如何在1500℃高温钢铁轧线，实现±1mm钢坯宽度高速在线测量？【非接触检测方案】

1. 基于钢坯的基本结构与技术要求

想象一下，1500℃的高温钢坯，就像一块刚从炉子里取出的、通体炽热发光的巨大“铁块”。在钢铁生产线上，我们需要把这种钢坯轧制成各种规格的钢板或型材。在这个过程中，精确测量它的宽度是至关重要的一步。

从钢坯的结构来看，它通常是矩形或近似矩形的截面，我们主要关注其横向的尺寸，也就是宽度。这个宽度并非一成不变，在高温轧制过程中，可能会发生轻微的尺寸波动甚至变形。

在技术要求上，测量1500℃高温钢坯的宽度，就好比在挑战一项“不可能的任务”，主要有以下几个难点：

• 高精度要求： 我们的目标是实现±1毫米的测量精度。这在高温、高速移动的工业现场，就像在晃动的船上用皮尺测量一个快速移动的物体，需要极高的测量技术和设备稳定性。但为了保证最终钢材产品的尺寸合格，这个精度是必须达到的。

• 极端高温环境： 钢坯高达1500℃，其周围环境温度也会非常高。传感器必须能够在这种严苛的热辐射环境下稳定工作，或者有非常可靠的冷却防护措施，否则就像把普通电子设备放在火炉旁边一样，会迅速损坏。

• 抗干扰能力： 高温钢坯自身会发出强烈的可见光和红外辐射，这会干扰光学测量。同时，生产线上常伴有蒸汽、水雾、氧化铁皮灰尘等，这些都会阻碍传感器的视线或影响激光信号的传输。此外，钢坯表面快速氧化导致的反射不均也是一大挑战。

• 实时性要求： 钢坯在生产线上是连续高速移动的，因此测量系统必须能够实时、快速地给出测量结果，以便生产线能够及时调整轧制参数，确保产品质量和生产效率。

2. 针对钢坯的相关技术标准简介

在钢坯的生产和加工过程中，为了保证最终产品的质量和工艺的稳定，我们需要对钢坯的多个参数进行监测。这些监测参数的定义和评价方法都有相应的行业标准来规范。

• 钢坯宽度： 这是最核心的尺寸参数，指钢坯横截面两个相对侧面之间的直线距离。它的评价通常涉及测量多个点的宽度，然后计算平均值、最大值、最小值，以及整个宽度的波动范围，以此来判断钢坯是否在允许的尺寸公差之内。

• 钢坯长度： 指钢坯沿轧制方向的尺寸。在生产线上，通常会关注钢坯的总长，以及头部和尾部的切除长度，以优化切割方案，减少材料浪费。

• 钢坯厚度： 指钢坯横截面两个相对上下表面之间的距离。与宽度类似，也需要对多个点的厚度进行测量，并评估其均匀性，确保轧制过程的稳定。

• 钢坯温度： 钢坯温度是轧制工艺中非常关键的参数，直接影响材料的塑性和变形能力。通常采用非接触式红外测温仪进行测量，评价内容包括钢坯头部、中部、尾部的温度，以及整个钢坯的温度均匀性。

• 钢坯表面质量： 监测钢坯表面是否存在裂纹、夹杂、凹坑或划痕等缺陷。这通常需要借助专门的视觉检测系统或涡流探伤设备，通过识别缺陷的类型、尺寸和分布来评价钢坯的表面质量。

• 钢坯形状： 评估钢坯的横截面形状是否符合设计要求，例如是否存在明显的鼓肚、凹陷或扭曲。这通常通过激光轮廓仪或视觉系统获取钢坯的横截面数据进行分析。

这些参数的精确监测和评价，都是为了确保后续的轧制和加工工艺能够稳定进行，并最终生产出符合客户需求的高质量钢材产品。

3. 实时监测/检测技术方法

1. 市面上各种相关技术方案

在测量1500℃高温钢坯宽度这种极具挑战性的工业环境中，市面上发展出了多种非接触式测量技术。这些技术各有特点，就像是针对不同“战场”环境和“情报收集”任务，装备了不同的“侦察兵”。

