連鑄在線(xiàn)測溫解決方案

1、概述
紅外測溫儀已應用與冶金生產(chǎn)線(xiàn)的各種場(chǎng)合，但在測量連鑄機二冷區板坯溫度的測量方面，對測溫精度和系統的可靠性等各方面一直存有疑問(wèn)。為精確測量二次冷卻鑄坯表面溫度，以提高鑄坯質(zhì)量。針對用戶(hù)反映的各種問(wèn)題，提出紅外測溫方案的可行性。

2、影響鑄坯溫度測量的各種因素
（1）表面狀態(tài)
測量物體是不銹鋼板，發(fā)射率與物體的表面的粗糙度和氧化程度有關(guān)。對光滑清潔的表面，物體的發(fā)射率為0.05-0.5。如果表面的氧化程度增加，發(fā)射率變大。當物體表面的氧化膜在10um以上時(shí)，發(fā)射率趨于穩定。
使用單色測溫儀會(huì )受到發(fā)射率變化的影響，尤其測量不銹鋼時(shí)，發(fā)射率變化對測溫結果影響很大。使用雙色測溫儀時(shí)，可避免發(fā)射率的影響，測量類(lèi)似的金屬材料時(shí)，只需要校準一次即可。

（2）熱輻射的影響
鑄坯的溫度很高、體積大，普通儀器的溫度只能達到85℃，一般推薦使用溫度小于50℃。即使采用軍工級產(chǎn)品也不能達到要求，必須選用光纖測溫儀，傳感頭和檢測器分開(kāi)，傳感頭能夠承受250℃的高溫，不需要冷卻。檢測器安裝在環(huán)境溫度較低的場(chǎng)合，環(huán)境溫度較高時(shí)也可對檢測器進(jìn)行水冷卻，這樣能夠極大地提高儀器的使用壽命。

（3）氧化鐵皮
采用特殊的軟件算法，可以避免氧化鐵皮對測溫結果的影響。判斷氧化鐵皮的發(fā)射率特性，系統的采樣時(shí)間必須足夠快（10ms以上），信號需要同步采集不能有延時(shí)，對采集信號要進(jìn)行取舍。各種軟件算法的綜合應用，可以避免氧化鐵皮對測溫精度的影響。

（4）光學(xué)通道的水汽和灰塵
使用雙色測溫儀可以基本避免水汽和灰塵的影響，即使測量物體的信號下降95%，也不會(huì )對測溫有影響。選用0.8-1um波段內的雙波長(cháng)紅外測溫儀，可以避免水汽的影響，水蒸氣在0.8-1um的波段內，基本是透明的。
參考了相關(guān)資料來(lái)解釋不同測量距離和測量溫度下水蒸氣對測溫的影響。

雙色測溫儀對水蒸氣和一定的灰塵影響基本可以忽略不計，但是完全避免這些因素的影響，設計了一根延長(cháng)桿，加壓縮空氣吹掃，保持光學(xué)通道清潔。測溫儀與最厚測量板坯的位置保留20cm即可。這樣處理，可以使設備能夠達到基本免維護的狀態(tài)。

（5）板坯表面水膜的影響
紅外測溫儀的測溫準確性與板坯表面水膜的水霧有關(guān)，水膜介質(zhì)越厚，表面輻射能量衰減的越多。參考下列的文獻：

在連鑄二冷區鑄坯由于冷卻水的沖擊，存在一定的水聚集區和一定的水膜，即使選用雙色測溫儀，也應該盡量避開(kāi)這些區域。實(shí)際測量中選用1.1um以下的雙色測溫儀進(jìn)行測量，并對溫度進(jìn)行修正。
3、雙色測溫儀與單色測溫儀比較的優(yōu)勢
雙色測溫不會(huì )隨物體表面的狀態(tài)而變化（表面粗糙度不一樣、或表面的化學(xué)狀態(tài)不一樣），不會(huì )影響測溫的準確性，而單色測溫儀就會(huì )有影響。
測溫儀的光學(xué)部分如玻璃，在使用一段時(shí)間后會(huì )留下一些灰塵，空氣中有水、氣、油等，都會(huì )使發(fā)射率系數降低，所以單色測溫儀在此時(shí)測量溫度會(huì )降低。雙色測溫儀是通過(guò)測量物體在特定的兩個(gè)波段范圍內的比值，當出現灰塵、水汽等，所測得的兩個(gè)波段范圍內的信號同時(shí)下降，相除以后，比值不變。但這并不指使用雙色測溫儀就不需要進(jìn)行維護，灰塵、水汽等太臟時(shí)，仍需擦拭玻璃。
單色測溫儀不能測量比視場(chǎng)范圍小的物體。當目標不能充滿(mǎn)視場(chǎng)時(shí)，會(huì )使測量溫度低雙色測溫儀能測量比視場(chǎng)范圍小的物體。

4、系統框圖

控制器帶水冷，為提高使用安全性，建議選用DC24V供電，每路供電不小于10W。光纖和電纜用高溫石棉保護，由現場(chǎng)負責完成。每個(gè)檢測器必須配吹掃和水冷，保證系統長(cháng)時(shí)間可靠運行。