钢铁生产过程中的每个阶段都可从红外测温仪获得如下益处：优质的产品，提高生产率，降低能耗，增强人员安全，减少停机时间，易于数据记录红外温度测量用于钢铁加工和制造。主要应用：连铸、热风炉、热轧、冷轧、棒／线材轧制智能传感头带有数字电路和双向通讯，可在控制室内对传感头进行远程参数设置，使功能增强和控制更趋完美一这对于发射率变化的金属材料尤其重要。要生产出优质的产品和提高生产率，在炼钢的全过程中，精确测温是关键。

连铸将钢水变为扁坯、板坯或方坯时，有可能出现减产或停机，需精确的实时温度监测，配以水嘴和流量的调节，以提供合适的冷却，从而确保钢坯所要求的冶金性能，最终获得优质产品。提高生产率和延长设备寿命。所选传感头的型号由生产过程和传感头安放位置决定。如安装在恶劣的环境中，视线受到灰尘、水雾或蒸汽的阻挡，光纤双色传感头和集成式双色传感头是最佳选择。如需要铸坯边缘到边缘的温度分布图，可使用行扫描仪。热轧的类型以及轧制过程中轧机的数量和类型随所加工的产品的类型而变化。

( 1 ）除鳞机在钢材整个生产过程中，连续测温以及进行机架调整，可保证产品质量及生产线正常使用，并可避免意外停机。

( 2 ）轧机机组钢坯进入轧机之前一直持续冷却，如果生产线停止工作一段时间喇坯可能比再开动前温度还低烟此轧辊必须作设置以补偿温度的相应变化。

轧辊可由操作员人工设置，或者在每台轧机前安装上红外测温仪，轧机可自动设置。这就确保轧机设置正确。为了消除控制冷却区内蒸汽和灰尘对测温的影响使用双色测温仪即使在目标的能量被阻挡 95 ％的情况下仍可准确测温。

( 3 ）卷取机在热轧过程中，通常冷却的钢板由卷取机卷成钢卷，以便运输至冷轧或其它设备处。为保持层流冷却区合理冷却，在卷取机处需要准确测温。该点的温度是至关重要的，因为其决定成卷前的钢材是否被合理的冷却。否则不合理的冷却可能改变钢材的冶金性能以致造成废品。

( 4 ）卷材箱由于该点温度较低且钢材以 75 ~100 英尺／秒的速度在运行，因此就需要一种具有快速响应时间的低温系列的红外测温仪。冷轧经常在完成精轧冷却之后进行成卷，钢卷被运至另一个厂区冷轧或运至其它工厂。冷轧使钢材成为更薄而更平整的产品，这时钢材是在大约 94 ℃ 轧制或在环境温度下完成的。在各精轧机之间安装的测温仪使操作员根据检测的温度变化来对轧机进行调整。棒／线材轧制另一个高速处理过程是棒／线材轧制。方坯重新加热并送去轧制成棒材。

在此之后，棒材经过一系列中间轧制，把棒材处理为不同的尺寸。经精轧处理，可把棒材制成 100 多种不同的产品。把方坯重新加热达到均匀的温度，对于整个轧制过程是至关重要的，因为棒材温度不均匀会使设备老化，而且会增加设备的维修停机时间。知道机架间的产品温度可使操作员按要求调节轧辊。当产品开始进入冷却区时，快速并仔细监测冷却温度以确保产品冶金性能。如果冷却控制不好，产品就不能满足工艺指标要求，导致质量降低或出现废品。在有些生产过程中，如高速轧制和振动的细棒或线材产品的温度测量是很困难的，红外双色测温仪就可以解决这个问题。当目标偏离视场或局部受阻挡（灰尘、蒸汽、障碍物等）的情况下仍能精确测温高炉热风炉为高炉提供高温稳定的热风。

为了安全操作，需监测热风炉拱顶温度。目前，我国热风炉拱顶温度测量大多采用热电偶。由于热电偶的使用环境（高温，高压）和结构的限制，温度波动大。振动及安装方式等诸多因素的影响下，造成热电偶寿命短。测量准确度不稳定。维护麻烦等缺点。一种专用于热风炉拱顶温度测量的红外测温保护装置可以取代热电偶测温方法以避免由此方法所带来的诸多缺点，用户使用结果证明该装置运行稳定、可靠，效果良好。

