一种测量连铸板坯表面温度的多点红外辐射测温装置的制作方法

本实用新型属于测控设备技术领域，具体涉及一种测量连铸板坯表面温度的多点红外辐射测温装置。

背景技术：

炼钢板坯连铸工艺中二冷区冷却强度直接决定了铸坯在凝固过程中的冷却效果和内部凝固行为，是铸坯内部质量控制的关键环节。近年来，随着各冶金企业开发新品种钢的力度不断增加，常规钢种连铸二冷区冷却控制模型难以适应新钢种铸坯拉制的要求，因此如何在连铸过程中通过对连铸板坯表面温度的准确测量，实时反映出二冷区各冷却区冷却强度的变化，将铸坯控制在最佳的热状态，进而开发出能够满足新钢种铸坯生产需要的二冷区冷却模型具有十分重要的意义。

国内外目前在二冷区板坯测温技术主要包括热电偶接触测温技术、电荷耦合元件（charge-coupled device，CCD）阵列彩色摄像机热成像技术和红外辐射测温技术。通常热电偶接触测温采用多只热电偶组成环形测温仪安装于连铸机支承辊上，由于热电偶测量滞后时间较长，且其难以解决氧化铁皮对测温准确性的影响，冷却水喷射至电偶头部是也会造成较大测量误差。也有采用CCD阵列彩色摄像机进行二维图像处理的方式，但其长期应用于连铸机二冷区高温、高水蒸汽环境中极易损坏，且其测量铸坯宽度有限，难以适应连铸机随时变换铸坯宽度的生产实际条件。红外辐射测温技术则大多采用峰值检测器测量最高温度以避免氧化铁皮遮挡影响，或采用机械装置刮去氧化铁皮的方式，近年来更多的是使用带吹扫的水冷光导纤维探头靠近铸坯测量的方法，以避免水蒸汽的影响，但在实际应用中主要存在以下问题：

1、采用单探头红外辐射高温计只能测得板坯表面单一测温点位置的温度变化，难以对板坯横向表面温度分布进行全面检测，因而无法对二冷区各段冷却强度进行准确判断。

2、选用的红外辐射测温仪或分布红外高温计均采用单波长测温原理，为保证测量准确性必须被测物全部充满测温仪视场，在实际测量中铸坯表面氧化铁皮的干扰影响难以克服，导致测量失准。

3、由于铸坯生产时高温辐射，接近铸坯面1000mm内的辐射高温达到400℃左右，且测温仪周边环境有量水蒸汽，超过常规红外测温仪适用的环境温度及湿度指标，因此即使采用传统的分体式光纤红外测温仪，其光纤在此温度下长期运行也极易老化、损坏，难以做到长寿命、可靠运行。

4、采用横向扫描的测量方法，其旋转云台在二冷区高温、高湿恶劣环境中故障率高，且扫描间隔也会对测温数据连续性造成影响。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题及不足，本实用新型提供一种测量连铸板坯表面温度的多点红外辐射测温装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种测量连铸板坯表面温度的多点红外辐射测温装置，包括水冷梁、光纤式双色红外辐射测温仪、水冷却管路、空气吹扫附件、PLC控制器和监控电脑，所述的水冷梁两端下部焊接不锈钢水冷梁支腿各一个，水冷梁支腿与水冷梁共同构成“门”字形结构，并横向安装于板坯连铸机二冷区辊缝间的热连铸坯处；所述水冷却管路包括冷却入水管路、冷却出水管路、冷却入水阀门和冷却出水阀门，所述冷却入水管路与冷却入水阀门相连接后流入水冷梁，冷却水经冷却出水阀门和冷却出水管路流出后接入连铸机冷却水主回管路循环使用；所述光纤式双色红外辐射测温仪包括红外测温仪光学探头、传输电缆、红外辐射测温仪信号转换器和红外测温仪光纤，所述红外辐射测温仪信号转换器安装于仪表保护箱内，光纤式双色红外辐射测温仪测量出的热连铸坯表面温度以4-20mA的标准电流通过电流信号从红外辐射测温仪信号转换器的电流输出端子输出，电流信号通过传输电缆传输至PLC控制器上的模拟量输入模板，经量程运算后通过以太网用TCP/IP协议通讯方式传输至监控电脑画面上显示；所述空气吹扫附件包括压缩空气入口管路、压缩空气入口阀门、光纤压帽、保护管和压缩空气吹扫连接头，所述压缩空气入口管路与压缩空气入口阀门相连后分别连接至压缩空气吹扫连接头，压缩空气吹扫连接头通过压帽螺纹与保护管相连，保护管自水冷梁顶部焊接穿入经循环水冷却后分别自水冷梁底部等距垂直穿出，压缩空气气源自压缩空气主管网接入，依次经入口管路、压缩空气入口阀门、压缩空气吹扫连接头后从保护管与红外测温仪光学探头间缝隙吹出。

