Application du thermomètre infrarouge dans la production de laminage d'acier
1. Introduction
Dans le processus de production moderne de laminage d'acier, afin d'assurer la qualité physique de la tôle d'acier, le laminage et le refroidissement contrôlés de la tôle d'acier nécessitent certains moyens de mesure et de détection de la température. Les caractéristiques de haute précision et de forte fiabilité du thermomètre infrarouge peuvent fournir une mesure de température efficace, précise et fiable de la plaque d'acier, afin d'améliorer la qualité du produit, de réduire la consommation et d'augmenter la productivité.
2. La composition du thermomètre infrarouge
Les thermomètres infrarouges, également appelés thermomètres à rayonnement infrarouge, déterminent la température de l'objet mesuré en mesurant le rayonnement électromagnétique de l'objet, qui provient de l'énergie contenue dans l'objet. Pour les applications industrielles, nous nous intéressons au rayonnement infrarouge s'étendant des longueurs d'onde plus courtes de la lumière visible à la lumière infrarouge jusqu'à 20 μm. Par conséquent, un thermomètre infrarouge (thermomètre à rayonnement) est un appareil qui quantifie l'énergie rayonnante et utilise la sortie du signal électrique pour exprimer sa température correspondante.
2.1 Système optique
Le système optique est une partie importante du thermomètre infrarouge. Ses principales fonctions sont : la convergence de l'énergie rayonnante, le pointage vers la cible à mesurer, la détermination du champ de vision du thermomètre, et un certain effet d'étanchéité à l'intérieur du thermomètre.
2.2 Détecteur infrarouge
Le détecteur infrarouge est la partie centrale du thermomètre infrarouge. Le détecteur infrarouge reçoit l'énergie rayonnante de l'objet mesuré à travers la lentille d'objectif, convertit l'énergie rayonnante en un signal électrique et obtient finalement la température de surface de l'objet mesuré par un traitement ultérieur.
2.3 Traitement du signal
Le détecteur infrarouge convertit le rayonnement infrarouge en un signal électrique, qui est envoyé à la partie de traitement du signal, et est entré dans le microprocesseur via le préamplificateur et la conversion A/N. En même temps, le signal de compensation de température ambiante est également entré dans le microprocesseur, qui est linéarisé par le microprocesseur. Après traitement, compensation environnementale et correction d'émissivité, le signal de sortie corrigé est obtenu.
2.4 Sortie d'affichage
Dans les applications pratiques, le signal de température fourni par le processeur est utilisé de deux manières : la première consiste à l'afficher sur l'écran ; l'autre consiste à envoyer le signal de température au système de contrôle industriel pour réaliser le contrôle du processus de production, et il existe également deux façons de l'utiliser en même temps.
Différents types de thermomètres peuvent afficher des valeurs en temps réel, des valeurs maximales, des valeurs minimales, des valeurs moyennes et des différences, et peuvent également afficher des valeurs de consigne d'émissivité, des valeurs de consigne d'alarme, etc., et peuvent également afficher des courbes de température et des cartes thermiques après traitement logiciel attendez. Les thermomètres les plus couramment utilisés sont les sorties courant 0-20mA ou 4-20mA. Si un signal de tension est requis, le signal de courant peut également être converti et mis à l'échelle.
3. Sélection du thermomètre infrarouge
Dans les applications industrielles, il existe souvent des milieux entre le pyromètre et la cible mesurée, qui peuvent affaiblir ou même bloquer complètement le rayonnement de l'énergie de surface de la cible mesurée, et le pyromètre ne peut mesurer que la cible qu'il "voit". Nos thermomètres fixes couramment utilisés comprennent principalement les catégories suivantes :
① Thermomètre à large bande, ou thermomètre à large bande, sa plage de réponse spectrale est limitée par le système optique, principalement utilisé pour mesurer les basses températures, équipé d'un détecteur à large plage de réponse spectrale.
② Sélectionnez le thermomètre à bande, sa longueur d'onde de réponse est limitée par le filtre et la bande de réponse du détecteur peut être sélectionnée en fonction des besoins de l'application.
③ Le thermomètre à ondes courtes peut réduire l'erreur de mesure lorsque l'émissivité change. L'onde courte mentionnée ici est relative et peut être une longueur d'onde de 0.6 μm à une température de 1500K, ou une longueur d'onde de 3 μm à une température de 300K.
