[發明專利]一種基于特殊紅外光譜波段的鐵水測溫裝置

有效

• 申請號: 202010165631.4
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111207838B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 蔣朝輝;吳名廣;李端發;桂衛華;徐勇;肖鵬;何磊
• 申請（專利權）人: 中南大學;合肥金星機電科技發展有限公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 易瑤

本發明公開了一種基于特殊紅外光譜波段的鐵水測溫裝置，包括光學鏡頭以及與光學鏡頭連接的圖像處理模塊，其中光學鏡頭包括特譜光學鏡頭和普通光學鏡頭，特譜光學鏡頭用于從第一角度采集高爐鐵水光信號的特譜，普通光學鏡頭用于從第二角度采集高爐鐵水光信號的普通近紅外波段，圖像處理模塊，用于根據特譜和普通近紅外波段獲得鐵水測溫值，解決了現有高爐鐵水溫度測量精度低的技術問題，通過提取高爐鐵水光信號中受粉塵影響小的窄紅外光譜波段，克服了鐵水測溫過程中的粉塵干擾，不僅能提高鐵水測溫精度，而且避免了由于受粉塵干擾導致無法實時連續測溫的現象，從而能實現對鐵水的連續穩定測溫。

技術領域

本發明主要涉及鐵水測溫技術領域，特指一種基于特殊紅外光譜波段的鐵水測溫裝置。

背景技術

高爐煉鐵是把鐵礦石還原成生鐵的連續生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，形成交替分層結構。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出，在這個過程中，爐內的溫度是反應正常出鐵的重要參數。但由于爐內高溫高壓、高粉塵、密閉的惡劣環境，爐內溫度很難直接連續測得。因此，現場技術人員只能通過檢測出鐵口鐵水溫度來間接判斷爐內溫度。以便于調節高爐爐況及保障鐵水在后續工藝生產過程中具有合適的冶煉條件。目前，對于鐵水溫度的直接檢測主要有熱電偶直接測溫和紅外測溫：1)熱電偶測溫雖然可以直接的檢測鐵水的溫度，但是熱電偶直接測溫需要現場操作人員拿著熱電偶在出鐵場直接測溫，操作人員勞動強度大并存在一系列安全隱患。若測溫數據采集不及時，難以實現實時的在線測量，同時測溫數據直接受到操作人員的操作經驗、操作手法等主觀因素的影響。2)紅外測溫裝置雖然可以實時監測鐵水溫度，節省人力，但由于受潮濕、炮泥質量、自然風等各種因素影響，出鐵口視線常常被灰塵、煙霧和蒸汽的嚴重阻擋，甚至完全阻擋。這種惡劣環境對于現有的紅外測溫裝置產生極大不可消除的干擾，使得其無法精確得到實時的溫度數據。

因此，雖然現有諸多成熟的測溫裝置，但受高爐爐前出鐵口復雜多變的惡劣環境的影響，現有的測溫方法難以實現連續實時的檢測鐵口鐵水溫度，不能準確有效的反應爐內溫度，使得測量的鐵水溫度難以表征高爐的運行狀況。

專利公布號CN101545808A發明專利是一種鐵水流體的裂紋溫度紅外輻射測量系統。其測溫方式是通過一種非接觸式的比色紅外輻射測溫計。主要工作原理為通過測量被測物紅外輻射中相鄰波段的能量大小來確定被測物的溫度,因此它受物體表面發射率影響小,并在一定程度上擁有良好的抗灰塵、煙霧、水汽等能力,比單色測溫儀具有明顯的優越性。但當空間布滿煙霧的情況下，嚴重影響兩個對比紅外光的傳播時，其測量的數據將被處理成低溫無效數據。事實上在鐵水剛出鐵口的位置處常常受嚴重的煙塵影響著。因此，此裝置會因長時間檢測無效數據溫度數據出現數據丟失，從而達不到實時連續的測量溫度數據的效果，甚至長時間無法得到準確的溫度數據。所以，該裝置無法測量鐵水剛流出鐵口時的溫度，其往往安裝測量在下游鐵水從鐵溝進溜槽前時的溫度。這個位置相對鐵水剛流出鐵口的粉塵環境更好，更易測得有效數據。然后通過流動“散熱”溫度差ΔT估算鐵水實際溫度，但這樣測得的數據并非鐵水的真實溫度。

專利公布號CN203320040U實用新型專利是一種新型高爐冶煉鐵水的溫度檢測裝置。其通過預制耐高溫、耐沖刷材料的空管，使得可以將安裝有反吹冷卻裝置的激光測溫儀插入流動的鐵水之中，直接測量鐵水的內部溫度。但這種直接將裝置插入鐵水的測量方式依然受到使用壽命的影響，僅僅滿足一段時間內的準確測量。一、若該裝置僅僅用于代替熱電偶工作，那么仍然無法解決傳統測溫所帶來的諸多問題，如技術人員的勞力問題，以及無法實時檢測鐵水溫度數據等等。二、若將該裝置安裝在出鐵口那種極其惡劣的高溫環境中，對于如何將數據傳輸到后端處理設備也是極難解決的一個問題，需要架設長距離的耐高溫傳輸線路或者做諸多傳輸裝置的冷卻處理等等一系列問題。最為重要的是，如果測溫設備一旦在出鐵口處損壞，數據出現異常，在高爐順產鐵水的情況下，無法做到及時檢修和更換測量裝置，從而影響正常生產。

發明內容