[發明專利]用于噴霧熱處理的紅外實時測溫系統及方法

有效

• 申請號: 201310364423.7
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103471720A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 張英杰;趙永龍;李江魁;吳春京;崔聰聰;王師
• 申請（專利權）人: 中鋼集團邢臺機械軋輥有限公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;B08B5/02
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張明月

技術領域

本發明涉及一種測溫系統及測溫方法，具體涉及一種大型軋輥旋轉噴霧熱處理時所用的紅外測溫系統及測溫方法。

背景技術

軋輥的機械性能是影響軋機的工作效率和軋輥使用壽命的主要因素。在軋輥材質一定的情況下，提高軋輥的機械性能，關鍵在于提高軋輥的熱處理質量，而影響軋輥熱處理質量的關鍵步驟在于對淬火過程中冷卻速度的控制。一般來講，在其他因素一定的情況下，冷卻速度越快，得到的淬火組織晶粒就越細小，強度、硬度及耐磨性都越好，但是，如果冷卻速度過快，則會導致軋輥內部應力過大，容易造成變形甚至開裂，導致工件報廢。因此，在淬火過程中，對軋輥表面的溫度進行實時檢測具有非常重要的意義。

目前，軋輥淬火多采用噴霧淬火的冷卻方式。所謂噴霧淬火是指利用噴嘴將高速流動的壓縮空氣與冷卻介質混合，由于壓縮空氣的高速沖擊作用使冷卻液霧化，然后大量的霧粒高速地噴灑到高溫待淬火的工件上，使工件快速冷卻而完成淬火的技術。這種冷卻方式具有冷卻均勻、可控性強、冷卻能力可調范圍大等優點。

在噴霧淬火的過程中，常用的測溫裝置分為接觸式測溫裝置和非接觸式測溫裝置兩種。接觸式測溫裝置通常采用熱電偶作為主要測溫元件，熱電偶與軋輥表面相接觸，并通過屏蔽導線將測得的溫度信號傳遞給溫度記錄系統。這種測溫方法受霧氣、水汽的影響小，測得的數據比較接近軋輥表面的真實溫度，但是，在噴霧淬火的過程中，由于軋輥一直處于旋轉狀態，熱電偶與軋輥之間不可避免的存在著相互摩擦，這樣一方面會損傷軋輥表面，另一方面會磨損熱電偶，生產成本比較高，因而應用比較少。非接觸式測溫方法通常采用紅外測溫儀作為主要測溫部件，測溫時，紅外測溫儀測量軋輥表面的輻射能，并通過普朗克公式及相關計算，得到軋輥表面的溫度，這種測溫方法與接觸式測溫方法相比，具有響應時間快、無磨損、安裝方便等優點，因而應用更為廣泛。

傳統的紅外測溫儀包括激光發射器、光學系統、數據處理系統以及顯示器。激光發射器發出的激光束通過紅外測溫儀前端的通光口發出，在被測量的物體上形成一個光斑，從而確定測量點的位置，此時紅外測溫儀的光學系統接收來自測量點的紅外輻射能，紅外測溫儀的數據處理系統根據紅外輻射能的大小計算出當前測量點的溫度，并將該溫度值顯示到顯示器上。在噴霧淬火的過程中，軋輥表面存在大量的水汽、霧氣，同時軋輥表面不可避免的存在一層氧化皮，而傳統的紅外測溫儀沒有相應的抗干擾能力，因此，這些因素會對常規的測溫過程有很大的干擾，造成測溫結果混亂、與實際溫度差距過大等問題，嚴重影響噴霧淬火過程的測溫及控制過程，導致冷卻速度過快或者過慢，進而引起軋輥熱處理不達標，造成資源浪費以及經濟損失。

在大型軋輥旋轉噴霧淬火熱處理過程中，需要不斷調整噴霧淬火系統的風壓和水壓、風量和水量，整個過程的水霧濃度隨空間和時間變化很大，而且由于環境條件影響，高溫水蒸氣上升到一定高度，又會凝結成水滴降落下來，混入產生的水霧環境中，軋輥表面一定距離內的水霧介質場非常不穩定，并且，軋輥熱處理過程中，軋輥一直處在旋轉運動狀態，由于軋輥與支撐滾筒的接觸作用，過程中存在周期性干擾信號，包括水膜的形成與流動和氧化鐵皮的擴展與剝落，如果沒有特殊的數字濾波技術，很難得到平滑的溫度曲線。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種抗水霧干擾能力強、測溫結果清晰準確的大型軋輥噴霧熱處理紅外實時測溫系統及測溫方法，以解決傳統測溫系統在噴霧淬火時容易受水汽、水霧、氧化皮等因素的干擾，造成測溫結果混亂的問題。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下：

用于噴霧熱處理的紅外實時測溫系統，包括紅外測溫儀、吹掃保護裝置以及與紅外測溫儀通過屏蔽雙絞線連接的上位機，上位機中包括記錄時間和設定測溫時間間隔時刻的計時模塊、與計時模塊相連的控制紅外測溫儀的測量控制模塊、用于存儲紅外測溫儀所測得的時刻－溫度值的數據存儲模塊、用于比較紅外測溫儀測量的溫度值大小并得出某一時刻的溫度峰值的峰值運算模塊、用于記錄時刻－峰值數據的峰值記錄模塊、根據峰值記錄模塊中的時刻－峰值數據計算單位時間內溫度峰值平均值的計算模塊以及將計算模塊的計算結果輸出的顯示模塊；

所述吹掃保護裝置安裝在紅外測溫儀前端的通光口上，吹掃保護裝置包括一壓縮空氣導流管，壓縮空氣導流管上設置有與壓縮空氣導流管內部連通的壓縮空氣接入管，壓縮空氣導流管的前端設置有與紅外測溫儀發射的紅外光束對應的孔徑大于紅外測溫儀所發射的紅外光束直徑的壓縮空氣集流出口。