[发明专利]连铸坯表面温度测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于温度测量领域，具体涉及一种炼钢连铸过程中连铸坯表面温度测量方法及装置。

背景技术

连铸过程的二冷配水是否合理直接影响铸坯的质量，而铸坯表面温度是二冷配水控制的重要反馈参数。由于高温、浓水雾的恶劣生产环境特别是连铸坯表面上有随机出现的氧化铁皮给其铸坯表面温度测量带来较大难度，这一难题至今未能很好解决，这也是目前无法实现连铸二冷水闭环控制的主要原因。

专利公开号为CN1410189的中国专利公开了一种“连铸二冷区铸坯表面温度准确测定方法”，该方法使用多个红外测温仪测量连铸坯表面多个固定点的温度，并取每个测温点在30秒～2分钟内所测得的温度的最大值作为准确温度值。该方法的不足是：其一，由于铸坯表面氧化皮随机产生，即使是铸坯表面同一点在不同采样周期内所测得的最大温度值也会相差较大，即未能很好地克服氧化皮的影响导致温度测量值不稳定；其二，采样周期30秒～2分钟滞后时间较长，不能实时地反馈和控制二冷水。

由于连铸过程中铸坯处于强氧化和强水冷氛围，其表面随机产生的薄厚不均、位置不确定的氧化皮与冶金加热炉内和轧钢过程的钢坯表面分布均匀的氧化皮不同，这些不均匀氧化皮的存在对辐射式铸坯表面温度测量有着很大影响；现有技术的不足是不能克服铸坯表面氧化皮的影响而无法准确稳定地测量铸坯表面温度。因此，研制一种能够克服铸坯表面氧化皮影响的连铸坯表面温度测量方法及装置就成为该技术领域急需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种可以克服铸坯表面氧化皮影响的连铸坯表面温度测量装置。

为实现上述目的，根据本发明，提供一种连铸坯表面温度测量装置，包括：热像仪、红外测温仪、机械扫描机构、图像与数据处理系统；所述热像仪、红外测温仪和机械扫描机构分别与所述图像与数据处理系统相连接；所述红外测温仪安装在所述机械扫描机构上，对铸坯表面进行扫描测温；所述热像仪对铸坯表面一定范围热成像测温。

一种优选技术方案，其特征在于：所述热像仪单个像素的空间分辨范围满足0.5mm～10mm。

一种优选技术方案，其特征在于：所述热像仪安装在冷却护套内，所述冷却护套内通入冷却气体。

一种优选技术方案，其特征在于：所述热像仪冷却护套前端装有静电静压防尘罩。

一种优选技术方案，其特征在于：所述静电静压防尘罩为圆锥筒形，其内侧每隔30mm～50mm焊接装有一个防尘栅，防尘栅高度为5mm～10mm。

一种优选技术方案，其特征在于：所述红外测温仪安装于防尘冷却护套内，防尘冷却护套前端为防尘管，防尘管长度和内径之比大于10。

一种优选技术方案，其特征在于：所述机械扫描机构是由电机驱动部分和机械传动部分组成；所述电机可为步进电机或者伺服电机。

经过在冶金现场长期的试验和观察，连铸坯出结晶器后随着强化水冷却以及氧化时间的增加，随机产生的氧化皮厚薄不均，但总会存在许多氧化皮很薄对测温影响最小的局部铸坯表面，这些受氧化皮影响最小的铸坯表面的几何尺寸往往很小且随机分布，为了测量这些小面积的铸坯表面温度，所述的热像仪对铸坯表面热成像时其空间分辨率越小越有利，本发明中的热像仪单个像素的空间分辨范围满足0.5mm～10mm，这是本发明的关键点之一。

基于模型值的滤波是本发明的又一关键点。对于方坯或板坯某个表面其宽度方向实际温度场不均匀分布特性，单凭测量值高并不能说明该点受氧化皮影响就小，因此简单的对测量值取最大值存在明显的缺陷，不能获得铸坯的温度。本发明采用模型滤波，即将根据凝固传热模型以及实时采集的连铸生产过程参数计算获得的铸坯表面垂直拉速方向的温度分布值或者根据测量温度的统计模型计算获得的铸坯表面垂直拉速方向的温度分布值与热像仪采集的铸坯表面相应的温度分布值进行比较，并取二者差值相对最小的N个值，进行滤波，确定铸坯表面温度测量值；N的取值随铸坯被测截面长短而不同。

目前应用的热像仪具有一定的稳定性，但是精心设计的红外测温仪在冶金恶劣工作环境下稳定性更佳。由于铸坯表面氧化皮随机出现，因此红外测温仪需要基于热像仪的热图像才能定位于受氧化皮影响最小的表面。为了进一步提高整个测温系统的稳定性，红外测温仪扫描测量铸坯表面某些点的温度值，该温度值输入图像与数据处理系统并与铸坯表面相应点的热图像温度值比较，优选氧化皮影响最小的测量点上的温度值作为热图像测量值的相对参考值，修正热像仪测量温度场，使测量系统达到精心设计的红外测温的稳定性。