2022年10月26日

钢渣测温和热成像如何选择红外热像仪型号

问题的提出:

博士说：
针对钢渣测温和热成像的不同要求，如何准确选择红外热像仪型号呢？
德国DIAS红外公司专家Christian Schiewe博士说：

“为了准确测定钢材溶液的温度，必须充分了解清楚其表面的发射率。该发射率强烈依赖于波长，而长波范围的发射率(LWIR 8~14μm)低于短波范围的发射率(NIR 0.8~1 .8μm).。因此，短波红外(测温及热成像)仪器特别适用于钢材温度测量。

钢材溶液表面不同的辐射特性通常是测温的一个很大障碍，但也可能是一个优势--例如在炉渣检测中！”

钢材熔液表面不同的辐射特性，这是什么意思呢？

从电炉、转炉、转运到钢包中的钢材熔液，不仅包含了钢水熔液，还包含了钢渣。换言之，钢水熔液和钢渣的辐射特性是大大不同的。

到过现场看过钢材熔液溢出、倾倒时，就可以很明显地看到，钢材溶液中包含了钢渣，甚至在有些情况下，钢渣会接近盖满出钢口，此时需要启动(自动)扒渣机清理钢渣，以方便出钢。

通常，钢水的发射率比较低，而钢渣的发射率比较高；也就是说，虽然实际钢渣温度较低，但在热图像上，钢渣热图像会显得比钢水的热图像较热，因为其发射率更高。

解决方案(根据钢渣检测的目的，确定不同的红外热像仪型号)：

PYROVIEW系列红外热像仪可以检测热图像中的钢水及钢渣含量。

热成像仪系统的优点是，无需在转炉设备上或内部安装红外探测装置。要识别热图像上钢水中的钢渣的流动，需要使用红外热像仪来检测不同的钢渣发射率及钢水发射率下的温度。钢水的发射率比较低，而钢渣的发射率则比较高；但在热图像上，虽然钢渣实际较冷，但钢渣会显得比钢水较热。

根据不同目的，准确选择红外热像仪的型号：

如果只是测量钢渣含量(slag content)，那么选择长波红外热像仪PYROVIEW 640L protection (-20~1200°C)就可以了，但长波红外热像仪测量的温度，误差是很大的，请参见：长波红外测温仪或红外热像仪到底可以测量到多高的温度？
如果想准确测量钢水温度，那么需要选择短波红外热像仪PYROVIEW 512N protection或PYROVIEW 768N protection (600~1800°C)；短波红外测温精度一般比较高，也请参见：长波红外测温仪或红外热像仪到底可以测量到多高的温度？
如果既想测量钢渣含量、又想准确测量钢水温度，那么需要选择透过钢水前部火焰的中波红外热像仪PYROVIEW 640F protection (400~1600°C)；出钢口一般来说都是火焰很大或火焰缭绕，只有透过火焰测温，才能准确测量温度。同样，要想穿透火焰测量到钢渣，也需要完全穿透火焰。这也就是透过火焰测温的3.9微米中波红外的使命和归属，3.9中波红外能做到这一点，是不是让你觉得有史诗般的感觉？具体请参见：火焰缭绕时，如何选择准确的红外测温仪和红外热像仪?

红外热像仪的热保护：

PYROVIEW系列红外热像仪，放置在一个合适的保护箱内，保护箱带水冷和气体吹扫，以防止因灰尘和环境热空气导致的问题。

红外热像仪软件：

采用德国DIAS红外公司的自动化版软件PYROSOFT Automation，可以实时( 50Hz)分析来自红外热像仪的数据。该软件可以在连接到PLC或IBA数据采集系统中，也可以方便处理报警状态或与转炉倾斜角度及其它钢厂信号链接。

PYROSOFT Automation软件具备的一些功能，已经足够确定随钢水流动而流动的钢渣含量。红外热像仪定位好、电动调焦好之后，首先确定好要评估的热图像区域，这个热图像区域就是所谓的ROI(Region Of Interest，感兴趣的区域)。

另外：这个软件可以设置高达1000个不同的ROI点 – 下述示例中仅仅采用了1个ROI。

测量钢渣时，如何设置软件：

至于如何设置温度及温度报警，这是红外热像仪的基本任务，详细请参考PYROSOFT软件操作手册。

我们这里只讨论在测量钢渣时，要如何设置PYROSOFT Automation这个软件，才能对钢渣观测仔细。

步骤1：定义ROI：
步骤2：改变ROI性能(Properties:ROI)
改变ROI性能(Properties:ROI)，隐藏背景(低温限制在1100°C)、激活直方图(Histogram)评估
步骤3：定义VOI，即定义计算的值，也即 VOI (“Value of Interest”，感兴趣的值)
计算高于实际钢水温度的像素的相对比例。
步骤4：设置钢渣报警值
报警可以显示在软件中作为提示信息，或者/和送至PLC或/和触发一个报警数据存储。这里所有钢渣太多的所有热图像都会自动记录下来。为了使炼钢炉能够在出钢过程中清楚地看到炉渣流出，在端部设置了一个合适的色标。