用比色輻射法測溫裝置測量大鍛件表面溫度

齊作玉 翟 晶 徐文正

(1.上海重型機(jī)器廠有限公司，上海200240;2.上海騰向自動(dòng)化科技有限公司，上海200000)

用比色輻射法測溫裝置測量大鍛件表面溫度

齊作玉1翟 晶2徐文正1

(1.上海重型機(jī)器廠有限公司，上海200240;2.上海騰向自動(dòng)化科技有限公司，上海200000)

介紹了比色輻射法測溫裝置的測量原理，并進(jìn)行了大鍛件始鍛溫度的對比測量實(shí)驗(yàn)。初步結(jié)果表明它顯著排除氧化皮的干擾。

大鍛件;鍛造溫度;比色測溫法

控制大型鍛件的始鍛溫度和準(zhǔn)確掌握鍛造過程中的表面溫度，對控制大鍛件表面和內(nèi)部質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源等都是至關(guān)重要的。

傳統(tǒng)上，大鍛件一出爐，后面的溫度控制就是完全靠人的觀察來把握。對于有著豐富生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的工人師傅來說，雖然憑著目測基本上也可做到八九不離十，但是，隨著市場對大鍛件質(zhì)量要求的不斷提高，以及質(zhì)量保證體系建設(shè)的需要，僅憑人工目測的測溫方式是完全不能適應(yīng)現(xiàn)在的生產(chǎn)管理模式。

也有使用傳統(tǒng)紅外非接觸測溫儀測量大鍛件溫度的，但是由于受到氧化皮的干擾，測出的溫度有很大誤差。

因此，有必要尋找新型大鍛件非接觸測溫裝置。該裝置不僅要解決上面的所有問題，還可以對加熱爐進(jìn)行監(jiān)控。準(zhǔn)確的溫度測量裝置與細(xì)化優(yōu)化鍛造工藝相輔相成，可以用于構(gòu)建新一代大鍛件工藝與質(zhì)量控制系統(tǒng)［1］。

目前出現(xiàn)了一種比色輻射計(jì)配合全自動(dòng)的測量系統(tǒng)，它的測量原理見圖1。

圖1 比色輻射計(jì)原理圖Figure1 The principle of colorimetric thermometry

比色輻射計(jì)通過探測兩個(gè)臨近波段λ1和λ2的能量進(jìn)行比較來獲得溫度值，這兩個(gè)波段的光學(xué)特性非常相似。這樣測量的溫度值與能量比值有關(guān)，而與每個(gè)探測器探測的能量的大小無關(guān)。因?yàn)檫@兩個(gè)波段的光學(xué)特性相似，所以受到輻射率、環(huán)境等的影響也相似，從而避免了諸如氧化皮類干擾因素對測量的影響，保證了測量的穩(wěn)定性。因此，它有可能適合用于大鍛件溫度測量和大鍛件鍛造過程的監(jiān)控。

德國的LUMASENSE技術(shù)公司已經(jīng)開發(fā)了這類產(chǎn)品，并廣泛用于德國鑄鍛件行業(yè)。

為了進(jìn)一步了解這種測試方法和新裝置的先進(jìn)性，我們進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。

由專業(yè)人員將普通紅外測溫儀和比色輻射計(jì)同時(shí)架設(shè)在鍛件出爐位置對大鍛件的出爐端面表面溫度進(jìn)行測量，對比兩種裝置的測量穩(wěn)定性。同時(shí)通過已知的爐子長時(shí)間保溫溫度來了解兩種測量的相對準(zhǔn)確性。測量結(jié)果見表1。

通過表1可以得出以下結(jié)論:比色輻射計(jì)受工件表面氧化影響小;比色輻射計(jì)測量更加穩(wěn)定;比色輻射計(jì)更接近于真實(shí)值。并且在實(shí)際測量過程中，普通紅外測溫儀還需要在測試過程中進(jìn)行調(diào)整，而新裝置不需要調(diào)整，就像傻瓜相機(jī)，它便于普通人操作，或者可考慮采用結(jié)構(gòu)固定檢測。但是，我們對大鍛件鍛造過程測溫裝置的準(zhǔn)確性不能以一個(gè)或幾個(gè)溫度測量點(diǎn)來判定，必需對一個(gè)范圍和一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。另一方面，這種溫度儀像許多檢測儀器一樣，需要用標(biāo)準(zhǔn)試樣或標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境進(jìn)行比對校正。我們目前還沒有準(zhǔn)備好終鍛溫度的測試環(huán)境，因?yàn)榻K鍛溫度的測試無法像始鍛溫度那樣，通過加熱保溫，與爐子熱電偶測得的溫度進(jìn)行對比，但我們可以通過實(shí)驗(yàn)室模擬爐進(jìn)行終鍛溫度的模擬測試。因此，對該儀器測量原理和使用條件的研究還將進(jìn)一步進(jìn)行。

表1 測量結(jié)果Table1 The results of temperature measured

［1］呂亞臣，任運(yùn)來，齊作玉.構(gòu)建新一代大鍛件工藝與質(zhì)量控制系統(tǒng).大型鑄鍛件，2010(6):42－45.

編輯 龍禮建

The Measurement for Surface Temperature of Heavy Forgings with Colorimetric Thermometry

Qi Zuoyu，Zhai Jing，Xu Wenzheng

The principle of colorimetric thermometry is simply introduced and a comparison test for measuring the starting forging temperature of heavy forging surface has been performed． The result shows that the colorimetric thermometry can avoid the impact by oxidized skin．

heavy forging; forging temperature; colorimetric thermometry

TG316;O551.2

B

2011—03—01