基础。
转炉下渣红外热像图
平台功能介绍
转炉下渣红外在线监测系统是利用红外热像仪实时获取钢水柱截面的温度，实时监测下渣情况（如下图所示），为抬炉、挡渣操作提供实时参考。
具体功能与技术目标如下：
（1）在线测温功能：所有视频图像可全程录像存储，并可以对以往的历史图像进行查询和回放；
（2）独立测温功能：可针对钢水柱不同高度分开设定不同的测温区域；
（4）报警类型：分为高温报警和温升报警。高温报警即被测区域超过预设值时报警，温升报警即被测区域温度在某一时间段内出现异常温升时报警，具体数值可根据实际情况设定；
（5）温度补偿：设备可根据现场实际环境温度自动进行温度补偿，以满足不同温度环境下的测温需求；
（6）数据管理：对现场所测温度实时写入数据库，并自动生成报表与温度曲线，调取历史温度信息和报警记录，方便于出现问题后进行故障跟踪及事故分析；
（7）报警日志：报警记录与图像同步存储系统；
（8）实时显示全辐射热图：值班人员可通过鼠标测温查看画面任意位置的瞬时温度，对异常情况进行录制、拍照、分析；
（9）多设备管理：可实时查看多个设备监控画面，自定义多画面查看设备/模块监测状况；
（10）高温追踪：自动对热像图整个画面或特定区域进行温升趋势分析，提早发现隐患区域；
（11）温度曲线分析：在监测转炉下渣的钢水柱温度时可实时显示最高温曲线，通过曲线的变化趋势判断是否存在异常；
（12）自动诊断：设备具有网络中断自动检测恢复功能，当设备因断电或者断网导致工作异常，待线路正常后可自行排查问题进行恢复；
（13）远程通知：现场搭载云平台服务器，可第一时间将现场报警信息通过短信或公众号的方式推送到相应人员手机上，第一时间掌握现场情况；
（14）强大兼容功能：支持多平台开放API接口对接，平台可兼容其他监控检测设备，如摄像机、温度传感器等，真正实现系统化管理；
（15）用户权限管理：可针对不同用户群体开放不同使用权限。
平台界面
云平台目前主要针对以下需求点：
（1）支持企业中部门、人员、角色管理；
（2）支持报警规则的添加、报警模板的添加、报警联系人的添加、报警推送的添加、报警记录查看；
（3）财务管理支持账户线下交易、线上购买增值服务及索取发票功能；
（4）支持云平台绑定多款软件，进行数据同步；
（5）支持短信通知、微信通知、邮箱通知等实时告警服务。
平台首页
报警联系人界面
报警记录界面
4.3.2远程消息推送
（1）微信推送报警信息—关注格物优信热像仪专家即刻接收报警信息推送。
公众号消息推送
（2）短信推送报警信息。
短息推送