紅外成像技術(shù)在熱軋輥表面溫度場檢測中的應(yīng)用

崔籍升 田井新

武鋼有限公司檢修中心 湖北武漢 430080

1 軋輥在機(jī)溫度對使用壽命的影響

現(xiàn)代軋機(jī)軋制速度高、功率大，其中一部分能量將引起軋機(jī)軋件和軋輥的溫度升高。如果軋輥溫度過高，軋鋼時(shí)軋輥在軋制應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用下，容易引起軋輥工作層的剝落、龜裂，造成軋輥掉皮、熱凸度加大等缺陷，從而增加換輥次數(shù)，板形也不易控制。所以軋機(jī)都有冷卻系統(tǒng)，降低輥面溫度，但是溫度控制的如何，冷卻系統(tǒng)是否讓整個(gè)輥面溫度都均勻冷卻，目前沒有系統(tǒng)的檢測過。只是單方保障冷卻系統(tǒng)工作正常，很少考慮軋輥冷卻的效果怎么樣，是否局部溫度高現(xiàn)象。將紅外熱成像技術(shù)應(yīng)用于檢測熱軋輥表面溫度，可以判斷軋輥表面溫度場的分布，從而判斷軋輥的冷卻狀況，通過改善冷卻系統(tǒng)讓工作溫度得到有效的控制，減少換輥次數(shù)，提高工作輥的利用率[1]。

2 紅外成像技術(shù)在軋輥表面溫度檢測中的應(yīng)用

2.1 檢測方法與步驟

① 軋輥抽出后放在現(xiàn)場30分鐘后進(jìn)行紅外檢測。

② 調(diào)整儀器參數(shù)，開始對每根工作輥入口側(cè)和出口側(cè)進(jìn)行檢測，記錄每次檢測部位。

③ 利用軟件進(jìn)行分析，找出工作輥表面最高溫度。

2.2 檢測實(shí)例分析

對某熱軋廠軋輥進(jìn)行紅外測試，紅外圖及檢測數(shù)據(jù)如表1：

軋機(jī)工作輥冷卻后要求表面溫度小于60℃，從表1數(shù)據(jù)看 F1軋機(jī)工作輥入口側(cè)最高溫度63．9℃，說明冷卻情況較差；

3 紅外成像儀檢測軋輥表面溫度產(chǎn)生誤差的原因分析

在應(yīng)用紅外成像儀對熱軋輥表面溫度場進(jìn)行檢測的過程中，發(fā)現(xiàn)檢測溫度值與使用接觸式測溫儀檢測的結(jié)果有較大差別。主要原因是物體反射外界輻射的能力與其自身的材質(zhì)、表面粗糙度有直接的關(guān)系，物體表面越光滑，反射熱輻射的能力就越小。由于生產(chǎn)工藝需要，軋輥表面經(jīng)過了車床加工，表面粗糙度較低，這就導(dǎo)致了經(jīng)紅外成像檢測的溫度值小于軋輥實(shí)際溫度值的情況產(chǎn)生[2]。

4 消除紅外成像儀檢測軋輥表面溫度誤差的方法

由于同一根軋輥表面粗糙度、材質(zhì)均是基本穩(wěn)定的，即使用紅外成像儀檢測產(chǎn)生的誤差也是基本穩(wěn)定的。如果在大氣溫度、相對濕度、測量距離等參數(shù)不變的前提下，調(diào)整“輻射率”參數(shù)來修正物體表面粗糙度對反射能量的影響，使儀器得到接近于實(shí)際溫度的測試結(jié)果，如表2：

從表6中的溫度數(shù)據(jù)可以看出，紅外成像儀檢測的軋輥水平母線上的點(diǎn)的溫度值與接觸式測溫儀測得的溫度偏差較小。而離水平母線較遠(yuǎn)的點(diǎn)的溫度值與接觸式測溫儀測得的溫度偏差較大。說明對于光滑表面，應(yīng)用紅外成像儀拍攝時(shí)應(yīng)盡量垂直于物體表面，才能減少溫度測量誤差[3]。

5 結(jié)語

（1）對于具有光滑表面的物體應(yīng)用紅外成像儀檢測溫度時(shí)，可能造成較大的測量誤差。應(yīng)同時(shí)采取其它手段進(jìn)行實(shí)際溫度值的檢測和對比。

（2）可以利用修改紅外成像儀的“輻射率”參數(shù)，得出接近光滑表面物體實(shí)際溫度值的檢測結(jié)果。具體到熱軋工作輥，輻射率設(shè)定值為0．4左右。

（3）若要使用以上方法檢測光滑表面物體的溫度值，要盡可能使紅外成像儀正對測點(diǎn)進(jìn)行拍攝，以減小誤差。

表1 各機(jī)架軋輥?zhàn)罡邷囟冉y(tǒng)計(jì)單位：℃

表2 設(shè)定輻射率為0.4時(shí)紅外成像儀與接觸式測溫儀溫度對比