摘要
在工業(yè)環(huán)境中精準(zhǔn)的溫度測量很重要,也很具有挑戰(zhàn)性。在加工金屬時，對溫度測量的**控制是至關(guān)重要的，如鐵和鋼，溫度監(jiān)測就是生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。在鋼鐵制造過程中，鐵水的溫度測量尤為重要，它是一個用來控制作業(yè)在煉鋼爐中的物理模型所需的參數(shù)。然而，鐵水的溫度測量并不是一件容易的事，常規(guī)使用熱電偶或高溫計(jì)的方法存在嚴(yán)重缺陷，其不**制了它們的適用性而且也不能提供準(zhǔn)確的測量。
本文中，提出使用計(jì)算機(jī)紅外成像系統(tǒng)測量鐵水被倒出時的溫度。該系統(tǒng)面臨兩大挑戰(zhàn)：一，鐵水流必須通過紅外圖像檢測，二，部分會覆蓋在鐵水流上的熔渣，必須從鐵水流中檢測出并**掉。因此一個快速，穩(wěn)健，準(zhǔn)確的測量方法在本文被提出，同時，一個校準(zhǔn)鐵水的發(fā)射率和溫度高低的方法也被提出并應(yīng)用。這個方法使區(qū)開分開鐵水和溶渣成為可能，從而解決下渣檢測難題。實(shí)驗(yàn)表明，該結(jié)果完全滿足生產(chǎn)需求。
索引詞
計(jì)算機(jī)紅外成像，鐵水，熔渣檢測，
溫度測量，魚雷車溫度測量。
概述
溫度測量是一個鋼鐵生產(chǎn)中強(qiáng)制性的要求。測量，監(jiān)測和控制整個生產(chǎn)過程中鋼水的溫度這三方面確保了材料滿足產(chǎn)品的規(guī)格，以及防止在*終產(chǎn)品中的缺陷。鋼鐵生產(chǎn)是一個多階段過程。**階段，鐵礦石與焦炭，石灰石一起在高爐中冶煉，并生產(chǎn)出鐵水。接下來，??煉鋼車間，通過給鐵水吹氧氣去除雜質(zhì)，如硫或磷，同時也降低了碳合金的含量。此階段產(chǎn)品屬于中間產(chǎn)品，如鑄塊或面板。*后，這些產(chǎn)品在鋼廠經(jīng)過熱軋和冷軋加工形成*終產(chǎn)品，如鋼帶。根據(jù)產(chǎn)品的*終目的每個階段都有許多不同的步驟。
所有的鋼鐵生產(chǎn)階段，加工材料的溫度測量必須精準(zhǔn)。許多不同測量溫度的方法可分為三類：機(jī)械，電子和紅外。每種方法的特定特性或多或少的符合不同生產(chǎn)階段的溫度測量。
煉鋼前鐵水溫度的測量特別重要同時也十分困難。高爐中的鐵水是通過魚雷車運(yùn)送到煉鋼廠，這些隔熱貨車是專門裝上耳軸的罐車。魚雷車可以承受極高的溫度并長時間保持鐵水溫度，在運(yùn)輸過程中，鐵水的表面會形成的一層厚厚的熔渣，當(dāng)魚雷車達(dá)到煉鋼廠后，使用機(jī)械手臂打破渣層，然后魚雷車沿其縱軸旋轉(zhuǎn)，把鐵水從一個開口完全澆注到一個大型的耐火容器中（此容器稱之為鋼包）。當(dāng)鋼包盛滿時（300 噸左右）會被一個橋式起重機(jī)從工業(yè)廠房移到一個氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐中，在這里鐵水會被再一次倒出并冶煉成鋼鐵。煉鋼前，鐵水的溫度測量至關(guān)重要，因?yàn)樵谘鯕忭敶缔D(zhuǎn)爐中，它是一個用于控制，調(diào)節(jié)和優(yōu)化過程的物理模型所需的參數(shù)。
鐵水的溫度測并不容易。其中的一種方法是使用配有熱電偶的管子，即電子溫度計(jì)。管子需浸泡到魚雷車內(nèi)的鐵水中，直到讀書穩(wěn)定后拿出。這種測量方式有很多缺點(diǎn)，根據(jù)熔融材料的粘度和讀數(shù)穩(wěn)定所需的時間，管子有可能會卡到魚雷車中，這樣將會出現(xiàn)一種復(fù)雜的局面，還需要花時間去解決這個問題，如此一來直接導(dǎo)致生產(chǎn)力下降，同時，由于魚雷車內(nèi)部的高溫，熱電偶無法重復(fù)使用，造成運(yùn)行成本的提高，此外，它是一個非常危險的溫度測量方式。因?yàn)樗枰酥苯用芮懈深A(yù)明顯高于1000攝氏度的材料。
*好的解決辦法是使用一種基于紅外的測溫方法。此方法主要的優(yōu)點(diǎn)是，使用的設(shè)備是不接觸熱源的，也就是非接觸式溫度計(jì)。這樣的話，極高溫的物體或危險品，如鐵水，就可以**的進(jìn)行測量。因此，非接觸式溫度測量技術(shù)正越來越多的取代傳統(tǒng)熱電偶的使用。
紅外輻射是一個溫度高于**0度的物體表面原子和分子運(yùn)動的能量發(fā)射。發(fā)射率強(qiáng)度是材料溫度的函數(shù)，溫度越高，發(fā)出的紅外能量強(qiáng)度越大。紅外熱成像儀器測量的物體發(fā)出的紅外輻射是通過輻射方程，如，普郎克定律，將其轉(zhuǎn)換為溫度的。由單一生產(chǎn)單一溫度值的傳感器測量時，該設(shè)備被稱為測溫儀。當(dāng)測量傳感器產(chǎn)生矩形圖像或像素矩陣，該設(shè)備稱為紅外攝像機(jī)。這是兩種*常見的基于紅外輻射的溫度計(jì)設(shè)備。
其他類型的紅外成像設(shè)備，使用旋轉(zhuǎn)式高溫計(jì)檢測移動物體，每回合都形成一個像素或行掃描數(shù)組，在任何一個設(shè)備中，單一的傳感器測量的值代表一部分測量對象的溫度。
使用紅外技術(shù)測量鐵水溫度，設(shè)備需要一個視野清晰的目標(biāo)，然而，運(yùn)輸中形成的非均質(zhì)材料層熔渣覆蓋了魚雷車開口并遮住了鐵水，這就排除了從這個位置測量魚雷車溫度，因此，**的測量溫度的可能就是測量鐵水流從魚雷車倒入鋼包時的溫度。鐵水流溫度的測量通常使用測溫儀，不過，在這個特定的地區(qū)使用這種設(shè)備測量是非常困難去校對的，因?yàn)闇y溫點(diǎn)必須準(zhǔn)確的匹配鐵水流，另外，當(dāng)鐵水從魚雷車倒入鋼包時，它是移動的，使得測溫儀不可能做到**的測量。