适用机型

高风温是现代高炉炼铁的重要技术特征和发展方向，提高风温可以有效降低燃料消耗，提高高炉能量利用效率。某客户公司拥有2座5500m³高炉，每座高炉配备4台BSK顶燃式热风炉，设计风温1300°C。

1.1热风炉系统存在的问题

热风系统（热风炉本体和管系）普遍存在高温点开裂问题，且次数增加、程度加重。热风系统设计规范要求热风炉本体温度＜150°C，热风管道温度＜200°C。然而，热风炉本体和热风管道存在多个高温点，如2^#炉热风炉本体预埋电偶（16点）的检测温度平均为128°C，其中有5点温度＞150°C。统计显示：2014年热风炉炉壳开裂累积57次，2015年热风炉炉壳开裂累积30次，2016年热风炉炉壳开裂累积58次，且开裂部位主要集中在14-16带。热风系统波纹管投产后陆续出现高温点（设计要求温度＜200°C）和开裂现象。如图1所示。

1.2人工巡检的局限性

高炉热风炉（炉壳和管系）属于超高温区域（内部热风温度1400°C），高温下薄弱点不同程度地发生开裂，存在极大的安全隐患。高炉热风系统尚无预测或反馈措施和手段，只依赖每2h一次的例行人工巡检。人工巡检存在2个问题：①受场地和时间限制，存在较大的局限性和偶然性。巡检路线受平台、高温点分布以及巡检时间不确定性的影响，热风炉炉壳状态无法实现全面、全天候监测；②炉壳开裂具有突发性，巡检人员的安全无法保证，存在较大的安全隐患。为不影响高炉热风炉正常生产运行，首要任务是将现有热风系统的不安全因素全面、详细、实时地监控起来，并对监控数据信息进行处理，以便将热风系统控制在安全运行范围内。

2.热风炉红外成像监测系统开发

2.1热风炉红外成像系统

热风系统红外成像监测系统设置15个温度监测点，其中热风炉炉壳温度监测点9个，热风管系监测点6个。在考虑成本情况下，经现场考察，拟设置5个固定热成像仪测温点，另设1个移动式测温点。各红外热成像仪的监测画面通过光纤实时传输到监测计算机。计算机对画面进行在线显示，同时建立数据库，将监测点数据进行自动分析和处理，绘制各区域的温度变化曲线，给出各区域温度变化速率，异常点的报警。如图2所示。

2.2热风炉红外成像系统原理

红外热像仪根据物体不同温度下辐射红外线强度不同的原理，利用红外探测器和光学成像物镜，接收被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应，通过换算获得被测物体不同区域的温度分布。红外热像仪测量得到的数据传输给计算机系统，计算机软件对数据进行整合、分析、处理，得到有用的信息，并通过简单明了的界面呈现给操作者。利用红外成像设备完成测试工作，具有全天候、覆盖范围广等优点，图3为热风炉红外成像监测图。

2.3热风炉红外成像系统开发

主要目标：以高炉热风系统为对象，开发热风系统红外成像监测技术。主要研究内容：①硬件及网络构架方案与实现；②程序代码编写与软件系统的开发。

热风系统红外成像技术要实现或满足的功能：①监测功能，可疑区域内热风系统的监测范围覆盖区，时序上实现连续监测，对表面温度的监测结果上要趋势可靠、精度足够高；②达到一定温度后的报警功能，依据设计规范热风管道＜200°C、热风炉本体150°C，按接近该温度的程度，进行警示或报警，并给出警示区域位置（精度0.5m）；③对超过设计规范的部位或区域，除上述温度监测数据外，记录一段时间的视频数据信息，并能回放；④系统应具有较强的兼容和再开发性。将研究开发的红外成像技术应用到实际生产中，保证大型高炉热风系统安全稳定运行。