激光脉冲测距或相位法激光测距

这种技术就像你手持一把能瞬间发出并接收光的“尺子”，通过光速的精确性来测量距离。

工作原理和物理基础：激光测距传感器会发射一束高度集中的激光（通常是短暂的脉冲激光或经过特定频率调制的连续激光）到目标物体表面，然后接收从物体表面反射回来的激光。传感器会精确计算从激光发射到接收所花费的“往返”时间（即飞行时间，TOF），或者发射光与接收光之间的相位差。

• 飞行时间法（Time of Flight, TOF）： 这是最直观的一种方法。传感器发出一束激光脉冲，当脉冲碰到钢坯表面并反射回来时，传感器会测量这个从发射到接收的精确时间。由于光速（c）是一个已知且恒定的值（在空气中约3 x 10^8米/秒），所以物体与传感器之间的距离（L）就可以通过简单的公式计算出来： L = (c * t) / 2 其中，t 是激光脉冲从发射到接收的总飞行时间。 这就像你对着远处的山谷大喊一声，然后通过声音从你传到山壁再返回的时间来估算你与山壁的距离。激光测距的原理类似，但使用的是光，速度更快，因此能达到更高的测量精度和更长的测量距离。

• 相位法： 这种方法更像是一种对飞行时间法的“精细化”升级，主要用于中短距离内实现更高的测量精度。传感器发射的是一个经过特定频率（f）调制的连续激光束，然后接收反射回来的激光。通过比较发射信号和接收信号之间的相位差（φ，即两个波形“错位”的程度），来计算距离。因为一个完整的波长代表一段距离，相位差可以精确到波长的很小一部分，所以可以达到非常高的精度。其距离计算公式为： L = (c * φ) / (4 * π * f) 其中，c 是光速，φ 是发射光和接收光之间的相位差，f 是激光的调制频率。 这好比你和朋友分别摇动两根绷紧的绳子，如果你能精确测量出你们摇动频率和波形错开的程度，就能精确地知道两根绳子之间的距离。

核心性能参数的典型范围：* 测量范围：这类传感器能够实现从几厘米到数百米甚至上千米的长距离测量。* 精度：激光测量精度一般为±1毫米至数毫米，某些高端产品甚至可以达到亚毫米级精度。* 响应时间/测量频率：具有高测量频率，从几十赫兹到几百赫兹不等，能够满足高速生产线的实时监测需求。

技术方案的优缺点：* 优点： * 长距离高精度测量： 能够在较远的距离上保持高精度，这使得传感器可以安装在远离1500℃高温钢坯的位置，有效减少热辐射的影响，从而延长设备的使用寿命。 * 强大的抗环境光干扰能力： 由于通常采用特定波长的激光、结合脉冲调制和窄带滤波技术，传感器能够有效识别并滤除背景环境光（包括太阳光和钢坯自身发出的强辐射）的干扰，确保在恶劣光照条件下也能稳定测量。 * 对目标表面特性适应性好： 即使钢坯表面有氧化皮、颜色不均或反射率变化（如深色表面），这类传感器也能稳定地接收反射信号并进行测量，因为它主要依赖于激光的反射和飞行时间。 * 非接触式测量： 传感器不与钢坯直接接触，避免了机械磨损和对生产线的干预。* 缺点： * 成本相对较高： 高精度、长距离的激光测距传感器，由于其精密的光学和电子元件，成本通常高于其他一些测量原理的设备。 * 对介质衰减敏感： 如果测量路径上有浓密的蒸汽、灰尘或水雾，激光束可能会发生散射和衰减，导致信号强度减弱，从而影响测量精度或造成信号丢失。

激光三角测量法

这种技术就像是一个拥有“斜眼看世界”能力的精密尺子，它不是直接测量长度，而是通过“斜着看”物体表面的起伏来绘制出详细的轮廓。

工作原理和物理基础：激光三角测量法发射一道激光点或激光线束，以一个已知的固定角度照射到被测钢坯表面。在传感器内部，一个高分辨率的接收器（通常是CCD或CMOS图像传感器）会从另一个已知的、与发射器呈一定夹角的角度来捕获激光点在物体表面形成的反射光。当钢坯表面（例如它的边缘）位置发生变化时，反射光点在接收器上的成像位置也会随之移动。通过精确测量这个图像位置的变化，并结合传感器内部发射器、接收器和基线之间的几何关系（即三角关系），就能计算出物体表面的精确距离或轮廓。其核心物理基础是三角几何原理和光的直线传播。

