红外测温技术在酒钢冶炼中的应用

　　[摘要] 主要介绍了红外测温技术在酒钢高炉出铁口铁水温度检测及板坯二冷区铸坯温度检测的应用，阐述了如何根据被测对象特性及环境特点合理选择测温仪表以及在现场的应用效果。

　　[关键词】红外 测温;铁水;铸坯

　　0 引言

　　红外测温技术在钢铁生产过程中，对产品质量控制与检测、设备在线故障诊断、安全保护以及节约能源方面正发挥着重要作用。我公司在该项技术应用方面只是刚刚开始，尽管前几年，有过应用性试验，但由于应用方案不成熟，结果流产，实验失败。在此攻关中我们注重应用技术研究，而非仅仅产品本身。

　　1 红外测温的基本原理

　　一切温度高于绝对零度的物体，都在不停的向周围空间发出红外辐射，红外辐射是一种电磁波，具有一定的能量，辐射能量的大小与物体表面温度有十分密切的关系。因此通过对物体自身辐射能量的测量，就可准确测定他的表面温度。普朗克分布定律认为，黑体的温度、辐射波长和能量之间具有以下关系：

　　实际上自然界中的实际物体几乎都不是黑体，所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体温度以外，还与构成物体的材料种类、热处理过程以及表面状况和环境因素有关。因此为使黑体辐射定律应用于实际物体，引入一个与材料及表面状况有关的比例系数，即发射率。它表征物体的辐射度与物体具有相同温度的黑体的辐射度之比。

　　影响物体发射率的因素主要有：材料种类、表面粗糙度、材料的化学成分及热处理、冷加工等表面状况。

　　我们的实际应用就是研究如何正确选择测温设备及稳定监测环境等因素。

　　2 检测方案与设备方案

　　2.1 红外测温仪的选择

　　要考虑3个方面。性能指标方面：如温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、响应时间等;.环境和工作条件方面：如环境温度、窗口、显示和输出、保护附件等;其他方面：如使用方便、维修和校准性能以及价格等。

　　2.2 设备选型

　　根据以上性能及现场特点，确定仪表选型。测温范围：出铁口温度范围为800—1600℃，二冷区铸坯测温范围为700—1400℃;目标尺寸：一般测温要求被测目标尺寸超过视场50%，连铸坯辊缝间距约50 mm，高炉出铁口尺寸200 mm左右;距离系数：即测温仪到目标之间的距离D与被测目标直径S之比。根据现场实际安装位置D大约为3 m左右，故二冷区铸坯测温仪距离系数至少选择为120：1，出铁口测温仪距离系数为30：1;波长范围：由于两者温度都较高，有水蒸气、烟气等干扰因素，要选择近红外，0.8～1.6 μm范围，根据波长与水蒸气、尘埃对能量的吸收率关系(见图1)，故选用1.6μm的波长;信号处理：对于检测信号都要求要稳定、可靠、符合标准，能够进入现有计算机系统。确定了以上条件后，最终选用美国RAYTEKMALATHON系列双色测温仪。

　　3 现场实施效果

　　3.1 板坯连铸

　　现场安装运行一个月，仪表运行良好，数据由记录纸记录，测温曲线如图2所示。由于铸坯表面温度无法实际获得，我们用热电偶测量只有620℃左右，显然没有参考价值，但该系统有一理论计算温度，是在拉速为O.7 m/s下计算的，约为l056℃左右，我们测量时拉速为0.9 m/s，由于拉速越大冷却强度越大，温度应降低，这样与我们的测量值980℃左右基本吻合，说明测量应该能够达到工艺要求。目前存在问题是在强冷方式生产时，由于水量大，铸坯表面有水膜，对测温结果有一定的影响。

　　3.2 高炉铁水测温

　　现场安装运行一个月，仪表运行良好，数据由记录纸记录，曲线如图3所示。经过与热电偶比对，调整坡度系数，与热电偶相差约lO cC左右(见表1)，可以满足高炉生产需要。

　　4 结论

　　红外测温技术的应用取得了一些成功，对今后我公司在热风炉、加热炉应用提供了一定的实践经验，在今后的生产中将为现场工艺人员提供更多的工艺参数，指导生产操作，提高产品质量;红外测温技术对于运动物体温度的检测，如连铸的钢坯、加热炉钢坯等是热电偶等不可替代的;红外测温对于一些高温检测领域，还可替代贵金属热电偶，节约成本。红外测温技术的应用值得研究推广。

　　[参考文献]

　　[作者简介]高长寿(1968-)，男，甘肃武威人，工程师，主要从事自动化仪表与系统的应用开发工作。