用于连续退火生产线的工业用非接触式红外测温解决方案-SPOT GS和LSP-HD线扫描仪

立式连续退火（CAL）炉

大多数大批量带钢退火生产线使用立式连续退火生产线（CAL）炉，这种炉子被设计用于在一系列受控温度段中加热和冷却钢带。

这些区段会对带钢进行加热和清洗，然后进行退火、热处理和调质，以得到适合最终用途的晶粒结构和性能。

许多CAL炉位于热浸金属镀层生产线之前，在这种情况下，带钢在离开CAL炉进入锌锅之前要进行冷却。

传统上，单点辐射测温仪（高温计）被用来测量整个炉内不同位置的带钢温度，以进行验证和闭环控制。

随着产品公差的不断收紧和越来越先进的钢材的出现，简单的测量工艺过程中的中心线温度会给带钢边缘到边缘的整体温度均匀性留下太多的未知数。使用过程热成像系统，特别是热线扫描器，正迅速成为一种成熟的综合温度测量方法。

温度测量的挑战

对于扁平的带状金属，边缘到边缘的温度差异会造成严重的质量问题，因此，多个高温计被用来扩大覆盖范围。一旦使用多个传感器，测量成本就会增加，而且仍然存在没有被测量到的空隙。

此外，每个单点高温计都经过单独的校准，例如，它们的精度规格是可能偏高0.29%，而另一个同样在规格范围内的单点高温计测得的值则可能偏低±0.3%，那么，一个在规格范围内的单点高温计测得的值0.29%。在这个例子中，两个传感器之间几乎有0.6%的差异，而它们都通过了制造商的±0.3% 精度测试。非接触式辐射测温仪或扫描器无法区分从表面发出的辐射和从表面反射出来的源自背景的辐射。

例如，如果带钢发射率为0.30，这就意味着发射的能量为30%，反射的部分为70%。放射率 =1.0 减去反射率（E=1-R）。因此，如果背景比带钢更热，那么测温仪所测量的70%将是来自高温背景的反射能量，由此产生的温度读数将偏高。幸运的是，CAL和CGL 炉的设计使得高温计能够相对容易地进行测量，并且不受背景反射和不确定的带钢发射率的影响。

楔形空腔的测量

1984年，日本Nippon Kokan公司的研究人员发现，无论钢材的发射率值如何，带钢离开过渡辊时形成的空腔具有非常高和稳定的发射率。

因为空腔的发射率几乎为1.0，并且 E=1-R，这意味着该技术也适用于背景温度明显高于带钢温度的加热段。这种空腔被广泛称为楔形（见图2）。在它内部产生的多重镜面反射整合在一起，产生了一个黑体环境。

1986年，AMETEK Land红外研究人员在他们的进一步研究中发现，典型的楔形发射率为0.995。楔形发射率在高温计的波长范围内也相当稳定。为了达到最佳效果，带钢在脱离前应与辊子接触其25%或更多的周长。这次测量的结果是用AMETEK Land Gold Cup高温计验证的。

单点高温计在观察和测量楔形空腔内的点温度时效果很好。

现在，线扫描器将这种技术的性能提升到了一个新的水平。如果线扫描器的目标是扫描楔形的整个长度，它将产生一个非常准确的从边缘到边缘的带钢温度曲线。

线扫描器特别适合在具有线性运动的过程中测量整个宽度上的温度。这些装置由一个反应速度极快的辐射传感器组成，它可以观察到倾斜镜的末端（见图3）。

测量高强度钢

随着先进高强度钢的发展（AHSS）以及它们在汽车领域的迅速应用，对加工这些钢的CAL炉的温度测量方法有越来越高的要求。

AHSS钢种与标准钢不同，因为它们的化学成分复杂，并且需要精确的热处理阶段才能产生其特有的晶粒结构。

边缘到边缘的均匀温度分布对于达到理想的机械性能至关重要。

许多AHSS钢在CAL炉中进行退火处理，然后再进行电镀锌处理。

电镀锌可以提供更薄的涂层，进一步提高AHSS产品的轻质特性。

在CGL炉上，线扫描器被用在过时效段，以确保带钢在接近锌锅时在横向上的温度分布是均匀的（见图4）。

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LSP-HD线扫描仪链接：LAND线扫描测温HD系列-企业官网