ЗАО «КонсОМ СКС», Магнитогорск, Россия:
Е. Н. Ишметьев, докт. техн. наук, директор по стратегическому развитию

Д. В. Чистяков, канд. соц. наук, исполнительный директор

А. Н. Панов, канд. техн. наук, доцент, начальник отдела инновационных разработок

ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г. И. Носова», Магнитогорск, Россия:
Е. Э. Бодров, канд. техн. наук, доцент кафедры ЭиМЭ

ОАО «ММК», Магнитогорск, Россия:
Д. В. Рабаджи, главный металлург ККЦ, эл. почта: fortheartist@mail.ru

В настоящее время кислородно-конвертерный процесс является одним из самых распространенных процессов производства стали. Зачастую в качестве охладителя в нем используется стальной металлолом. Это обусловлено тем, что химически чистый металлолом обладает высокими технологическими характеристиками, а также является отходом производства, требующим вторичной переработки. Одним из важных технологических параметров стального металлолома, используемого в конвертерном процессе, является его насыпная плотность. От этого параметра зависит как выход готовой продукции, так и технологическая стабильность конвертерного процесса. Поэтому насыпную плотность металлолома в совках для скрапа перед его загрузкой в конвертер необходимо контролировать. Насыпная плотность может быть рассчитана, используя данные об объеме металлолома в совке и его массе. Нахождение массы металлолома не вызывает трудностей в связи с тем, что кислородно-конвертерный цех оборудован специализированными весами для взвешивания совков с металлоломом. Получение объема металлолома, загруженного в совок, является более сложной задачей. Для ее решения специалистами компании ЗАО «Конс ОМ СКС» в кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» были проведены эксперименты по измерению объема металлолома с использованием 3D-камеры с time-of-flight-сенсором. Данное оборудование позволяет измерить расстояние от самой камеры до поверхности металлолома, которое затем может быть использовано для расчета высоты поверхности металлолома над дном совка, представляющим собой поверхность, расстояние до которой от камеры также известно. В данной работе приводится расчет объема стального лома в совке для скрапа, используя полученные при эксперименте значения расстояний от камеры до поверхности металлолома. Сравнение различных значений объема для измерений, сделанных для одного совка с металлоломом в различные моменты времени, показало, что ошибка, вызванная неточностью измерения 3D-камерой, не превышает 5 %. Полученные значения объема в последующем могут быть использованы для расчета насыпной плотности стального металлолома.

1. Колесников Ю. А., Бигеев В. А., Сергеев Д. С. Расчет технологических параметров выплавки стали в конвертере с использованием различных охладителей // Металлургия стали. 2014. №2(15). С. 45–48.
2. Макарова Е. А., Перистый М. М. Проблемы конвертерного производства стали и пути решения дефицита металлолома // Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов / Сб. докл. ХХІІІ Всеукраинской науч. конф. аспирантов и студентов. — Донецк : ДонНТУ, ДонНУ, 2013. Т. 2. С. 158–159.
3. Шелягович А. В. Разработка режимов формирования металлозавалки в кислородном конвертере с применением композиционных материалов и исследование их влияния на технологические показатели выплавки стали : дис. ... канд. техн. наук. — М., 2005. — 211 с.
4. Möller T., Kraft H., Frey J., Albrecht M., Lange R. Robust 3D measurement with PMD sensors // Proceedings of the 1st Range Imaging Research Day at ETH, Zurich, Switzerland, 2005.
5. Xu Q., Huang Y., Xing L., Tian Z., Fei Z., Zheng L. A fast method to measure the volume of a large cavity // IEEE Access, 2015. P. 1555–1561. DOI: 10.1109/ACCESS.2015.2476661
6. Chincholkar Y. D., Bangadkar S. A Review of ToF PMD Camera // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. 2015. Vol. 4. Iss. 5. P. 4142–4149. DOI: 10.15662/ijareeie.2015.0405058
7. Патерикин В. И. Оптические методы зондирования для наголовных средств измерения пространственных параметров поверхности трехмерных предметов в реальном времени // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2015. № 2. C. 44–48.
8. Крысин Д. Ю., Небылов А. В. Применение времяпролетных PMD-камер для определения дальности до водной поверхности // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 2(84). C. 33–39.
9. Рутковский В. О., Рутковская М. А. Метод получения трехмерных цифровых моделей технических объектов, основанный на применении искусственных текстур // Вестник СибГАУ. 2010. № 5. С. 249–254.
10. Berkovic G., Shafir E. Optical methods for distance and displacement measurements // Advances in Optics and Photonics. 2012. Vol. 4. P. 441–471. DOI: 10.1364/AOP.4.000441
11. Huddart Y. R. Non-contact free-form shape measurement for coordinate measuring machines // Dissertation, Heriot-Watt University, 2010.
12. Скляренко М. С. Оценка точности методов трекинга для определения 2D-координат и скоростей механических систем по данным цифровой фотосъемки // Компьютерная оптика. 2015. № 1. С. 125–135.
13. Борминский С. А., Солнцева А. В., Скворцов Б. В. Метод оптоэлектронного контроля жидкости в резервуаре // Компьютерная оптика. 2016. Т. 40. № 4. С. 552–559.
14. Wilczkowiak M., Boyer E., Sturm P. Camera Calibration and 3D Reconstruction from Single Images Using Parallelepipeds // 8^th International Conference on Computer Vision (ICCV ‘01), Vancouver, Canada. IEEE Computer Society, 2001. Vol. 1, P. 142–148.
15. Criminisi A., Reid I., Zisserman A. Single View Metrology // University of Oxford, 1999.
16. O3M150. Фотоэлектрические датчики для распознавания объектов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.ifm.com/products/ru/ds/O3M150.htm (дата обращения: 05.05.2016).
17. Luan X. Experimental Investigation of Photonic Mixer Device and Development of TOF 3D Ranging Systems Based on PMD Technology // Dissertation, University of Siegen, 2001.