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(shì)還是比較樂觀的，但是與發(fā)達(dá)國家相比差距還是很大的。因此，進(jìn)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(jìng)爭(zhēng)力，才能更好的發(fā)展自己的經(jīng)濟(jì)水平，提高整體的綜合國力，實(shí)現(xiàn)真正意義上的國富民強(qiáng)。
　　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(jìn)式加熱爐爐膛周圍的氣氛溫度，再通過長期獲得的經(jīng)驗(yàn)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(shí)使用一些工業(yè)中通用的計(jì)算軟件獲取所要的溫度。因此導(dǎo)致在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，通過經(jīng)驗(yàn)方法獲取的鋼材表面的溫度，會(huì)因?yàn)楦鞣N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(jìn)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(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及光電檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，紅外比色測(cè)溫技術(shù)在各個(gè)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(cè)溫論文研究中，我們通過把紅外雙波長比色測(cè)溫方法運(yùn)用到步進(jìn)式加熱爐的大方坯當(dāng)中，從而直接測(cè)得大方坯的表面溫度。然而，在步進(jìn)式加熱爐中的均熱段，由于鋼材本身氧化燒損的性質(zhì)會(huì)出現(xiàn)“魚鱗”，針對(duì)這個(gè)問題的相關(guān)研究主要是如何避免氧化燒損;同時(shí)考慮到現(xiàn)場(chǎng)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(duì)熱量從大方坯表面到內(nèi)部的傳導(dǎo)過程進(jìn)行了實(shí)時(shí)的

4、溫度分析，從而在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(duì)上述研究的結(jié)果，關(guān)于如何實(shí)時(shí)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(shí)間問題，并沒有詳細(xì)的研究討論。
　　本論文首先從紅外輻射度學(xué)的知識(shí)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(duì)氧化燒損的進(jìn)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(cè)溫系統(tǒng)，以及整個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度的流程，單光路紅外比色測(cè)溫系統(tǒng)和一些主要的相關(guān)硬件。例如:在現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)三段式加熱爐中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)灰度圖像實(shí)時(shí)采集和進(jìn)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(chǎng)監(jiān)測(cè)工程系統(tǒng)等。關(guān)于紅外比色測(cè)溫方法所采取的最佳匹配雙波長組合的方法;同時(shí)采用三種濾波方法來降低周圍環(huán)境和熱點(diǎn)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(shí)，相關(guān)論文已有介紹。本論文重點(diǎn)詳細(xì)介紹了幾種