紅外成像技術在熱軋輥表面溫度場檢測中的應用

崔籍升 田井新

武鋼有限公司檢修中心 湖北武漢 430080

1 軋輥在機溫度對使用壽命的影響

現(xiàn)代軋機軋制速度高、功率大，其中一部分能量將引起軋機軋件和軋輥的溫度升高。如果軋輥溫度過高，軋鋼時軋輥在軋制應力和熱應力的作用下，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。將紅外熱成像技術應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 紅外成像技術在軋輥表面溫度檢測中的應用

2.1 檢測方法與步驟

① 軋輥抽出后放在現(xiàn)場30分鐘后進行紅外檢測。

② 調整儀器參數(shù)，開始對每根工作輥入口側和出口側進行檢測，記錄每次檢測部位。

③ 利用軟件進行分析，找出工作輥表面最高溫度。

2.2 檢測實例分析

對某熱軋廠軋輥進行紅外測試，紅外圖及檢測數(shù)據(jù)如表1：

軋機工作輥冷卻后要求表面溫度小于60℃，從表1數(shù)據(jù)看 F1軋機工作輥入口側最高溫度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

在應用紅外成像儀對熱軋輥表面溫度場進行檢測的過程中，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、表面粗糙度有直接的關系，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，這就導致了經(jīng)紅外成像檢測的溫度值小于軋輥實際溫度值的情況產(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際溫度的測試結果，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。而離水平母線較遠的點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，應用紅外成像儀拍攝時應盡量垂直于物體表面，才能減少溫度測量誤差[3]。

5 結語

（1）對于具有光滑表面的物體應用紅外成像儀檢測溫度時，可能造成較大的測量誤差。應同時采取其它手段進行實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際溫度值的檢測結果。具體到熱軋工作輥，輻射率設定值為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進行拍攝，以減小誤差。

表1 各機架軋輥最高溫度統(tǒng)計單位：℃

表2 設定輻射率為0.4時紅外成像儀與接觸式測溫儀溫度對比