④ Les thermomètres colorimétriques, également appelés thermomètres bicolores, ont de meilleurs résultats de mesure lorsqu'ils sont utilisés dans des "atmosphères très sales".
Lors de la sélection du thermomètre, outre la plage de température requise, les deux paramètres du thermomètre "pourcentage de changement de température" et "pourcentage de changement d'émissivité" sont également très importants pour la sélection précise du thermomètre :
① Le pourcentage de changement de température du thermomètre se réfère au changement de la valeur de sortie de l'objet en raison du changement de température. Pour les thermomètres infrarouges, plus le pourcentage de changement de température est élevé, plus sa sensibilité est élevée.
② Le pourcentage de changement d'émissivité fait référence au changement de la valeur de sortie de l'instrument lorsque l'émissivité de la cible mesurée change. Étant donné que l'émissivité de la plaque d'acier change de manière aléatoire dans une certaine plage à une certaine longueur d'onde et à une certaine température pendant le processus de laminage de l'acier, le changement de la valeur de sortie du thermomètre causé par le changement d'émissivité n'est pas le changement de température réel de la cible. Par conséquent, il est également nécessaire d'ajuster le pourcentage de changement d'émissivité.
4. Application spécifique
Prenons l'exemple de la détection de la température de l'usine de fer et de plaques d'acier de Jinan pendant le laminage contrôlé et le refroidissement contrôlé dans le processus de dégrossissage : un total de quatre ensembles de thermomètres infrarouges LAND sont installés après la boîte de détartrage, avant le dégrossissage, et avant et après le dispositif de refroidissement à rideau d'eau après le dégrossisseur. Les chambres de décalaminage offrent l'occasion idéale de mesurer la température de plaques d'acier non calaminées. Avant que la billette d'acier n'entre dans le laminoir, presque toute la calamine, etc. est emportée par le jet d'eau à haute pression, ce qui fournit une surface propre pour le processus de laminage. La sonde commence à mesurer la température réelle à la surface de la tôle d'acier pour s'assurer que cette température est dans la limite de laminage et pour régler les paramètres de laminage.
Les principaux problèmes rencontrés sont : (1) déterminer la position raisonnable de la sonde sans contact afin que l'influence du spray du boîtier de détartrage et la présence d'oxydes soient minimisées ; (2) la sonde et la cage de laminoir doivent également être maintenues à une certaine distance pour éviter que les éclaboussures d'oxydes pendant le processus de laminage de la tôle d'acier n'endommagent la sonde ; (3) l'eau et le tartre résiduel peuvent former une zone plus froide à la surface de la billette, entraînant des changements dans les lectures.
Le principe de mesure de la température de rayonnement est le suivant : le thermomètre ne peut mesurer que la cible qu'il "voit". Il existe deux façons de résoudre l'absorption du rayonnement par le gaz. L'une consiste à utiliser un tube peep et un purgeur d'air pour fournir un obstacle sans fil au chemin visuel ; l'autre consiste à choisir une bande de fonctionnement qui n'est pas affectée par le milieu. En réponse à ces problèmes, nous avons sélectionné des sondes à ondes courtes M1/R1 dans le système de produits LAND SYSTEM avec une qualité et une réputation élevées - afin d'éviter l'influence de l'absorption de vapeur d'eau ; petite taille cible et fonction de réponse rapide - visera l'oxydation à la surface de la billette Une cible chaude entre la tôle de fer et "l'eau noire" et oblige le processeur de signal à utiliser la fonction de maintien de crête pour assurer la précision et la continuité de la mesure de la température à la plus grande mesure, même si la cible est partiellement obscurcie ou complètement hors de vue, mesure de la température Le résultat répondra également aux exigences, de sorte que la sortie du système puisse suivre la température réelle de la plaque d'acier ; la sortie de la sonde de haut niveau affaiblit l'influence des interférences électroniques, et cette sortie peut être directement utilisée comme affichage de la température finale ; la position de la sonde doit être le plus loin possible Le plus près possible de l'entrée du broyeur, cela évite les perturbations dues aux projections d'eau de refroidissement et aux mouvements lors de l'ouverture.