核心性能参数的典型范围：* 测量范围：通常为几十毫米至数百毫米，属于近距离高精度测量。若要测量大尺寸（如钢坯宽度），通常需要组合多个传感器或采用扫描方式。* 重复精度：非常高，重复精度可达到微米级甚至亚微米级。* 采样频率：极高，可达几千赫兹甚至几万赫兹，能快速获取详细的轮廓数据。

技术方案的优缺点：* 优点： * 超高精度和分辨率： 能够实现极高的重复精度和分辨率，非常适合获取物体表面精细的轮廓信息和微小细节。 * 细节捕捉能力强： 可以精确捕捉物体表面的微小起伏和细节变化，对于检测边缘形变等非常有效。 * 结构紧凑： 传感器通常体积较小，便于集成到空间有限的现有系统中。* 缺点： * 测量距离较短： 无法实现远距离测量，传感器需要安装在靠近钢坯的位置，这使其面临极严峻的高温挑战，需要更复杂的冷却和防护。 * 易受环境干扰： 对蒸汽、水雾、灰尘和环境光（包括钢坯自身辐射）比较敏感，这些因素会散射或阻挡激光，影响接收信号的质量和测量精度。 * 视线要求高： 传感器与被测物体之间必须保持清晰无遮挡的视线。

基于视觉和特殊照明的光学测量

这就像是一个拥有“智慧之眼”的“检察官”，它不只是拍下照片，还能通过“分析照片”来找出关键的边界信息。

工作原理和物理基础：这种测量系统使用高分辨率的工业CCD摄像机（或CMOS相机）来连续捕获钢坯通过测量区域的图像。为了在高温、高亮度的环境中清晰地勾勒出钢坯的边缘，通常会配合特殊设计的照明系统。例如，使用背光照明，让钢坯的边缘形成鲜明的剪影；或者使用强前置照明，配合特定角度，增强钢坯边缘与背景的对比度。捕获的图像会被传输到高性能的图像处理单元，通过复杂的图像识别和处理算法（例如各种边缘检测算法，如Sobel、Canny算子等）来精确识别钢坯两侧的像素边缘坐标。然后，利用已知的像素与实际尺寸的转换关系，实时计算出钢坯的宽度。其核心物理基础是光学成像原理和数字图像处理技术。

核心性能参数的典型范围：* 测量范围：通常可以覆盖主流的钢坯宽度范围，例如0.5米至2.5米。* 测量精度：宽度测量精度通常为亚毫米级到数毫米。* 测量频率：具有高刷新率，能够实现实时在线测量。

技术方案的优缺点：* 优点： * 非接触式测量： 不与钢坯直接接触，避免了机械磨损。 * 精度高： 通过高分辨率相机和先进的图像处理算法，能够实现毫米级甚至更高的测量精度。 * 信息丰富： 除了宽度数据，还可以通过图像分析获取钢坯的形状、边缘缺陷等更多有价值的信息。 * 抗干扰能力（通过算法）： 专用算法可以在一定程度上滤除环境噪声和钢坯表面缺陷对边缘判断的影响。* 缺点： * 对照明条件依赖大： 需要精确控制照明系统，以在高温环境下获得清晰的边缘对比度。照明设备的维护和功耗是需要考量的因素。 * 高温防护要求高： 摄像机和照明设备都需要良好的散热和防护，以抵抗高温、蒸汽和灰尘的侵蚀。 * 系统复杂性： 涉及光学、图像采集、图像处理软件算法等多个专业领域，系统的集成和维护相对复杂。