3.热风炉红外成像监测系统应用

3.1热风炉红外成像监测系统架构

根据1^#高炉4台热风炉的布置和内部设备连接情况，为实现热风炉炉壳（14-16带）和热风管系（热风支管和热风主管）区域的测温监测覆盖，经现场考察，设置5个固定热成像仪测温点，另设1个移动式测温点。如图4所示，探头1在高炉控制室高架桥下；探头2在高炉煤气布袋除尘系统最上层平台；探头3在热风炉框架上顶东西向中心线东端点；探头4在热风炉框架上顶东西向中心线中心点；探头5在热风炉框架上顶东西向中心线西端点。

每点热成像仪均设自动旋转云台，其中探头1和探头2是支撑式云台，探头3、探头4、探头5是悬挂式云台。通过各云台的旋转，实现热成像仪对全部监测目标区域的定时扫描或定点监测。移动红外热成像仪的设置点根据各固定点的监测结果，对最危险区域，且周边有管道或设备遮挡，无法通过固定探头直接监测时，近距离设置移动红外热成像仪进行连续监测。

红外热成像仪监测画面通过光纤实时传输到监测计算机。计算机对各画面进行在线显示，同时建立数据库，将所监测点的数据进行自动分析和处理，绘制各区域的温度变化曲线，给出各区域温度变化速率、异常点的报警。

3.2红外成像监测系统应用中存在问题及解决方案

（1）材料自身的红外辐射发射特性是热成像仪对热风炉炉壳准确测温的关键。在前期热风炉测试中发现，相同温度下，同一设备不同区域热成像仪测量的温度不同。分析原因是设备不同表面材料的辐射率不同，产生的红外辐射能量不同，当整个监测对象用固定辐射率换算温度时，产生较大误差。

解决方案：①调研热风炉炉壳表面不同材料（母材钢板，焊缝材料，防锈漆等）的红外辐射率；②釆用接触式表面测温仪，对不同材料的代表区域进行表面测温，与红外热成像仪的测温比较，确定不同材料区域的接收红外辐射率；③各测量点的监测区域设置不同的红外辐射率，获得该区域准确的热成像监测温度；④定期用接触式表面温度计进行局部检验校正，保证红外热成像仪测温结果的长期准确性。

（2）红外热成像仪测点的设置。每座高炉有4座热风炉，釆取错位矩形布置。现场考察发现，除北侧相对开阔无遮挡外，其他三侧周边均有许多设备，难以找到完全覆盖的红外热成像仪安装点。近距离监测的设备区域有限。此外，4个热风炉内部管道和阀门密布，没有能覆盖所有监测区域的定向安装点。

解决方案：通过多设测量点和釆用旋转云台的方式，实现所有区域的全覆盖监测。自动旋转云台对监测区域的扫描频率也完全满足监测要求。对局部遮挡区域，通过比较周边监测区域的温度变化和用表面温度计进行直接测量后，如认为是危险区域，则设置可移动的红外热成像仪进行在线监测。

（3）数据分析处理。系统设置多点红外热成像测温仪将实时产生海量数据，而热风炉炉壳状态的变化又是一个相对缓慢且持续的过程。因此，要求计算机系统对海量数据进行筛选和比较，获得需要的关键部位参数、变化过程，并准确预测变化趋势和可能的风险。

解决方案：根据所监测的热风炉炉壳区域，建立对应的数据库。开发温度数据，确保监测数据和处理结果的准确性和代表性。

4.结语

高炉热风炉红外成像监测系统，基于红外热像仪根据物体不同温度下辐射红外线强度不同的原理，利用红外探测器和光学成像物镜，接收被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，热像图与物体表面的热分布场相对应，通过换算获得被测物体不同区域的温度分布。红外热像仪测量所得到的数据，传输给计算机系统，计算机软件对数据进行整合、分析、处理，得到有用的信息，并通过简单界面呈现给操作者。红外成像监测系统，可实现监测和分析数据变化，起到热风炉炉壳及热风管道开裂预防和报警功能，适用于炼铁高炉热风炉系统，实现实时监测和数据分析，替代热风炉危险区域的巡检人员，消除安全隐患，确保安全生产。

适用机型