基于有效发射率校正的钢包温度场测量方法与流程

1.本发明涉及钢铁冶金领域，尤其涉及基于有效发射率校正的钢包温度场测量方法。


背景技术：

2.连铸生产中，钢包是连接炼钢和浇注环节的中间容器，钢包容器温度是影响出钢温度、质量以及钢包耐材寿命的重要参数。若钢包温度过低，高温钢水与钢包内壁的温差过大将直接影响出钢质量甚至造成安全生产事故，若钢包温度过高则会造成炼钢能源浪费，同时将缩短钢包寿命。通过准确获取钢包内壁温度，实现炼钢过热度的精确控制可达到保证炼钢质量、安全生产以及节约成本的目的。
3.目前钢铁冶金现场对钢包内壁温度测量普遍采用单色红外点测方法，但因钢包内壁材质表面发射率难以确定，故无法准确获取钢包内壁温度。钢包容器内部为圆台状腔体结构，对腔体内部表面的某一点的有效发射率的确定，通常采用理论计算方法。段宇宁等通过积分法推导出等温腔体有效发射率公式，作为腔体有效发射率的估算依据，但计算较为复杂。因此，本专利提出基于有效发射率校正的钢包温度场测量方法，提高对钢包表面温度的监控效果。


技术实现要素：

4.本发明克服了现有技术的不足，提供基于有效发射率校正的钢包温度场测量方法。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：基于有效发射率校正的钢包温度场测量方法，包括以下步骤：步骤s1：激光器发出的激光束经过激光稳功率系统后形成稳定性优于0.01％的激光，所述激光经过调制后，分别由硅陷阱探测器和高温辐射计接收；步骤s2：数值处理器采集硅陷阱探测器的电压输出值和高温辐射计的输出功率值；步骤s3：分析系统比对硅陷阱探测器的电压输出值和高温辐射计的输出功率值，得到硅陷阱探测器光谱响应度。
6.本发明一个较佳实施例中，所述钢包辐射量测量装置包括钢包、聚焦透镜、滤光辐射计、数值处理器和分析系统；钢包发出的光谱辐射通量经聚焦透镜后，进入滤光辐射计，滤光辐射计的探测器光敏面位于聚焦透镜的像面上，滤光辐射计输出信号由数值处理器采集，并由分析系统计算得到钢包的有效发射率。
7.本发明一个较佳实施例中，步骤s1中所述激光采用光纤传输，且在超声浴中虑噪。
8.本发明一个较佳实施例中，步骤s2中分析系统比较滤光辐射计和热释电探测器的探测信号值，比对插值得到滤光辐射计在其余波长下的响应值，从而得到滤光辐射计的绝对光谱响应度。
9.本发明一个较佳实施例中，钢包发出的光谱辐射通量经聚焦透镜后，进入滤光辐射计，滤光辐射计的探测器光敏面位于聚焦透镜的像面上，滤光辐射计输出信号由数值处
理器采集，并由分析系统计算得到钢包的有效发射率。
10.本发明一个较佳实施例中，所述激光稳功率系统包括第一偏振片、电光晶体、第二偏振片、显微物镜、第一可变光阑、准直物镜、第二可变光阑、楔形分束镜、监视探测器和伺服放大系统。
11.本发明一个较佳实施例中，进入激光稳功率系统的激光束首先经过第一偏振片起偏，然后经过电光晶体和第二偏振片，使激光为电矢量垂直于台面的线偏振光。
12.本发明一个较佳实施例中，由显微物镜聚焦并通过第一可变光阑产生一个针孔衍射光斑，由准直物镜对光束进行准直，通过第二可变光阑选择衍射的中心亮环。
13.本发明一个较佳实施例中，通过楔形分束镜将一部分激光作为监控光束提供给监视探测器，监视探测器的输出信号作为伺服放大系统的参考信号，伺服放大系统驱动电光晶体，使电光晶体的透过率发生变化，达到稳定功率的作用。
14.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
15.本发明首先利用高温辐射计对硅陷阱探测器进行标定，再由可调谐激光光源、激光稳功率控制器结合积分球形成比较稳定的均匀的激光束，均匀的激光束经过准直透镜准直后，分别由滤光辐射计和硅陷阱探测器以及热释电探测器进行接收测量，采用辐射比对法对滤光辐射计在特定波长下的绝对响应度进行校准，然后用校准过的滤光辐射计对温坪段钢包的光谱辐射通量进行精确测量，工作于温坪段的钢包温度为定值，利用测得的辐射通量和钢包的温度即可计算得到钢包的发射率。从而实现了钢包有效发射率的测量。该方法解决了目前钢包有效发射率的测量难题，具有测量准确度高，应用前景广的特点。
