Multispektralny system pomiarowy do określenia parametrów żużla stalowniczego podczas spustu stali z pieca hutniczego do kadzi odlewniczej

• Autorzy: Wittchen W. , Borecki M. , Więcek B. , Pacholski K. , Olbrycht R. , Strąkowski R.

Warianty tytułu

EN

Multispectral measuring system for determination of steel slag parameters during steel tapping from metallurgical furnace to casting ladle

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki projektu badawczego, o charakterze interdyscyplinarnym, dotyczącego opracowania metody oraz wielospektralnego systemu pomiarowego do oceny zawartości tlenku żelaza w żużlu stalowniczym, podczas spustu stali z pieca hutniczego do kadzi odlewniczej. Parametr ten ma istotne znaczenie w procesie dalszego wytwarzania stali. Realizowany projekt oparty był na założeniu, że na podstawie charakterystyk promieniowania żużla podczas spustu stali z pieca do kadzi, rozkładu temperatury wzdłuż strugi oraz innych parametrów procesu metalurgicznego można ocenić zawartość tlenku żelaza (FeO) w żużlu stalowniczym. Do realizacji tego celu zaproponowano między innymi wykorzystanie kamer termowizyjnych, które coraz częściej są instalowane w wielu zakładach metalurgicznych do detekcji żużla podczas spustu stali. W ramach projektu opracowano metodykę oraz oprogramowanie komputerowe pozwalające na wyznaczanie parametrów promieniowania, które wraz z emisyjnością charakteryzują żużel stalowniczy. Wartości tych parametrów wyznaczane były za pomocą obróbki statystycznej obrazów strugi stali i żużla przy użyciu wielospektralnego systemu pomiarowego wykorzystującego dwie kamery termowizyjne (średniofalową i długofalową) w zakresie promieniowania podczerwonego oraz aparatu RGB dokonującego rejestracji obrazów w paśmie światła widzialnego. Do klasyfikacji i aproksymacji danych pomiarowych są wykorzystywane sztuczne sieci neuronowe, gdzie wartość wyjściowa odpowiada zawartości tlenku żelaza w żużlu stalowniczym, pojawiającym się podczas spustu stali z pieca hutniczego do kadzi.

EN

This article presents results of the multidisciplinary research project for development of the method and multispectral measuring system for evaluation of ferric oxide content in steel slag during steel tapping from metallurgical furnace to casting ladle. This parameter is essential during further steelmaking process. The project relied on the assumption that ferric oxide (FeO) content in steel slag could be evaluated on the basis of slag radiation characteristics during steel tapping from furnace to ladle, temperature distribution along the stream and other metallurgical process parameters. To accomplish this objective, it was proposed, among other things, to use thermal cameras, which are more and more often installed in many metallurgical plants for slag detection during steel tapping. Under the project, the methodology and computer software were developed to allow the determination of radiation parameters, which, together with emissivity, characterise steel slag. The values of these parameters were determined by static treatment of steel and slag stream images using the multispectral measuring system with two infrared radiation thermal cameras (medium- and long-wave) and the RGB device to record images in the visible light band. For classification and approximation of measuring data the artificial neural networks are used where the initial value corresponds to ferric oxide content in steel slag that occurs during steel tapping from metallurgical furnace to ladle.

Słowa kluczowe

PL

żużel stalowniczy; współczynnik emisyjności; termowizja; sieci neuronowe; system wielospektralny

EN

steel slag; emission factor; thermovision; neural networks; multispectral system

• Wydawca: Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Prace Instytutu Metalurgii Żelaza
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 67, nr 2
• Strony: 168--174
• Opis fizyczny: Bibliogr.17 poz., rys., zdj.

Twórcy

autor

Wittchen W.

• Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Borecki M.

• Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Więcek B.

• Politechnika Łódzka

autor

Pacholski K.

• Politechnika Łódzka

autor

Olbrycht R.

• Politechnika Łódzka

autor

Strąkowski R.

