用比色輻射法測(cè)溫裝置測(cè)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(cè)溫裝置測(cè)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(cè)溫裝置的測(cè)量原理，并進(jìn)行了大鍛件始鍛溫度的對(duì)比測(cè)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(cè)溫法

控制大型鍛件的始鍛溫度和準(zhǔn)確掌握鍛造過(guò)程中的表面溫度，對(duì)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(lái)把握。對(duì)于有著豐富生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的工人師傅來(lái)說(shuō)，雖然憑著目測(cè)基本上也可做到八九不離十，但是，隨著市場(chǎng)對(duì)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(cè)的測(cè)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(cè)溫儀測(cè)量大鍛件溫度的，但是由于受到氧化皮的干擾，測(cè)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(cè)溫裝置。該裝置不僅要解決上面的所有問(wèn)題，還可以對(duì)加熱爐進(jìn)行監(jiān)控。準(zhǔn)確的溫度測(cè)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(cè)量系統(tǒng)，它的測(cè)量原理見(jiàn)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(guò)探測(cè)兩個(gè)臨近波段λ1和λ2的能量進(jìn)行比較來(lái)獲得溫度值，這兩個(gè)波段的光學(xué)特性非常相似。這樣測(cè)量的溫度值與能量比值有關(guān)，而與每個(gè)探測(cè)器探測(cè)的能量的大小無(wú)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(lèi)干擾因素對(duì)測(cè)量的影響，保證了測(cè)量的穩(wěn)定性。因此，它有可能適合用于大鍛件溫度測(cè)量和大鍛件鍛造過(guò)程的監(jiān)控。

德國(guó)的LUMASENSE技術(shù)公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了這類(lèi)產(chǎn)品，并廣泛用于德國(guó)鑄鍛件行業(yè)。

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

由專(zhuān)業(yè)人員將普通紅外測(cè)溫儀和比色輻射計(jì)同時(shí)架設(shè)在鍛件出爐位置對(duì)大鍛件的出爐端面表面溫度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)比兩種裝置的測(cè)量穩(wěn)定性。同時(shí)通過(guò)已知的爐子長(zhǎng)時(shí)間保溫溫度來(lái)了解兩種測(cè)量的相對(duì)準(zhǔn)確性。測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。

通過(guò)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(cè)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(cè)量過(guò)程中，普通紅外測(cè)溫儀還需要在測(cè)試過(guò)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(cè)。但是，我們對(duì)大鍛件鍛造過(guò)程測(cè)溫裝置的準(zhǔn)確性不能以一個(gè)或幾個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)來(lái)判定，必需對(duì)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(cè)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(duì)校正。我們目前還沒(méi)有準(zhǔn)備好終鍛溫度的測(cè)試環(huán)境，因?yàn)榻K鍛溫度的測(cè)試無(wú)法像始鍛溫度那樣，通過(guò)加熱保溫，與爐子熱電偶測(cè)得的溫度進(jìn)行對(duì)比，但我們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬爐進(jìn)行終鍛溫度的模擬測(cè)試。因此，對(duì)該儀器測(cè)量原理和使用條件的研究還將進(jìn)一步進(jìn)行。

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

［1］呂亞臣，任運(yùn)來(lái)，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