具体实施方式
16.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.本发明的描述中，“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、或“其他实施例”的提及表示结合实施例说明的特定特征、结构或特性包括在至少一些实施例中，但不必是全部实施例。“实施例”、“一个实施例”、或“一些实施例”的多次出现不一定全都指代相同的实施例。
18.本发明钢包温度测量方法在某钢铁厂对周转使用中的钢包进行测试，在确定钢包口挡板到钢包口的距离为1600mm和钢包内壁材料发射率为0.85的前提下，利用旋转平台执行机构带动红外测温传感器扫描钢包内壁面获取过钢包中轴线的钢包纵切面与钢包内壁相交线各点红外测量温度值后，通过内壁各点有效发射率分析结果对红外测温的发射率进行校正，进而获得钢包内壁真实温度。
19.基于有效发射率校正的钢包温度场测量方法，包括以下步骤：步骤s1：激光器发出的激光束经过激光稳功率系统后形成稳定性优于0.01％的激光，所述激光经过调制后，分别由硅陷阱探测器和高温辐射计接收；步骤s2：数值处理器采集硅陷阱探测器的电压输出值和高温辐射计的输出功率值；步骤s3：分析系统比对硅陷阱探测器的电压输出值和高温辐射计的输出功率值，得到硅陷阱探测器光谱响应度。
20.本发明一个较佳实施例中，所述钢包辐射量测量装置包括钢包、聚焦透镜、滤光辐射计、数值处理器和分析系统；钢包发出的光谱辐射通量经聚焦透镜后，进入滤光辐射计，滤光辐射计的探测器光敏面位于聚焦透镜的像面上，滤光辐射计输出信号由数值处理器采集，并由分析系统计算得到钢包的有效发射率。
21.本发明一个较佳实施例中，步骤s1中所述激光采用光纤传输，且在超声浴中虑噪。
22.本发明一个较佳实施例中，步骤s2中分析系统比较滤光辐射计和热释电探测器的探测信号值，比对插值得到滤光辐射计在其余波长下的响应值，从而得到滤光辐射计的绝对光谱响应度。
23.本发明一个较佳实施例中，钢包发出的光谱辐射通量经聚焦透镜后，进入滤光辐射计，滤光辐射计的探测器光敏面位于聚焦透镜的像面上，滤光辐射计输出信号由数值处理器采集，并由分析系统计算得到钢包的有效发射率。
24.本发明一个较佳实施例中，所述激光稳功率系统包括第一偏振片、电光晶体、第二偏振片、显微物镜、第一可变光阑、准直物镜、第二可变光阑、楔形分束镜、监视探测器和伺服放大系统。
25.本发明一个较佳实施例中，进入激光稳功率系统的激光束首先经过第一偏振片起偏，然后经过电光晶体和第二偏振片，使激光为电矢量垂直于台面的线偏振光。
26.本发明一个较佳实施例中，由显微物镜聚焦并通过第一可变光阑产生一个针孔衍射光斑，由准直物镜对光束进行准直，通过第二可变光阑选择衍射的中心亮环。
27.本发明一个较佳实施例中，通过楔形分束镜将一部分激光作为监控光束提供给监视探测器，监视探测器的输出信号作为伺服放大系统的参考信号，伺服放大系统驱动电光晶体，使电光晶体的透过率发生变化，达到稳定功率的作用。
28.本发明首先利用高温辐射计对硅陷阱探测器进行标定，再由可调谐激光光源、激光稳功率控制器结合积分球形成比较稳定的均匀的激光束，均匀的激光束经过准直透镜准直后，分别由滤光辐射计和硅陷阱探测器以及热释电探测器进行接收测量，采用辐射比对法对滤光辐射计在特定波长下的绝对响应度进行校准，然后用校准过的滤光辐射计对温坪段钢包的光谱辐射通量进行精确测量，工作于温坪段的钢包温度为定值，利用测得的辐射通量和钢包的温度即可计算得到钢包的发射率。从而实现了钢包有效发射率的测量。该方法解决了目前钢包有效发射率的测量难题，具有测量准确度高，应用前景广的特点。
29.如果说明书描述了部件、特征、结构或特性“可以”、“或许”或“能够”被包括，则该特定部件、特征、结构或特性不是必需被包括的。如果说明书或权利要求提及“一”元件，并非表示仅有一个元件。如果说明书或权利要求提及“一另外的”元件，并不排除存在多于一个的另外的元件。
30.以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。