AOD炉双比色法温度在线检测温度补偿的研究

摘要

在AOD炉冶炼中，为了确保冶炼的顺利进行以及确保产品质量，控制冶炼温度势在必行。本文研究目的即寻求满足实际生产需求的测温原理，构建一套完善的温度的在线检测系统。
　　AOD炉内温度的变化反应了炉内化学变化的强弱。因此，获取炉内温度值以便控制反应的进行，使冶炼达到预期的目标;其次AOD炉炉衬寿命有限，过高的温度则是伤害炉衬的首要元凶。在冶炼中，若能控制冶炼温度，降低对炉衬的损伤，则可延长炉衬使用寿命，节约生产成本。再次，控制冶炼温度于有效范围，防止喷溅事故的发生，确保安全生产。
　　经过大量实验探究，发现选择双比色红外测温法为最佳的在线测温方式。选择底枪作为温度探测点，获取炉内两路辐射光信号，根据两路光信号的辐射强度与自身实际温度之间的转换关系，建立两者的数学模型;设计测温系统的光路和电路硬件部分，完成对炉内采集的光信号进行放大、转换、传输和处理等工作，通过无线传输模块实现与上位机的通讯，由VB人机交互程序完成上位机对数据的管理以及温度显示;冷却子系统确保测温仪工作温度正常。
　　大量的工业现场数据表明测温仪显示温度与实际冶炼炉中温度存在一定的误差。研究发现，底枪吹入混合气的变化干扰了初始光信号的采集，针对此误差建立温度补偿模型，完善在线测温仪使用准确性。根据AOD炉在冶炼过程中底吹氧枪混合气体的吹入比、铁水温度场的变化、黑体腔理论建立温度补偿模型。通过最小二乘曲线拟合对红外测温系统进行现场定标，确保系统获得可靠的实验数据。
　　实践证明，本文设计采用的红外测温系统在实现AOD炉冶炼温度在线连续检测的基础上，提高了系统的测量精度。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 论文研究来源及意义

1．1．1 论文研究来源

1．1．2 论文研究意义

1．2 温度在线检测技术国内外发展现状及趋势

1．3 论文的主要内容

第二章 AOD炉温度在线检测系统的光路设计

2．1 AOD炉的工艺结构和工作原理

2．1．1 AOD炉结构特点

2．1．2 AOD的冶金原理

2．1．3 AOD炉底吹氧枪结构和作用

2．2 双比色法测温理论依据

2．2．1 测温方式的选择

2．2．2 双比色红外测温基本原理

2．3 双比色AOD炉红外测温光路系统设计

2．3．1 光信号采集位置的选取

2．3．2 测温波长的选择

2．4 光学系统的设计

2．4．1 光学理论依据及分光片的选择

2．4．2 滤光片的选择

2．4．3 光电探测器的选择

2．5 冷却子系统的设计

2．6 本章小结

第三章 AOD炉双比色测温电路系统设计及试验定标

3．1 红外测温电路系统设计思想

3．2 检测电路模块设计

3．2．1 前置放大电路

3．2．2 滤波电路

3．2．3 信号检测电路模块

3．2．4 模数转换的设计

3．3 无线数传模块及上位机软件设计

3．3．1 无线数传模块设计

3．3．2 上位机人机交互界面设计

3．4 测温系统的总体布局

3．5 光纤比色测温的实验校准及定标

3．5．1 光纤比色测温仪的实验室校准实验

3．5．2 现场试验检测

3．6 本章小结

第四章 比色测温系统的误差分析及补偿模型建立

4．1 铁水在线测温系统的误差分析

4．2 AOD炉铁水空腔的物理模型

4．3 辐射温度以及实际温度数学模型的建立

4．3．1 水平气体射流在铁水中的穿透作用

4．3．2 水平气体射流在铁水中的运动轨迹

4．3．3 熔池中气泡作用

4．4 温度补偿模型的推导

4．5 试验验证

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果

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