进一步的，所述的保护管的弯曲角度大于120°。

进一步的，所述的压缩空气吹扫连接头至少为5根。

进一步的，所述的水冷梁为不锈钢材质中空长方体，其长、宽、高分别为1800*300*300mm，壁厚为4mm。

进一步的，所述的保护管采用DN20mm无缝不锈钢管制成。

进一步的，保护管内通入的压缩空气的压强为0.6Mpa。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.选用光纤式双波长红外辐射测温仪可以解决铸坯表面有氧化铁皮遮挡、测量光路内有大量水蒸汽及铸坯表面覆盖水膜时对红外辐射测温仪准确性的干扰影响，保证整机测量精度达到±1%FS。

2.采用冷却水水冷梁结构保护红外辐射测温光纤组件，使其在连铸二冷区区内耐受的最高环境温度可达400℃，解决了光纤在高温环境长期运行时使用寿命急剧缩短的问题。

3.采用压缩空气吹扫的方法既能减少红外辐射测温仪测量光路内水蒸汽对测量精度的干扰影响，又能起到对红外辐射测温仪光学探头表面的清洁和冷却作用，保证了红外辐射测温仪测量的准确性和可靠性。

4.采用5套光纤红外辐射测温仪同时测量连铸坯表面横向的温度分布能够较为全面的反映铸坯以中心点位置为基准向两侧延伸的特征温度变化，与二冷区冷却水喷头的冷却强度的对应关系，对调整二冷区冷却强度的参考性明显由于国内现有技术。

5.采用5套光纤红外辐射测温仪同时测量的方法获得铸坯表面温度测量数据具有完整性和连续性，优于国内外目前采用的扫描测温方法。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1.水冷梁、2.水冷梁支腿、3.保护管、4.红外测温仪光学探头、5.热连铸坯、6.冷却入水管路、7.冷却入水阀门、8.以太网、9.监控电脑、10.光纤压帽、11.红外测温仪光纤、12.PLC控制器、13.传输电缆、14. 红外辐射测温仪信号转换器、15.仪表保护箱、16. 压缩空气吹扫连接头、17. 压缩空气入口阀门、18.压缩空气入口管路、19.冷却出水阀门、20.冷却出水管路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，一种测量连铸板坯表面温度的多点红外辐射测温装置，包括水冷梁1、光纤式双色红外辐射测温仪、水冷却管路、空气吹扫附件、PLC控制器12和监控电脑9，水冷梁1两端下部焊接不锈钢水冷梁支腿2各一个，水冷梁支腿2与水冷梁1共同构成“门”字形结构，并横向安装于板坯连铸机二冷区辊缝间的热连铸坯5处；水冷却管路包括冷却入水管路6、冷却出水管路20、冷却入水阀门7和冷却出水阀门19，冷却入水管路6与冷却入水阀门7相连接后流入水冷梁1，冷却水经冷却出水阀门19和冷却出水管路20流出后接入连铸机冷却水主回管路循环使用；光纤式双色红外辐射测温仪包括红外测温仪光学探头4、传输电缆13、红外辐射测温仪信号转换器14和红外测温仪光纤11，红外辐射测温仪信号转换器14安装于仪表保护箱15内，光纤式双色红外辐射测温仪测量出的热连铸坯5表面温度以4-20mA的标准电流通过电流信号从红外辐射测温仪信号转换器14的电流输出端子输出，电流信号通过传输电缆13传输至PLC控制器12上的模拟量输入模板，经量程运算后通过以太网8用TCP/IP协议通讯方式传输至监控电脑9画面上显示；空气吹扫附件包括压缩空气入口管路18、压缩空气入口阀门17、光纤压帽10、保护管3和压缩空气吹扫连接头16，压缩空气入口管路18与压缩空气入口阀门17相连后分别连接至压缩空气吹扫连接头16，压缩空气吹扫连接头16通过压帽螺纹与保护管3相连，保护管3自水冷梁1顶部焊接穿入经循环水冷却后分别自水冷梁1底部等距垂直穿出，压缩空气气源自压缩空气主管网接入，依次经入口管路18、压缩空气入口阀门17、压缩空气吹扫连接头16后从保护管3与红外测温仪光学探头4间缝隙吹出。

本实用新型在具体使用时，红外测温仪光纤11与红外辐射测温仪信号转换器14上光纤接口相连接，从仪表保护箱15内穿出后经过保护管3内，经水冷梁1内冷却水冷却保护和保护管3内压缩空气双重冷却保护后与红外测温仪光学探头4相连接，红外测温仪光学探头4在压缩空气冷却保护和吹扫清洁光路的作用下垂直向下检测热连铸坯5发出的红外光能量，进而实现铸坯表面温度的测量。