在钢铁冶金行业中，连铸工艺是将高温钢水直接凝固成钢坯的关键环节，其温度控制直接影响着铸坯质量和生产效率。传统的热电偶点测温方式已难以满足现代连铸工艺对全流程、可视化、高精度温度监测的需求。基于红外热成像技术的连铸钢坯温度监测系统，正成为冶金企业提升产品质量、优化工艺控制、降低生产成本的重要工具。

一、连铸工艺温度监测的挑战与需求

连铸过程中，钢水从中间包注入结晶器，经过二次冷却区冷却凝固，*终形成铸坯。这一过程中，温度控制贯穿始终：

浇注温度过高或过低，都会导致铸坯表面裂纹或内部夹杂物；

二次冷却强度不当，会造成凝固壳厚度不均匀，引发中心偏析或鼓肚缺陷；

铸坯表面缺陷如纵裂纹、横裂纹等，往往伴随局部温度异常；

设备运行状态如结晶器、导辊过热，若不及时发现，可能导致设备损坏或停机事故。

然而，传统的热电偶测温只能获取单点温度数据，无法呈现整个铸坯表面的温度分布场，也难以捕捉瞬时的温度异常。红外热成像系统凭借非接触、全视野、实时成像的优势，正在逐步替代传统测温方式，成为连铸工艺监测的“标配”。

二、系统组成与工作原理

连铸钢坯温度热成像监测系统主要由以下部分组成：

红外热成像仪：安装在连铸生产线关键工位（如结晶器出口、二冷区、切割前等），实时采集铸坯表面温度图像。

图像采集与处理单元：将热成像仪采集的模拟信号转化为数字图像，进行图像识别、网格划分、温度提取等处理。

数据分析与控制系统：将温度数据与连铸工艺参数（拉坯速度、冷却水量等）关联分析，生成温度场分布图，为工艺优化提供数据支撑。

可视化监控平台：以伪彩色热图形式直观显示铸坯温度分布，标注异常区域，并可与二级过程控制系统集成。

系统工作时，热成像仪以每秒数帧的速度连续采集铸坯表面温度图像，通过图像处理算法提取各节点的温度实测值，再结合传热模型在线预测铸坯内部温度场，实现对凝固过程的动态监控。

三、核心应用场景

1. 浇注过程温度监测

在中间包至结晶器的浇注过程中，系统实时监测钢水温度分布，确保钢水温度处于工艺窗口内。过高温度及时预警，防止铸坯表面裂纹；过低温度自动反馈，避免内部夹杂物或固化问题。

2. 结晶器出口温度监控

铸坯刚从结晶器出来时，凝固壳较薄，极易产生裂纹。热成像系统在此工位监测铸坯表面温度分布，发现局部过热或过冷区域，及时调整结晶器冷却参数。部分先进系统还可结合结晶器铜板热电偶数据，通过热成像技术将温度差值可视化，辅助识别纵裂纹等表面缺陷。

3. 二次冷却区动态优化

二次冷却是决定铸坯内部质量的关键环节。传统二冷配水多基于经验模型，难以适应钢种变化和工况波动。热成像系统在二冷区沿线布置多个测温点，实时监测铸坯表面温度，将实测温度反馈至动态配水模型，自动调整各段冷却水量，确保凝固壳厚度均匀。研究表明，通过传热系数的分段校核方法，可显著提高温度场预测精度，为二冷动态配水、凝固末端电磁搅拌等工艺提供可靠数据支撑。

4. 铸坯表面缺陷在线检测

铸坯表面裂纹、夹渣、气泡等缺陷，都会阻碍热能传输，导致缺陷部位温度偏低。热成像系统通过检测异常温度区域，结合图像分析技术，可自动识别和分类各类表面缺陷，早期发现、及时报警，避免缺陷坯流入后续工序。与人工目检相比，热成像检测不受氧化铁皮覆盖影响，识别更准确、直观。

5. 铸坯切割前温度均匀性控制

在火切机前，系统对即将切割的铸坯进行*终温度检测，确保整根铸坯温度分布均匀。若发现“黑印”或局部温度偏低，可追溯前序工艺参数，指导后续生产调整。

6. 设备运行状态监控

系统同时监测结晶器、导辊、喷嘴等关键设备的温度。导辊过热可能预示轴承损坏或润滑不良，喷嘴温度异常可能暗示堵塞或磨损，通过设备温度异常预警，实现预测性维护，减少非计划停机。

四、技术优势

与传统测温方式相比，连铸钢坯温度热成像监测系统具有显著优势：

对比维度 传统热电偶测温 红外热成像系统

测温方式 接触式，单点测量 非接触式，全场成像

空间连续性 不连续，只能获得点数据 连续，获得整个表面温度场

时间连续性 实时但单点 实时且全视野

缺陷识别能力 无法识别 可识别裂纹、夹渣等温度异常

工艺优化支持 有限 可为二冷配水、拉速调整提供数据支撑

设备适应性 传感器易磨损 适应高温、粉尘、振动环境

五、应用效益

在实际应用中，连铸钢坯温度热成像监测系统为企业带来多重价值：

质量提升：实时监测和优化温度控制，减少表面裂纹、内部偏析等缺陷，提高铸坯合格率。

能耗降低：通过精准的二冷配水，避免过度冷却，降低能源消耗。

漏钢预防：早期发现结晶器温度异常，为漏钢预报提供关键数据，保障生产安全。

工艺优化：积累的温度数据可用于建立钢种专用的温度控制模型，持续优化工艺参数。

设备寿命延长：通过设备温度监控，及时发现过热隐患，延长设备使用寿命。

结语

在钢铁行业智能化转型的浪潮中，连铸钢坯温度热成像监测系统正从“可选设备”转变为“标配装备”。它不仅为操作人员提供了直观的“眼睛”，更与自动控制系统深度融合，成为指导工艺优化的“大脑”。对于致力于提升产品质量、降低生产成本、实现精益生产的冶金企业而言，这套系统无疑是迈向智能连铸的重要一步。