[发明专利]基于红外热成像的连铸坯实时温度场在线预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢坯表面温度的监控和分析，特别涉及一种基于红外热成像的连铸坯实时温度场在线预测方法。 

背景技术

连铸工艺过程是由高温钢水向固态转变的凝固传热过程，在铸坯的凝固传热过程中大多采用水作为冷却介质，即通过冷却水将高温钢水凝固为铸坯的一个凝固传热过程。因此铸坯的凝固传热过程对于铸坯的表面裂纹，内部裂纹，鼓肚等表面质量和内部质量起着至关重要的影响。为了有效的控制铸坯质量和提高经济效益，必须对连铸过程铸坯的凝固传热过程进行准确且有效的控制，也就是对铸坯的温度场进行控制。 

国内外目前已经申请的专利，一般是采用红外测温仪在铸坯某些位置对不连续的单点进行测温。专利CN1410189A给出了一种基于测温仪的铸坯表面温度测量方法，该方法只能给出表面温度的单点测量结果；专利CN1844409A提出基于红外图像的温度场，但此方法仅涉及高炉冶金过程的炉喉温度场，它也只能显示炉料外部表面温度；专利CN2188439Y给出一种连铸坯内部温度的在线测量装置，但该测量方法只能在浇铸临近结束时采用，且受到浇铸尾坯过冷的影响不能真实的反映铸坯的内部温度；重庆大学硕士学位论文2008年7月(水雾介质对连铸坯表面测温的影响及测温方法研究，高文星著)采用了单色和比色测温计对铸坯表面进行测温，研究了不同因素对测温精度的影响，上述两种方法也都是采用单点测温；《钢铁》杂志1998年2月(第33卷第2期第18-21页，刘庆国等著)报道了采用比色测温仪对铸坯表面温度进行在线实测，但是该方法也只能够对单点进行测温。传统的测温方法只能保证测温数据在时间上的连续性而不能保证在空间上的连续性，所以其测温数据精度不高。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种能够实现铸坯表面和内部温度连续测量且精度更高的基于红外热成像的连铸坯实时温度场在线预测方法。 

本发明采用的技术方案是：一种基于红外热成像的连铸坯实时温度场在线预测方法，该方法利用一台计算机作为连铸过程服务器，连铸过程服务器与一台红外热成像仪相连，包括以下步骤： 

步骤1：通过红外热成像仪采集连铸过程铸坯图像信息； 

步骤2：对采集的图像进行识别与数字化处理，确定铸坯表面温度实测值T_imea； 

步骤3：采用在线校核方法确定二冷区及空冷区传热系数，具体方法如下： 

步骤3-1：根据经验公式确定二冷区某段传热系数初值，公式如下： 

h_i＝h_imin+0.618(h_imax-h_imin)        (1) 

式中，h_i-二冷区某段传热系数初值；h_imax-传热系数初值的最大值；h_imin-传热系数初值的最小值； 

步骤3-2：利用二维非稳态凝固传热控制方程，如(2)式所示，采用有限体积法对方程进行离散，然后采用TDMA法计算二冷区各段铸坯表面温度T_ical；