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[国家标准物质网]浅谈红外测温仪在钢轧关键测量点的应用

暖暖的太阳

2016/02/17

物性测试综合讨论

随着高专板、品种板的研发，为了保证产品质量的要求，满足客户的需求，控温轧制成为决定钢板机械性能的一个重要的因素。因此，我厂把终轧温度列为关键测量点，并对其进行有效的控制。实际工艺要求测量仪器必须是非接触式、响应快、稳定性好和寿命长的产品。如何保证选用的红外测温仪正常运转，确保温度测量的准确，为生产过程及产品质量控制提供一个可靠的数据支持成为一个难题。
本文通过对红外测温仪的选型、辐射系数设定、安装位置的确定等方面的应用进行了试验和探讨，积累了一些经验，并取得了满意的效果。
1 红外测温仪在轧钢生产应用过程中存在的问题
(1)红外测温仪受现场高温、粉尘、振动的影响温度显示波动比较大。
(2)经过检定合格的红外测温仪在现场安装后，受安装角度的不同，温度显示相差太大。
(3)辐射系数的设置不好确定，造成温度测量的不一致。
(4)红外测温仪在经过使用一定时期使用后，容易出现视值与实际值不符，现场完全靠工人经验生产，需要定期比对。
(5)未运用科学的数据分析工具对红外测温仪的测量数据进行研究分析。
2 红外测温仪在轧钢生产过程中应用问题的解决方案
2.1 红外测温仪的选型
由于轧钢系统现场环境复杂，钢坯在经过加热炉加热后容易导致钢坯表面产生一些氧化铁皮。另外，由于现场高压水对钢板表面的除磷，容易造成钢板周围存在大量的水蒸气。因此，红外测温仪的选型成为保证数据的基础，具体实施如下：
(1) 红外测温仪存在质量问题，其防护等级偏低，现场湿度大、水气渗透至仪表内部，损坏器件。导致无输出信号和无显示，数据传输滞后等故障，而现场的高温环境对红外测温仪的高温烘烤容易导致红外测温仪的损坏及探头表面黏附灰尘，必须人工不定期拿酒精棉球擦拭清洗，并且用手持式红外测温仪每月与现场红外测温仪进行校准、比对。因此，红外测温仪的选型必须考虑到能否适应现场潮湿、脏的影响。
(2)为了尽可能地减少测量现场的烟尘、水气以及距离变化、物体局部被遮挡等因素的影响而发展起来的红外测温仪，从工作原理分析全辐射、亮度式以及双色红外测温仪的优缺点，利用双色红外测温仪不是根据直接接受到的物体热辐射能量的大小来判别温度，而是分别接受物体红外热辐射中的两个相邻波长的能量，并求其比，在根据这个比值的大小来确定物体的温度的特点，我厂选择了LAND SYSTEM4 系列双色红外测温仪进行现场测温。
综上所述，现场红外测温仪最好采用封闭风冷式防护罩，使红外测温仪始终处在一个干燥、密闭的工作环境，这样初步解决了现场水蒸气、高温对红外测温仪的影响。
2.2 红外测温仪的安装
准确的测温与测温仪的安装位置及其密切。为了测得带钢温度变化的真实情况必须根据现场情况采用合适的安装位置，同时安装方式的选择对测温的准确与否也是至关重要的。经过现场调研和与专家探讨，初步定位红外测温仪的安装最好在垂直于被测物体的基础上，采用背光的安装为最好，使测温仪光轴尽量垂直于钢板，使钢板表面的辐射能量损失减至最少，减少测量误差。
2.3 红外测温仪辐射系数的设定
红外测温仪的选型和安装仅仅是保证红外测温仪测得数据的基础，其辐射系数的设定恰恰是红外测温仪测得真实数据的关键。为了更好的设定辐射系数，保证数据的有效性，借鉴原有的经验和参考相关书籍，我厂结合生产实际过程做了一个验证。即：模仿现场工艺环境，建立一个模拟加热炉，通过热电偶连接检定合格的二次数显表显示炉内温度，采用检定合格的手持式红外测温仪与二次表显示数值进行比对，通过不同的辐射系数设定来确定红外测温仪最终的系数范围。
应用单因子方差分析法分析红外测温仪、热电偶测量结果的一致性关系与辐射系数的关系(见图1)。

由图可以看出，ε=0.85 时，红外测温仪和热电偶测量结果的一致性最好 ;ε=0.83、0.87时，温度差分别为16.2583℃ 、8.76667℃，红外测温仪和热电偶测量结果的一致性也较好。
结论：通过比对得出，测量带有氧化层的钢板、钢坯时，将辐射系数设置为0.83～0.87 是比较合理的，工业用红外测温仪辐射系数最好控制在0.85 为最好。经过上述的一些改造，红外测温仪在经过半年多的应用，基本解决了红外测温仪测量不准确的问题，保证了为生产过程提供准确的数据支持。
2.4 红外测温仪测量过程的控制
现场红外测温仪经过一定时期的使用后，由于受现场恶劣环境的影响，容易出现现场视值显示与钢板实际温度不符，工人们往往根据个人的经验来控制生产。为此，我们结合关键生产工艺情况，将其测量的过程定为关键测量过程，并对其实施高度控制，制定出《钢坯温度检控制办法》。办法中规定应对影响板坯出炉、钢板轧制温度检测测量过程的测量设备、测量方法、操作人员及测量结果等要素进行控制。
2.5 运用 spc 对测量数据进行分析
现场测量人员将测量数据录入SPC 控制系统，对测量结果进行监控、分析;设备管理部门应用MSA系统对测量系统进行监控并判定是否稳定。当判定测量参数或测量系统发生偏离时，由生产/管理部门组织分析偏离原因并制定纠偏措施，通过采取上述措施使开轧温度、终轧温度都控制在标准要求范围内，保证了钢板内在质量。
3 结束语
通过对红外测温仪的选型，位置的安装，辐射系数设定等方面的研究和应用，实现轧制过程中应用红外测温仪的准确测温，满足生产控制过程的需要，提高了产品质量。
摘自：国家标准物质网

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