• Politechnika Łódzka

Bibliografia

• 1. Więcek B., Pacholski K., Wittchen W., Borecki M., Olbrycht R., Strąkowski R.: Sprawozdanie merytoryczne z realizacji projektu badawczego – Opracowanie metody i wielospektralnego systemu pomiarowego do szacowania właściwości żużla hutniczego, Łódź, 2013
• 2. Holtzer M.: Podstawy metalurgiczne i odlewnicze stopów żelaza – podstawy fi zykochemiczne, PWN, Warszawa, 2013
• 3. Więcek B., Świątczak T., Olbrycht R., Wittchen W., Borecki M.: Badanie emisyjności żużla stalowniczego w zakresie podczerwieni MWIR i LWIR, Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 55, nr 11, 2009, s. 914-918
• 4. Bulkowski L., Zdonek B., Kostro J., Olszowski S.: Przegląd i ocena skuteczności powszechnie stosowanych i nowych sposobów odcinania żużla konwertorowego, Prace IMŻ, 1998, nr 4, s. 25-29
• 5. Zahorszki F., Specht V.: Schlackenerkennung auf Infrarotbasis mit einem Schlackedektions-system, Stahl u. Eisen, 1999, t.119, Nr 11, s. 61-63
• 6. Goldstein D.A., Sharan A., Stofanak J.A.: Infrared Imaging for BOF Slag Detection, Iron a. Stelmaker, 2000, t. 27, nr 7, 2000, s. 31-38
• 7. Rau H., Ropenack I.: Application of thermographic slag detection, MPT International, Nr 1, 2002, s. 52-55
• 8. Bulkowski L., Wittchen W., Stecko J., Borecki M.: Wykorzystanie metody termowizyjnej do detekcji i odcinania żużla podczas spustu stali w procesie hutniczym, V Konferencja Krajowa Termografi a i Termometria w Podczerwieni, s. 359- 362, Ustroń 14-16.11.2002
• 9. Wittchen W., Borecki M.: Opracowanie metodyki badań termowizyjnych w warunkach przemysłowych, Sprawozdanie IMŻ nr B0-1333-01, 2011, niepublikowane
• 10. Wittchen W., Borecki M., Szypuła I.: Wykonanie pomiarów termowizyjnych żużla stalowniczego w trakcie spustu stali z pieca hutniczego w zakresie długofalowym, Sprawozdanie IMŻ nr B0-1333-02, 2012, niepublikowane
• 11. Wittchen W., Borecki M., Szypuła I.: Analiza i opracowanie wyników badań termowizyjnych żużla stalowniczego, Sprawozdanie IMŻ nr B0-1333-03, 2013, niepublikowane
• 12. Pacholski K., Więcek B., Wittchen W., Borecki M.: Wyznaczanie parametrów promiennych żużla stalowniczego do oceny jego właściwości metalurgicznych, Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 57, nr 10, 2011, s. 1245-1248
• 13. Strąkowski R., Pacholski K., Więcek B., Olbrycht R., Wittchen W., Borecki M.: Program do wyznaczania statystycznych cech promiennych żużla stalowniczego, Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 59, nr 9, 2013, s. 985-988
• 14. Wittchen W., Pacholski K., Borecki M., Olbrycht R., Więcek B., Strąkowski R.: Ilościowe Aspekty Zastosowania Termowizji w Podczerwieni w Hutnictwie, Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 59, nr 9, 2013, s. 916-919
• 15. Strąkowski R., Pacholski K., Więcek B., Olbrycht R., Wittchen W., Borecki M.: Radiative parameters of steel slag for FeO content estimation using multispectral thermography system, An International Journal on IR Thermography Quantittative InfraRed Thermography, Volumine 11, Number 2 December 2014, s. 222-232
• 16. Więcek M., Strąkowski R., Więcek B., Olbrycht R., Świątczak T., Wittchen W., Borecki M.: Estimation of Steel Slag Parameters Using Thermal Imaging And Neural Networks Classifi cation, 10th International Conference On Quantitative Infrared Thermography, QIRT 2010, Quebec, Laval University, July 27-30, s. 669-673
• 17. Więcek B., Pacholski K., Świątczak T., Wittchen W., Borecki M.: Multispectral system for measuring the radiation parameters of steel slag during the discharge of steelworks furnace, 11th International Conference On Quantitative Infrared Thermography, QIRT 2010, Neapol – Włochy, 11-14.06-2012