红外线阵列或热像仪测量

这种技术就像一个“热感应专家”，它不是用眼睛看物体本身，而是通过“感受”物体散发的热量来判断其形状和边缘。

工作原理和物理基础：1500℃的高温钢坯自身会以红外辐射的形式向外散发大量的热量，就像一个巨大的红外“发光体”。红外线阵列传感器或红外热像仪专门设计用于感应和捕捉这些红外辐射。当传感器对着钢坯时，它会接收到来自钢坯不同位置的红外辐射强度。由于钢坯的边缘区域，其温度梯度（即钢坯内部温度高，向外逐渐冷却，与周围环境存在明显温差）会形成一个清晰的红外“边界”。系统通过识别这个温度梯度变化最大的区域，来精确确定钢坯的物理边缘位置。结合传感器预设的安装位置和视角，就能计算出钢坯的宽度。其核心物理基础是黑体辐射定律。根据普朗克定律，任何温度高于绝对零度的物体都会向外辐射电磁波，辐射强度与物体温度的四次方成正比（斯特藩-玻尔兹曼定律），且辐射峰值波长与温度成反比（维恩位移定律）。钢坯温度越高，其红外辐射越强，信号越容易被捕捉。B(λ, T) = (2hc^2 / λ^5) * (1 / (e^(hc/(λkT)) - 1))其中，B(λ, T)是辐射强度，h是普朗克常数，c是光速，λ是波长，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度。

核心性能参数的典型范围：* 测量范围：适用于常见的钢坯宽度测量。* 测量精度：测量精度可达到毫米级。* 响应时间：通常极快，能够实现实时测量。

技术方案的优缺点：* 优点： * 无需外部光源： 传感器依靠钢坯自身发出的红外辐射进行测量，不需要额外的照明设备，大大简化了系统配置和维护。 * 极佳的环境鲁棒性： 红外线对烟雾、蒸汽、水滴等介质的穿透性通常比可见光更好，因此在恶劣环境中（如轧线喷水冷却、大量蒸汽和烟雾）表现卓越，不易受干扰。 * 特别适用于极高温环境： 对于1400℃甚至更高温度的钢坯，红外辐射非常强烈且稳定，信号可靠性高。* 缺点： * 测量精度可能受表面发射率影响： 钢坯表面发射率的变化（如氧化程度、表面粗糙度）可能会对红外辐射强度产生影响，从而间接影响测量精度。 * 无法测量低温物体： 如果钢坯温度过低，红外辐射强度不足，则无法进行有效测量。 * 不提供表面轮廓信息： 主要用于边缘定位和宽度测量，难以获取钢坯的精细三维轮廓信息。

2. 市场主流品牌/产品对比

德国傲创

德国傲创在钢铁行业的测量领域具有较高的市场占有率。其IMS宽度及切头切尾测量仪采用基于高分辨率CCD摄像机和特殊照明的非接触式光学测量技术。该系统通过精确捕捉钢坯在通过测量区域时的侧面边缘，并利用专用算法处理图像数据，实时计算钢坯的宽度。它通常采用背光或强前置照明，以在高温环境下获得清晰的边缘对比度。德国傲创的优势在于技术成熟，提供长期稳定的高精度测量，其系统能够有效应对恶劣的工业环境，并常集成切头切尾优化功能，有助于减少材料浪费。其测量精度通常为 ±1毫米或更优，适用于最高1200°C的钢坯表面。

英国真尚有

英国真尚有LCJ系列激光测距传感器，最可能采用脉冲激光测距（Time-of-Flight）或相位法原理。它通过发射激光束并测量激光往返钢坯表面的飞行时间或相位变化来精确计算距离。英国真尚有LCJ系列激光测距传感器的测量范围从0.05米至500米，最高精度可达±1mm，测量速度高达 250Hz，支持实时在线监测。该系列传感器适用于重工业和户外应用，可以在深色表面进行测量，即使在有太阳辐射的室外应用中也是如此。该系列传感器可测量高达1550℃的钢坯表面，并保证测量的准确度。传感器由坚固的金属外壳构成，提供IP65级保护，可在-40℃至+60℃的环境温度下正常使用，并可配备冷却外壳以应对更高的环境温度。该系列传感器提供多种串行接口（RS232，RS485，RS422，SSI和USB）和高精度模拟输出（0.1%），以及两个可编程数字输出（DO1和DO2）。

