水霧介質(zhì)對連鑄坯表面測溫的影響及測溫方法研究.pdf

1、在連鑄生產(chǎn)過程中，高溫鑄坯表面溫度輻射測量方法的準(zhǔn)確性常常由于受到水蒸氣、水霧、水膜等參與性介質(zhì)的輻射特性的影響而大大降低。這是連鑄二冷區(qū)和軋鋼工藝等現(xiàn)代冶金生產(chǎn)設(shè)備中常遇到的、且亟待解決的問題。本文從輻射、吸收、散射性介質(zhì)的輻射特性機(jī)理出發(fā)研究了水蒸氣、水霧和水膜參與性介質(zhì)對輻射測溫準(zhǔn)確性影響。并聯(lián)系濟(jì)鋼4＃連鑄機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)，設(shè)計(jì)了鑄坯矯直區(qū)在線測溫系統(tǒng)。
　　水蒸氣的輻射特性具有光譜的選擇性。分析了水蒸氣輻射特性參數(shù)的各種譜帶

2、模型及近似處理方法。采用了指數(shù)寬譜帶模型計(jì)算了水蒸氣在不同溫度和測溫距離下的發(fā)射率。同時，對水蒸氣高溫譜線光譜數(shù)據(jù)庫(Hitemp)進(jìn)行譜帶擴(kuò)展，得到了適用于連鑄二冷區(qū)的水蒸氣窄譜帶模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫（包括平均吸收系數(shù)kη、譜線平均密度1/d、平均半寬bL）。
　　利用建立起的數(shù)據(jù)庫參數(shù)和單色、比色測溫計(jì)測溫原理模擬計(jì)算和比較分析了各工作波長下測溫計(jì)的測溫誤差。結(jié)果表明，在高溫飽和水蒸氣的連鑄二冷環(huán)境中，宜采用1.0μm，1.6μm范

3、圍附近的單色測溫計(jì)。其工作波長能夠避開水蒸氣吸收波段，幾乎不受水蒸氣影響?；蛘咄ㄟ^數(shù)據(jù)庫查尋波段發(fā)射率相近的比色測溫計(jì)進(jìn)行測溫并對結(jié)果進(jìn)行修正。
　　基于Mie散射理論，建立了水霧粒子的消光模型，分析了水霧粒子的散射特性，計(jì)算了水霧粒子在各粒徑、各波長的消光特性。結(jié)果表明，水霧粒子為具有非灰性、參與性特點(diǎn)的彌散系。粒子呈現(xiàn)為連續(xù)消光和強(qiáng)烈前向異性散射特性。對單色、比色以及全輻射的紅外測溫方法的準(zhǔn)確性均有影響。水霧的粒徑分布、水霧濃

4、度和紅外測溫儀的工作波長是影響紅外測溫準(zhǔn)確性的主要因素。求解獲得了水霧粒子系的衰減系數(shù)、散射系數(shù)、相函數(shù)等參數(shù)，為求解輻射傳遞方程提供必要條件。
　　應(yīng)用數(shù)值計(jì)算的方法擬合水膜在各波長下的吸收系數(shù)，得到了水膜的透射率的公式組和不同波長、厚度下水膜透射率。研究了水膜時對單色和雙色紅外輻射溫度計(jì)示值的測溫誤差。選擇小于1.1μm工作波段的測溫儀進(jìn)行測量二冷鑄坯表面存在水膜的鑄坯表面溫度測量并進(jìn)行修正。
　　在濟(jì)鋼4＃連鑄機(jī)的矯直