在現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)線中，為提高鋼板組織性能，一般在精軋后采用快速冷卻技術(shù)(ACC)，熱軋鋼材軋后控制冷卻能改善鋼材組織，提高鋼材性能，縮短熱軋鋼材的冷卻時(shí)間，掃描式測(cè)溫儀就是安裝在ACC設(shè)備上方，能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)溫度測(cè)量，識(shí)別差異的動(dòng)態(tài)冷、熱點(diǎn)追蹤，用于監(jiān)測(cè)鋼板冷卻后溫度的均勻性及板型輪廓。同時(shí)將測(cè)量參數(shù)反饋給ACC的二級(jí)系統(tǒng)，用于控制系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)調(diào)整，得到更好的鋼板性能和板型控制。

1、掃描式測(cè)溫儀的設(shè)備組成

掃描式測(cè)溫儀主要包括三個(gè)大的部分：測(cè)溫探頭、中央處理器LPU和WCA軟件。分別用于鋼板溫度和區(qū)域的測(cè)量，將測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換處理發(fā)送到中央處理器進(jìn)行處理數(shù)據(jù)和計(jì)算，然后通過(guò)WCA軟件進(jìn)行分析、顯示和存儲(chǔ)。設(shè)備構(gòu)成如圖1所示：

（圖1：掃描式測(cè)溫儀的設(shè)備組成）

2測(cè)溫探頭的安裝及主要參數(shù)

測(cè)溫探頭安裝在輥道上方，垂直向下掃描，其測(cè)量范圍為（300-900）℃，內(nèi)部灰度系數(shù)的可調(diào)范圍為0.2-1.0,根據(jù)測(cè)量鋼板的材質(zhì)要求及水汽環(huán)境等的影響因素，我們一般選為0.75-0.85；當(dāng)探頭安裝在不易隨時(shí)維護(hù)的位置或環(huán)境中時(shí)，就需要用遠(yuǎn)程控制來(lái)修正灰度系數(shù)，通過(guò)輸入（4-20）mA信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。溫度測(cè)量的掃描速度為每秒5，10，15或者25次可選，掃描角度為60°，可以根據(jù)測(cè)量鋼板有寬度來(lái)確定安裝高度及儀表選型。防塵、防水的鑄鋁外殼即使在最惡劣的環(huán)境下也可以長(zhǎng)期可靠的工作。如圖2所示：

（圖2：掃描式測(cè)溫儀安裝效果示意圖）

掃描式測(cè)溫儀可以測(cè)量不同寬度的鋼板，為了保證60°的掃描角度可以覆蓋，完成所需寬度內(nèi)的測(cè)量，得到有效的測(cè)量數(shù)據(jù)。測(cè)溫儀的安裝高度就會(huì)有不同的要求，如下表1所示，列出了測(cè)量不同寬度鋼板的溫度時(shí)，測(cè)溫儀探頭的安裝高度。

（表1：測(cè)量寬度與探頭安裝高度對(duì)比表）

需要注意的是，在測(cè)溫儀頭安裝時(shí)要注意探頭紅外射線的發(fā)出角度及方向，保證探頭安裝的垂直性和水平性，不能傾斜。支架的安裝還要有較堅(jiān)固的基礎(chǔ)支撐，避免震動(dòng)對(duì)測(cè)量造成失準(zhǔn)的影響。

探頭的輸出信號(hào)主要有兩種：一種是溫度輸出信號(hào)，輸出4-20mA信號(hào)線性對(duì)應(yīng)（300-900）℃；二是掃描數(shù)據(jù)信號(hào)，是一個(gè)（0－5）V的方波信號(hào)，在掃描數(shù)據(jù)有效時(shí)它是一個(gè)+5V的高電平信號(hào)。如圖3所示：

1-“掃描有效”時(shí)間信號(hào)為+5V; 2-最快溫度輸出信號(hào)4-20mA;3-內(nèi)部時(shí)間信號(hào)

3中央處理單元（LPU）的工作原理

中央處理器LPU由功能電路板和內(nèi)部連接板構(gòu)成，主要有PC卡、I/O卡和電流輸出卡等。主要完成數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)以及上傳工作。

I/O卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入/輸出，PC卡用來(lái)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算和計(jì)算程序的處理控制，與I/O卡的通訊通過(guò)ISA總線母板來(lái)完成。電流輸出卡是將I/O卡傳來(lái)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成（4-20）mA信號(hào)。

中央處理器的工作流程，如圖4所示：

4WCA軟件的應(yīng)用

WCA軟件是掃描式測(cè)溫儀系統(tǒng)的軟件控制部分，也是人機(jī)交互界面（HMI）,主要負(fù)責(zé)一些參數(shù)的設(shè)置、在LineScanner中，需要選擇的是探頭的型號(hào)，設(shè)定掃描頻率，需要探頭安裝的高度等；在process下需要設(shè)置的是一些基本單位，如溫度，長(zhǎng)度處理器的個(gè)數(shù)等；在Equipment中需要寫(xiě)入處理器的IP地址，如10.1.10.10；點(diǎn)擊Storage選擇Management進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)置等。具有提供實(shí)時(shí)熱圖像和可視化圖像的特性，通過(guò)將熱像、可視化圖像等資料整合到一個(gè)文件里，做到資料收集的時(shí)間最小化。如圖5所示：

5測(cè)量精度的影響因素

為了保證測(cè)溫儀的測(cè)量精度，需對(duì)測(cè)量環(huán)境及影響測(cè)量的因素進(jìn)行識(shí)別，制定相應(yīng)的消除或改進(jìn)措施，將影響量降低到最小。軋鋼現(xiàn)場(chǎng)對(duì)測(cè)量的影響因素主要有以下幾點(diǎn)：

①鋼板在高溫狀態(tài)下具有熱輻射;

②鋼板在軋制過(guò)程中會(huì)有冷卻水沖擊表面，造成水殘留表面和水汽，減弱了入射到溫度計(jì)中的輻射能，造成測(cè)量誤差；

③測(cè)溫儀灰度系數(shù)的設(shè)定和響應(yīng)時(shí)間的大?。?/p>

④廠房?jī)?nèi)其它可見(jiàn)光的影響；

⑤測(cè)溫儀探頭的安裝距離和安裝角度；

⑥數(shù)據(jù)處理的方法是否正確；

⑦測(cè)溫儀波長(zhǎng)的選擇。

6小結(jié)

掃描式測(cè)溫儀具有強(qiáng)大的溫度分析功能，其自身具有紅外照相，可見(jiàn)光圖像照相功能，并帶有分析軟件。能夠通過(guò)可見(jiàn)光和紅外熱圖像的對(duì)比，分析溫度差異對(duì)熱鋼表面的影響。溫度測(cè)量精確度高、圖像質(zhì)量高，是進(jìn)行溫度分析的可靠工具，為提高產(chǎn)品的組織性能質(zhì)量提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

作者：岳臨萍，女，1972年2月出生，碩士研究生，電氣高級(jí)工程師，主要研究方向是冶金行業(yè)計(jì)算機(jī)、儀表控制系統(tǒng)、測(cè)量技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。