美国阿美特克

美国阿美特克的LAND W-系列宽度测量仪，采用多点红外线阵列或红外热像仪技术。该系统通过感应钢坯自身发出的红外辐射，来检测高温钢坯的精确边缘位置。其内置算法能够识别温度梯度以确定边缘，并能有效排除烟雾、蒸汽和水的影响，实现高鲁棒性的宽度测量。美国阿美特克的优势在于对环境干扰（如蒸汽、烟雾、水）有卓越的鲁棒性，无需外部光源，这降低了维护成本和复杂性，尤其适用于1400℃以上的极高温环境。其W5型号的测量精度可达±1毫米。

日本基恩士

日本基恩士的LJ-V系列激光轮廓测量仪，作为宽度测量系统的核心技术组件，基于激光三角测量原理。它发射激光线束照射钢坯表面，接收器从不同角度捕获反射光点，通过三角几何原理计算出钢坯表面的精确轮廓数据。通过在宽度方向上配置至少两个激光轮廓仪，或一个扫描式轮廓仪，可以精确捕捉两侧边缘并计算宽度。日本基恩士的优势在于提供超高精度（重复精度最小至0.2微米）和高速测量能力（采样频率最高达64kHz），产品结构紧凑，易于集成到现有系统中，在工厂自动化和精密检测领域技术实力强劲。

瑞士艾比埃

瑞士艾比埃的热轧带钢宽度测量仪，采用先进的数字视觉技术和光学投影原理。该系统通过向测量区域投射特定图案或光束，并利用高分辨率工业相机捕获图像，结合图像处理算法精确识别并追踪热轧带钢的边缘。其算法能有效滤除蒸汽、水和表面反射的影响，提供稳定的测量结果。瑞士艾比埃作为全球知名的工业自动化公司，技术实力雄厚，提供全面的集成解决方案，产品可靠性高。其光学投影和视觉追踪技术在恶劣环境下表现出色，宽度测量精度通常为毫米级，覆盖广泛的带钢宽度。

3. 选择设备/传感器时需要重点关注的技术指标及选型建议

在为1500℃高温钢坯宽度测量选择合适的激光传感器时，就好比是为一艘要在恶劣海况下航行的船选择导航系统，我们需要关注的不仅仅是“能不能导航”，更是“能不能精准导航，以及能否抵抗风浪”。

测量精度

• 实际意义： 精度就像是测量工具的“刻度精细度”。±1毫米的精度意味着传感器测得的宽度，与钢坯的真实宽度之间的最大偏差不会超过1毫米。这个指标决定了你的测量结果有多“靠谱”。

• 对最终测量效果的影响： 直接关系到产品质量。如果精度不够，测出来的宽度可能与实际情况有较大出入，导致后续的轧制工艺调整不准确，最终生产出来的钢材可能尺寸不达标，甚至需要报废，造成巨大损失。

• 选型建议： 你的目标是±1毫米，这是一个非常高的要求。所以，要选择厂家明确标示能在你实际工况（比如高温、有干扰）下达到这个精度的产品。不仅仅是实验室精度，更要关注实际应用精度。

测量范围

• 实际意义： 测量范围指的是传感器能有效测量的距离或者钢坯的宽度跨度。比如一个测距仪能测0.05米到500米，或者一个宽度仪能测500毫米到2500毫米。

• 对最终测量效果的影响： 如果测量范围太小，可能无法覆盖所有尺寸的钢坯，或者无法安装在足够远以避开高温的位置。

• 选型建议： 首先要清楚你产线上会遇到的钢坯最小和最大宽度是多少，以及传感器需要安装在距离钢坯多远的位置。确保你选择的传感器能完全覆盖这些尺寸和距离。

响应速度/测量频率

• 实际意义： 这就好比传感器的“反应速度”，它每秒能完成多少次测量并输出结果。比如250Hz就代表每秒能测量250次。

• 对最终测量效果的影响： 钢坯在生产线上是高速移动的，如果传感器“反应慢”，测量数据就会滞后，你可能无法及时发现钢坯宽度的瞬时变化，更别说实时调整轧机了，就好比你开高速公路，后视镜里的画面总是慢一拍，那很危险。

