在工業(yè)環(huán)境中精準(zhǔn)的溫度測(cè)量很重要,也很具有挑戰(zhàn)性。在加工金屬時(shí)，對(duì)溫度測(cè)量的精確控制是至關(guān)重要的，如鐵和鋼，溫度監(jiān)測(cè)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(cè)量尤為重要，它是一個(gè)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(cè)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，其不僅限制了它們的適用性而且也不能提供準(zhǔn)確的測(cè)量。

 本文中，提出使用計(jì)算機(jī)紅外成像系統(tǒng)測(cè)量鐵水被倒出時(shí)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(cè)，二，部分會(huì)覆蓋在鐵水流上的熔渣，必須從鐵水流中檢測(cè)出并清除掉。因此一個(gè)快速，穩(wěn)健，準(zhǔn)確的測(cè)量方法在本文被提出，同時(shí)，一個(gè)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(gè)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(cè)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(cè)，

溫度測(cè)量，魚雷車溫度測(cè)量。

概述

溫度測(cè)量是一個(gè)鋼鐵生產(chǎn)中強(qiáng)制性的要求。測(cè)量，監(jiān)測(cè)和控制整個(gè)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，以及防止在最終產(chǎn)品中的缺陷。鋼鐵生產(chǎn)是一個(gè)多階段過程。第一階段，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，在煉鋼車間，通過給鐵水吹氧氣去除雜質(zhì)，如硫或磷，同時(shí)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。 最后，這些產(chǎn)品在鋼廠經(jīng)過熱軋和冷軋加工形成最終產(chǎn)品，如鋼帶。根據(jù)產(chǎn)品的最終目的每個(gè)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(cè)量必須精準(zhǔn)。許多不同測(cè)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(cè)量。 

煉鋼前鐵水溫度的測(cè)量特別重要同時(shí)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(zhǎng)時(shí)間保持鐵水溫度，在運(yùn)輸過程中，鐵水的表面會(huì)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(gè)開口完全澆注到一個(gè)大型的耐火容器中（此容器稱之為 鋼包）。當(dāng)鋼包盛滿時(shí)（300 噸左右）會(huì)被一個(gè)橋式起重機(jī)從工業(yè)廠房移到一個(gè)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐中，在這里鐵水會(huì)被再一次倒出并冶煉成鋼鐵。煉鋼前，鐵水的溫度測(cè)量至關(guān)重要，因?yàn)樵谘鯕忭敶缔D(zhuǎn)爐中，它是一個(gè)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(cè)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(cè)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(shí)間，管子 有可能會(huì)卡到魚雷車中，這樣將會(huì)出現(xiàn)一種復(fù)雜的局面，還需要花時(shí)間去解決這個(gè)問題，如此一來直接導(dǎo)致生產(chǎn)力下降，同時(shí)，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(gè)非常危險(xiǎn)的溫度測(cè)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。 

最好的解決辦法是使用一種基于紅外的測(cè)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(xiǎn)品，如鐵水，就可以安全的進(jìn)行測(cè)量。因此，非接觸式溫度測(cè)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(gè)溫度高于絕對(duì)0度的物體表面原子和分子運(yùn)動(dòng)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(cè)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(cè)量時(shí)，該設(shè)備被稱為測(cè)溫儀。當(dāng)測(cè)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)。這是兩種最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(cè)移動(dòng)物體，每回合都形成一個(gè)像素或行掃描數(shù)組，在任何一個(gè)設(shè)備中，單一的傳感器測(cè)量的值代表一部分測(cè)量對(duì)象的溫度。

使用紅外技術(shù)測(cè)量鐵水溫度，設(shè)備需要一個(gè)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，如圖（1）所示，這就排除了從這個(gè)位置測(cè)量魚雷車溫度，因此，唯一的測(cè)量溫度的可能就是測(cè)量鐵水流從魚雷車倒入鋼包時(shí)的溫度。鐵水流溫度的測(cè)量通常使用測(cè)溫儀，不過，在這個(gè)特定的地區(qū)使用這種設(shè)備測(cè)量是非常困難去校對(duì)的，因?yàn)闇y(cè)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(shí)，它是移動(dòng)的，使得測(cè)溫儀不可能做到精確的測(cè)量。 

本文提出一種用計(jì)算機(jī)紅外成像系統(tǒng)測(cè)量澆注時(shí)鐵水的溫度。該方法面臨兩大挑戰(zhàn)，首先鐵水流必須通過紅外圖像檢測(cè)，當(dāng)鐵水從魚雷車清空到鋼包時(shí)是移動(dòng)的，同時(shí)魚雷車沿其縱軸旋轉(zhuǎn)的不同角度也會(huì)對(duì)鐵水流產(chǎn)生很大的影響而且會(huì)有殘留的鐵水，本文中提出了克服此類問題的方法。

第二個(gè)需要解決的問題是：覆蓋在鐵水上的熔渣，因?yàn)槊芏刃。墼鼤?huì)漂浮覆蓋在生鐵上。見圖1b. 測(cè)量整個(gè)鐵水流的溫度，包括熔渣，如果當(dāng)熔渣發(fā)出的輻射大于相同溫度下鐵水所發(fā)出的輻射時(shí)將出現(xiàn)嚴(yán)重誤差。本文中已提出一種基于鐵水和熔渣的溫度差異來區(qū)分他們的方法。

一般來說，工業(yè)溫度測(cè)量需要獲得進(jìn)程狀態(tài)的信息和應(yīng)用在控制線的糾正行為。因此當(dāng)工業(yè)過程中需要實(shí)時(shí)糾正行為時(shí)，系統(tǒng)測(cè)量會(huì)受到時(shí)間限制。本文提出的方法已考慮到這點(diǎn)，同時(shí)，也提出一種可能實(shí)現(xiàn)工業(yè)實(shí)時(shí)測(cè)量的系統(tǒng)。

準(zhǔn)確的使用此方法工作必須進(jìn)行校對(duì)，這種情況下，校準(zhǔn)就顯得尤為重要，因?yàn)榧t外溫度測(cè)量系統(tǒng)的高精度依賴于調(diào)整后的正確發(fā)射率。本文提出了一種通用的方法和一個(gè)真實(shí)工業(yè)場(chǎng)景中的應(yīng)用案例。

     杰福儀器儀表有限公司成立于2003年，自2003年代理國(guó)際知名大廠 FLIR紅外線熱像測(cè)溫系統(tǒng)至今。杰福八年來專注于紅外熱像檢測(cè)技術(shù)、10多名行業(yè)專家，一直致力于紅外線熱像系統(tǒng)的銷售及技術(shù)服務(wù)，是目前中國(guó)大陸首家專業(yè)從事紅外線熱像系統(tǒng)的代理商，也是亞洲地區(qū)第一家取得美國(guó)非破壞性檢測(cè)協(xié)會(huì)（ASNT）認(rèn)可之高級(jí)紅外線熱像檢測(cè)師（T/IR Level III）證照的企業(yè)，專業(yè)提供紅外線熱像檢測(cè)師培訓(xùn)課程及資格認(rèn)證服務(wù)，并為企業(yè)提供配套熱像儀方案。杰福公司是國(guó)內(nèi)率先倡導(dǎo)將「紅外線熱像檢測(cè)技術(shù)」廣泛應(yīng)用于煉鐵、軋鋼、化工、塑料、石化等領(lǐng)域，紅外線熱像檢測(cè)技術(shù)已廣為應(yīng)用于設(shè)備預(yù)警領(lǐng)域。豐富的專業(yè)知識(shí)及實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，已深獲業(yè)界的肯定與好評(píng)。