圖像處理和數(shù)值分析在加熱爐鋼坯中的應(yīng)用.pdf

1、我國一直的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)都是向工業(yè)化發(fā)展，而鋼鐵業(yè)的發(fā)展更是重中之重，目前國內(nèi)鋼鐵業(yè)的發(fā)展形勢還是比較樂觀的，但是與發(fā)達國家相比差距還是很大的。因此，進一步提高鋼鐵的質(zhì)量和工藝水平是刻不容緩的，只有這樣才能提高國家在鋼鐵行業(yè)的競爭力，才能更好的發(fā)展自己的經(jīng)濟水平，提高整體的綜合國力，實現(xiàn)真正意義上的國富民強。
　　現(xiàn)在的研究看重的是鋼材表面的溫度，而且方法大都是通過使用熱電偶獲得步進式加熱爐爐膛周圍的氣氛溫度，再通過長期獲得的經(jīng)驗公式推

2、算出鋼材的表面溫度，然后再結(jié)合傳熱學(xué)的相關(guān)知識使用一些工業(yè)中通用的計算軟件獲取所要的溫度。因此導(dǎo)致在實際的生產(chǎn)過程中，通過經(jīng)驗方法獲取的鋼材表面的溫度，會因為各種儀器和周圍環(huán)境的因素以及鋼材本身材料的各向異性等因素而存在部分誤差。準(zhǔn)確的獲取步進式加熱爐內(nèi)鋼材的表面溫度并推導(dǎo)出其內(nèi)部的濕度，一直以來是各部門和專業(yè)領(lǐng)域的研究方向。近十幾年來，伴隨著材料學(xué)的革新和計算機應(yīng)用技術(shù)以及光電檢測技術(shù)的快速發(fā)展，紅外比色測溫技術(shù)在各個研究領(lǐng)域和方向中

3、得到廣泛發(fā)展和應(yīng)用。在相關(guān)測溫論文研究中，我們通過把紅外雙波長比色測溫方法運用到步進式加熱爐的大方坯當(dāng)中，從而直接測得大方坯的表面溫度。然而，在步進式加熱爐中的均熱段，由于鋼材本身氧化燒損的性質(zhì)會出現(xiàn)“魚鱗”，針對這個問題的相關(guān)研究主要是如何避免氧化燒損;同時考慮到現(xiàn)場鋼材材料的各向異性和導(dǎo)熱系數(shù)不斷變化的一系列問題，沒有作出相關(guān)的處理而是直接視為均一性的物質(zhì)處理。最后通過有限元法和熱傳導(dǎo)法對熱量從大方坯表面到內(nèi)部的傳導(dǎo)過程進行了實時的

4、溫度分析，從而在實時監(jiān)測獲得的表面溫度的基礎(chǔ)上，通過有限元模擬獲得方坯中心的溫度。但是針對上述研究的結(jié)果，關(guān)于如何實時的通過數(shù)值分析獲得與鋼坯在均熱段和加熱段中心溫度同步的時間問題，并沒有詳細的研究討論。
　　本論文首先從紅外輻射度學(xué)的知識和Planck定律出發(fā)，這其中具體包括傳熱學(xué)的控制方程和一些附加的初始和邊界條件。然后從數(shù)字圖像出發(fā)通過幾種算法分析對氧化燒損的進行處理，最終得到通過CCD獲得的灰度圖像。最后說明所采用的紅外雙

5、波長比色測溫系統(tǒng)，以及整個實時監(jiān)測溫度的流程，單光路紅外比色測溫系統(tǒng)和一些主要的相關(guān)硬件。例如:在現(xiàn)場工業(yè)三段式加熱爐中對現(xiàn)場灰度圖像實時采集和進行相關(guān)數(shù)字圖像分析處理的分析軟件和把光能向電能相互轉(zhuǎn)換的器件以及光學(xué)現(xiàn)場監(jiān)測工程系統(tǒng)等。關(guān)于紅外比色測溫方法所采取的最佳匹配雙波長組合的方法;同時采用三種濾波方法來降低周圍環(huán)境和熱點器件產(chǎn)生的噪聲干擾，即:多圖平均、均值濾波和中值濾波等[1]基礎(chǔ)知識，相關(guān)論文已有介紹。本論文重點詳細介紹了幾種