• 选型建议： 钢坯轧制速度越快，对测量频率的要求就越高。一般来说，为了实现实时在线控制，至少需要100Hz以上的测量频率。

工作温度与环境适应性

• 实际意义： 传感器自身能正常工作的环境温度范围，以及它在高温、灰尘、蒸汽、水雾、振动等恶劣工业环境下“生存”和“工作”的能力。

• 对最终测量效果的影响： 1500℃钢坯附近的环境温度可能非常高，如果传感器自身不耐高温，或者没有足够的防护，轻则测量漂移、寿命缩短，重则直接“罢工”损坏。灰尘和蒸汽就像是给传感器的“眼睛”蒙上了一层纱，让它“看不清”目标。

• 选型建议： 必须选择具备优异耐高温性能的传感器，或者配备高效的冷却防护装置（如水冷套、冷却罩和气幕）。同时，关注其防护等级（如IP65，意味着能防尘和防喷射水），以及抗振动和抗腐蚀能力。

抗光照干扰能力

• 实际意义： 指的是传感器在钢坯自身发出的强光和外部环境光（比如太阳光直射）下，仍然能准确测量而不受影响的能力。

• 对最终测量效果的影响： 钢坯在1500℃时会发出耀眼的红光，这就像一个巨大的“背景灯”，普通传感器可能会被“晃晕”，无法区分真正的激光信号和背景光，导致测量结果不准确甚至错误。

• 选型建议： 优先选择采用特定波长激光、窄带滤波技术或脉冲同步检测技术的传感器。这些技术能够有效抑制环境光干扰，确保在强光下也能稳定工作。如果采用的是红外热像仪，则原理上就对自身辐射有很强的抗干扰能力。

数据接口与集成能力

• 实际意义： 传感器如何与你工厂的中央控制系统（比如PLC或上位机）“对话”和“握手”。比如，它支持RS232、RS485、以太网、模拟量输出等接口。

• 对最终测量效果的影响： 良好的接口兼容性就像是设备之间的“通用语言”，能大大简化系统集成，让测量数据方便地传输到控制系统，实现自动化控制。如果接口不兼容，可能需要额外开发，增加成本和复杂性。

• 选型建议： 选择提供多种标准接口的传感器，以便于与你现有的自动化系统无缝对接，减少集成难度。

4. 实际应用中可能遇到的问题和相应解决建议

即使选择了再好的传感器，在实际的高温钢坯测量现场，总会遇到一些意想不到的“捣乱分子”。提前了解这些问题，就像是给你的“探路者”准备好了各种应急工具。

问题1：高温辐射干扰

• 原因： 1500℃的钢坯就像一个超级大灯泡，自身会发出极其强烈的可见光和红外辐射。这些光线可能会被传感器接收器误认为是它自己发出的激光信号，就像在嘈杂的环境中，你的耳朵听不清别人说的话一样。

• 影响： 测量数据会变得非常不稳定，忽高忽低，精度大大下降，甚至完全无法正常测量。

• 解决方案：

  • 光学滤波“遮光罩”： 给传感器戴上一个“特殊眼镜”——窄带滤光片。这种滤光片非常“挑剔”，它只允许传感器自己发出的激光波长的光通过，而把钢坯发出的其他波长的辐射光大部分都“挡在外面”。

  • 脉冲同步“耳语”： 让激光不是持续发光，而是像“滴答”一样发出短暂的脉冲，并且接收器只在激光脉冲“回来”的那个瞬间才“睁开眼睛”接收信号，与发射端精确同步。这样，钢坯发出的持续辐射就很难“蒙混过关”了。

  • 选择红外原理： 如果采用红外热像仪技术，它本身就是依靠钢坯自身辐射来工作的，反而不受这种“干扰”影响，因为这就是它的“信号源”。

问题2：蒸汽、水雾和灰尘遮挡

• 原因： 钢坯在轧制过程中，为了冷却会喷水，产生大量蒸汽；同时，氧化铁皮脱落会产生灰尘。这些悬浮颗粒就像一片“迷雾”或“沙尘暴”，阻碍了激光束或摄像头的视线。

• 影响： 激光信号被散射和衰减，到达接收器的能量变弱，就像手电筒的光穿透浓雾一样模糊。视觉系统则会看到模糊不清的图像，导致测量不准确或信号中断。

• 解决方案：

  • 气幕或风幕“清洁工”： 在传感器光学窗口前设置一个“气帘”装置，不断地向外吹出清洁的压缩空气，形成一道“气墙”。这道气墙能有效地将灰尘、蒸汽、水雾等“吹走”，保持传感器“眼睛”的清洁。

