在工業環境中精準的溫度測量很重要,也很具有挑戰性。在加工金屬時，對溫度測量的精確控制是至關重要的，如鐵和鋼，溫度監測就是生產率和產品質量的關鍵。在鋼鐵制造過程中，鐵水的溫度測量尤為重要，它是一個用來控制作業在煉鋼爐中的物理模型所需的參數。然而，鐵水的溫度測量并不是一件容易的事，常規使用熱電偶或高溫計的方法存在嚴重缺陷，其不僅限制了它們的適用性而且也不能提供準確的測量。

 本文中，提出使用計算機紅外成像系統測量鐵水被倒出時的溫度。該系統面臨兩大挑戰：一，鐵水流必須通過紅外圖像檢測，二，部分會覆蓋在鐵水流上的熔渣，必須從鐵水流中檢測出并清除掉。因此一個快速，穩健，準確的測量方法在本文被提出，同時，一個校準鐵水的發射率和溫度高低的方法也被提出并應用。這個方法使區開分開鐵水和溶渣成為可能，從而解決下渣檢測難題。實驗表明，該結果完全滿足生產需求。 

索引詞

計算機紅外成像，鐵水，熔渣檢測，

溫度測量，魚雷車溫度測量。

概述

溫度測量是一個鋼鐵生產中強制性的要求。測量，監測和控制整個生產過程中鋼水的溫度這三方面確保了材料滿足產品的規格，以及防止在最終產品中的缺陷。鋼鐵生產是一個多階段過程。第一階段，鐵礦石與焦炭，石灰石一起在高爐中冶煉，并生產出鐵水。接下來，在煉鋼車間，通過給鐵水吹氧氣去除雜質，如硫或磷，同時也降低了碳合金的含量。此階段產品屬于中間產品，如鑄塊或面板。 最后，這些產品在鋼廠經過熱軋和冷軋加工形成最終產品，如鋼帶。根據產品的最終目的每個階段都有許多不同的步驟。

所有的鋼鐵生產階段，加工材料的溫度測量必須精準。許多不同測量溫度的方法可分為三類：機械，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階段的溫度測量。 

煉鋼前鐵水溫度的測量特別重要同時也十分困難。高爐中的鐵水是通過魚雷車運送到煉鋼廠，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時間保持鐵水溫度，在運輸過程中，鐵水的表面會形成的一層厚厚的熔渣，當魚雷車達到煉鋼廠后，使用機械手臂打破渣層，然后魚雷車沿其縱軸旋轉，把鐵水從一個開口完全澆注到一個大型的耐火容器中（此容器稱之為 鋼包）。當鋼包盛滿時（300 噸左右）會被一個橋式起重機從工業廠房移到一個氧氣頂吹轉爐中，在這里鐵水會被再一次倒出并冶煉成鋼鐵。煉鋼前，鐵水的溫度測量至關重要，因為在氧氣頂吹轉爐中，它是一個用于控制，調節和優化過程的物理模型所需的參數。 

鐵水的溫度測并不容易。其中的一種方法是使用配有熱電偶的管子，即電子溫度計。管子需浸泡到魚雷車內的鐵水中，直到讀書穩定后拿出。這種測量方式有很多缺點，根據熔融材料的粘度和讀數穩定所需的時間，管子 有可能會卡到魚雷車中，這樣將會出現一種復雜的局面，還需要花時間去解決這個問題，如此一來直接導致生產力下降，同時，由于魚雷車內部的高溫，熱電偶無法重復使用，造成運行成本的提高，此外，它是一個非常危險的溫度測量方式。因為它需要人直接密切干預明顯高于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溫方法。此方法主要的優點是，使用的設備是不接觸熱源的，也就是非接觸式溫度計。這樣的話，極高溫的物體或危險品，如鐵水，就可以安全的進行測量。因此，非接觸式溫度測量技術正越來越多的取代傳統熱電偶的使用。 

紅外輻射是一個溫度高于絕對0度的物體表面原子和分子運動的能量發射。發射率強度是材料溫度的函數，溫度越高，發出的紅外能量強度越大。紅外熱成像儀器測量的物體發出的紅外輻射是通過輻射方程，如，普郎克定律，將其轉換為溫度的。由單一生產單一溫度值的傳感器測量時，該設備被稱為測溫儀。當測量傳感器產生矩形圖像或像素矩陣，該設備稱為紅外攝像機。這是兩種最常見的基于紅外輻射的溫度計設備。

其他類型的紅外成像設備，使用旋轉式高溫計檢測移動物體，每回合都形成一個像素或行掃描數組，在任何一個設備中，單一的傳感器測量的值代表一部分測量對象的溫度。

使用紅外技術測量鐵水溫度，設備需要一個視野清晰的目標，然而，運輸中形成的非均質材料層熔渣覆蓋了魚雷車開口并遮住了鐵水，如圖（1）所示，這就排除了從這個位置測量魚雷車溫度，因此，唯一的測量溫度的可能就是測量鐵水流從魚雷車倒入鋼包時的溫度。鐵水流溫度的測量通常使用測溫儀，不過，在這個特定的地區使用這種設備測量是非常困難去校對的，因為測溫點必須準確的匹配鐵水流，另外，當鐵水從魚雷車倒入鋼包時，它是移動的，使得測溫儀不可能做到精確的測量。 

本文提出一種用計算機紅外成像系統測量澆注時鐵水的溫度。該方法面臨兩大挑戰，首先鐵水流必須通過紅外圖像檢測，當鐵水從魚雷車清空到鋼包時是移動的，同時魚雷車沿其縱軸旋轉的不同角度也會對鐵水流產生很大的影響而且會有殘留的鐵水，本文中提出了克服此類問題的方法。

第二個需要解決的問題是：覆蓋在鐵水上的熔渣，因為密度小，熔渣會漂浮覆蓋在生鐵上。見圖1b. 測量整個鐵水流的溫度，包括熔渣，如果當熔渣發出的輻射大于相同溫度下鐵水所發出的輻射時將出現嚴重誤差。本文中已提出一種基于鐵水和熔渣的溫度差異來區分他們的方法。

一般來說，工業溫度測量需要獲得進程狀態的信息和應用在控制線的糾正行為。因此當工業過程中需要實時糾正行為時，系統測量會受到時間限制。本文提出的方法已考慮到這點，同時，也提出一種可能實現工業實時測量的系統。

準確的使用此方法工作必須進行校對，這種情況下，校準就顯得尤為重要，因為紅外溫度測量系統的高精度依賴于調整后的正確發射率。本文提出了一種通用的方法和一個真實工業場景中的應用案例。

     杰福儀器儀表有限公司成立于2003年，自2003年代理國際知名大廠 FLIR紅外線熱像測溫系統至今。杰福八年來專注于紅外熱像檢測技術、10多名行業專家，一直致力于紅外線熱像系統的銷售及技術服務，是目前中國大陸首家專業從事紅外線熱像系統的代理商，也是亞洲地區第一家取得美國非破壞性檢測協會（ASNT）認可之高級紅外線熱像檢測師（T/IR Level III）證照的企業，專業提供紅外線熱像檢測師培訓課程及資格認證服務，并為企業提供配套熱像儀方案。杰福公司是國內率先倡導將「紅外線熱像檢測技術」廣泛應用于煉鐵、軋鋼、化工、塑料、石化等領域，紅外線熱像檢測技術已廣為應用于設備預警領域。豐富的專業知識及實務經驗，已深獲業界的肯定與好評。