[发明专利]一种基于特殊红外光谱波段的铁水测温装置

说明书

本发明公开了一种基于特殊红外光谱波段的铁水测温装置，包括光学镜头以及与光学镜头连接的图像处理模块，其中光学镜头包括特谱光学镜头和普通光学镜头，特谱光学镜头用于从第一角度采集高炉铁水光信号的特谱，普通光学镜头用于从第二角度采集高炉铁水光信号的普通近红外波段，图像处理模块，用于根据特谱和普通近红外波段获得铁水测温值，解决了现有高炉铁水温度测量精度低的技术问题，通过提取高炉铁水光信号中受粉尘影响小的窄红外光谱波段，克服了铁水测温过程中的粉尘干扰，不仅能提高铁水测温精度，而且避免了由于受粉尘干扰导致无法实时连续测温的现象，从而能实现对铁水的连续稳定测温。

技术领域

本发明主要涉及铁水测温技术领域，特指一种基于特殊红外光谱波段的铁水测温装置。

背景技术

高炉炼铁是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出，在这个过程中，炉内的温度是反应正常出铁的重要参数。但由于炉内高温高压、高粉尘、密闭的恶劣环境，炉内温度很难直接连续测得。因此，现场技术人员只能通过检测出铁口铁水温度来间接判断炉内温度。以便于调节高炉炉况及保障铁水在后续工艺生产过程中具有合适的冶炼条件。目前，对于铁水温度的直接检测主要有热电偶直接测温和红外测温：1)热电偶测温虽然可以直接的检测铁水的温度，但是热电偶直接测温需要现场操作人员拿着热电偶在出铁场直接测温，操作人员劳动强度大并存在一系列安全隐患。若测温数据采集不及时，难以实现实时的在线测量，同时测温数据直接受到操作人员的操作经验、操作手法等主观因素的影响。2)红外测温装置虽然可以实时监测铁水温度，节省人力，但由于受潮湿、炮泥质量、自然风等各种因素影响，出铁口视线常常被灰尘、烟雾和蒸汽的严重阻挡，甚至完全阻挡。这种恶劣环境对于现有的红外测温装置产生极大不可消除的干扰，使得其无法精确得到实时的温度数据。

因此，虽然现有诸多成熟的测温装置，但受高炉炉前出铁口复杂多变的恶劣环境的影响，现有的测温方法难以实现连续实时的检测铁口铁水温度，不能准确有效的反应炉内温度，使得测量的铁水温度难以表征高炉的运行状况。

专利公布号CN101545808A发明专利是一种铁水流体的裂纹温度红外辐射测量系统。其测温方式是通过一种非接触式的比色红外辐射测温计。主要工作原理为通过测量被测物红外辐射中相邻波段的能量大小来确定被测物的温度,因此它受物体表面发射率影响小,并在一定程度上拥有良好的抗灰尘、烟雾、水汽等能力,比单色测温仪具有明显的优越性。但当空间布满烟雾的情况下，严重影响两个对比红外光的传播时，其测量的数据将被处理成低温无效数据。事实上在铁水刚出铁口的位置处常常受严重的烟尘影响着。因此，此装置会因长时间检测无效数据温度数据出现数据丢失，从而达不到实时连续的测量温度数据的效果，甚至长时间无法得到准确的温度数据。所以，该装置无法测量铁水刚流出铁口时的温度，其往往安装测量在下游铁水从铁沟进溜槽前时的温度。这个位置相对铁水刚流出铁口的粉尘环境更好，更易测得有效数据。然后通过流动“散热”温度差ΔT估算铁水实际温度，但这样测得的数据并非铁水的真实温度。

专利公布号CN203320040U实用新型专利是一种新型高炉冶炼铁水的温度检测装置。其通过预制耐高温、耐冲刷材料的空管，使得可以将安装有反吹冷却装置的激光测温仪插入流动的铁水之中，直接测量铁水的内部温度。但这种直接将装置插入铁水的测量方式依然受到使用寿命的影响，仅仅满足一段时间内的准确测量。一、若该装置仅仅用于代替热电偶工作，那么仍然无法解决传统测温所带来的诸多问题，如技术人员的劳力问题，以及无法实时检测铁水温度数据等等。二、若将该装置安装在出铁口那种极其恶劣的高温环境中，对于如何将数据传输到后端处理设备也是极难解决的一个问题，需要架设长距离的耐高温传输线路或者做诸多传输装置的冷却处理等等一系列问题。最为重要的是，如果测温设备一旦在出铁口处损坏，数据出现异常，在高炉顺产铁水的情况下，无法做到及时检修和更换测量装置，从而影响正常生产。

发明内容