  • 高防护等级： 选择IP65（或更高）防护等级的传感器。这意味着传感器内部是密封的，可以有效防止灰尘进入和抵御喷射水。

  • 优化安装位置： 尽量将传感器安装在蒸汽、水雾和灰尘相对较少的区域，或者选择更长的测量距离，避开最浓密的干扰区。

  • 利用原理优势： 红外热像仪技术因其波长特性，对蒸汽和烟雾的穿透性相对较好，受影响程度较小。

问题3：钢坯表面氧化、反光不均

• 原因： 高温钢坯表面会迅速氧化，形成一层不均匀的氧化铁皮。这导致钢坯表面粗糙度、颜色和反射率各不相同，有的地方可能很光滑反光好，有的地方则暗淡无光。甚至可能出现局部水膜或油污。

• 影响： 激光打到这些不均匀的表面上，反射回来的信号可能忽强忽弱，甚至反射不回来。这会导致传感器接收到的回波信号不稳定、弱，从而影响测量精度。

• 解决方案：

  • 高动态范围接收器： 传感器内部的接收器应该具备很高的“感光能力”，既能接收很强的反射信号，也能“捕捉”到很弱的反射信号，就像一个能同时拍清亮处和暗处细节的相机。

  • 智能信号处理算法： 采用先进的滤波和信号增强算法。即使接收到的信号很微弱或不稳定，也能通过复杂的计算从中提取出有效信息，去除噪声。

  • 适应性强的激光光源： 例如，英国真尚有的LCJ系列就声称能在深色表面（低反射率）上进行测量，这说明其光源和接收器对反射率变化有较好的适应性。

  • 多点或线扫描技术： 通过获取钢坯多个测量点或整个轮廓的数据，即使局部反射不好导致个别数据缺失，也可以通过其他有效数据点进行补偿、插值或综合判断，从而得到稳定的宽度。

问题4：设备过热

• 原因： 传感器安装在靠近1500℃钢坯的区域，周围环境温度会非常高，可能超出传感器自身设计的工作温度范围。持续高温会导致传感器内部的电子元件过热，性能下降，甚至永久性损坏。

• 影响： 测量数据会发生漂移（不准），稳定性变差，传感器的使用寿命也会大大缩短。

• 解决方案：

  • 冷却外壳/水冷系统： 这是最常见的解决方案。为传感器专门设计一个“防暑降温的房子”，通过通入冷却水或压缩空气，不断带走传感器工作产生的热量和环境传递过来的热量，将传感器内部温度保持在安全的工作范围内。

  • 远距离安装： 尽可能将传感器安装在距离钢坯较远、环境温度相对较低的位置。

  • 隔热防护： 在传感器与高温钢坯之间设置物理隔热屏障，减少热辐射直接作用于传感器。

5. 应用案例分享

• 钢铁行业热轧线： 在热轧钢板或带钢的生产线上，高温钢坯在进入轧机前，需精确测量其宽度，以便轧机系统能够实时调整辊缝，确保轧制出的产品尺寸精准，提高成品率并降低废品。例如，采用英国真尚有LCJ系列激光测距传感器，可以实现对高温钢坯的精确非接触测量。

• 连铸连轧生产线： 在钢水通过连铸机形成钢坯后，直接进入轧制工序。在此过程中，对高温连铸坯的宽度进行在线测量，可以优化切割方案，并为后续的初轧或精轧提供准确的尺寸反馈，保证工艺的顺畅。

• 钢管生产预处理： 在无缝钢管的制造过程中，对加热后的管坯进行直径或宽度测量，以确保其几何尺寸均匀性，为后续的穿孔和轧制工序提供准确的原始数据，避免加工缺陷。

• 特种合金锻造： 对于一些高温特种合金的锻造，需要在高温炉中取出并进行快速塑性加工。此时，对加热后的合金坯料进行实时尺寸监测，能够指导锻压设备进行精确调整，确保锻件的初始尺寸符合要求，提高锻件的合格率。