連鑄在線測溫解決方案

1、概述
紅外測溫儀已應用與冶金生產線的各種場合，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。為精確測量二次冷卻鑄坯表面溫度，以提高鑄坯質量。針對用戶反映的各種問題，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
測量物體是不銹鋼板，發射率與物體的表面的粗糙度和氧化程度有關。對光滑清潔的表面，物體的發射率為0.05-0.5。如果表面的氧化程度增加，發射率變大。當物體表面的氧化膜在10um以上時，發射率趨于穩定。
使用單色測溫儀會受到發射率變化的影響，尤其測量不銹鋼時，發射率變化對測溫結果影響很大。使用雙色測溫儀時，可避免發射率的影響，測量類似的金屬材料時，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，傳感頭能夠承受250℃的高溫，不需要冷卻。檢測器安裝在環境溫度較低的場合，環境溫度較高時也可對檢測器進行水冷卻，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。判斷氧化鐵皮的發射率特性，系統的采樣時間必須足夠快（10ms以上），信號需要同步采集不能有延時，對采集信號要進行取舍。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%，也不會對測溫有影響。選用0.8-1um波段內的雙波長紅外測溫儀，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。
參考了相關資料來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，設計了一根延長桿，加壓縮空氣吹掃，保持光學通道清潔。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。

（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，水膜介質越厚，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，也應該盡量避開這些區域。實際測量中選用1.1um以下的雙色測溫儀進行測量，并對溫度進行修正。
3、雙色測溫儀與單色測溫儀比較的優勢
雙色測溫不會隨物體表面的狀態而變化（表面粗糙度不一樣、或表面的化學狀態不一樣），不會影響測溫的準確性，而單色測溫儀就會有影響。
測溫儀的光學部分如玻璃，在使用一段時間后會留下一些灰塵，空氣中有水、氣、油等，都會使發射率系數降低，所以單色測溫儀在此時測量溫度會降低。雙色測溫儀是通過測量物體在特定的兩個波段范圍內的比值，當出現灰塵、水汽等，所測得的兩個波段范圍內的信號同時下降，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行維護，灰塵、水汽等太臟時，仍需擦拭玻璃。
單色測溫儀不能測量比視場范圍小的物體。當目標不能充滿視場時，會使測量溫度低雙色測溫儀能測量比視場范圍小的物體。

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，由現場負責完成。每個檢測器必須配吹掃和水冷，保證系統長時間可靠運行。