[发明专利]用于喷雾热处理的红外实时测温系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测温系统及测温方法，具体涉及一种大型轧辊旋转喷雾热处理时所用的红外测温系统及测温方法。

背景技术

轧辊的机械性能是影响轧机的工作效率和轧辊使用寿命的主要因素。在轧辊材质一定的情况下，提高轧辊的机械性能，关键在于提高轧辊的热处理质量，而影响轧辊热处理质量的关键步骤在于对淬火过程中冷却速度的控制。一般来讲，在其他因素一定的情况下，冷却速度越快，得到的淬火组织晶粒就越细小，强度、硬度及耐磨性都越好，但是，如果冷却速度过快，则会导致轧辊内部应力过大，容易造成变形甚至开裂，导致工件报废。因此，在淬火过程中，对轧辊表面的温度进行实时检测具有非常重要的意义。

目前，轧辊淬火多采用喷雾淬火的冷却方式。所谓喷雾淬火是指利用喷嘴将高速流动的压缩空气与冷却介质混合，由于压缩空气的高速冲击作用使冷却液雾化，然后大量的雾粒高速地喷洒到高温待淬火的工件上，使工件快速冷却而完成淬火的技术。这种冷却方式具有冷却均匀、可控性强、冷却能力可调范围大等优点。

在喷雾淬火的过程中，常用的测温装置分为接触式测温装置和非接触式测温装置两种。接触式测温装置通常采用热电偶作为主要测温元件，热电偶与轧辊表面相接触，并通过屏蔽导线将测得的温度信号传递给温度记录系统。这种测温方法受雾气、水汽的影响小，测得的数据比较接近轧辊表面的真实温度，但是，在喷雾淬火的过程中，由于轧辊一直处于旋转状态，热电偶与轧辊之间不可避免的存在着相互摩擦，这样一方面会损伤轧辊表面，另一方面会磨损热电偶，生产成本比较高，因而应用比较少。非接触式测温方法通常采用红外测温仪作为主要测温部件，测温时，红外测温仪测量轧辊表面的辐射能，并通过普朗克公式及相关计算，得到轧辊表面的温度，这种测温方法与接触式测温方法相比，具有响应时间快、无磨损、安装方便等优点，因而应用更为广泛。

传统的红外测温仪包括激光发射器、光学系统、数据处理系统以及显示器。激光发射器发出的激光束通过红外测温仪前端的通光口发出，在被测量的物体上形成一个光斑，从而确定测量点的位置，此时红外测温仪的光学系统接收来自测量点的红外辐射能，红外测温仪的数据处理系统根据红外辐射能的大小计算出当前测量点的温度，并将该温度值显示到显示器上。在喷雾淬火的过程中，轧辊表面存在大量的水汽、雾气，同时轧辊表面不可避免的存在一层氧化皮，而传统的红外测温仪没有相应的抗干扰能力，因此，这些因素会对常规的测温过程有很大的干扰，造成测温结果混乱、与实际温度差距过大等问题，严重影响喷雾淬火过程的测温及控制过程，导致冷却速度过快或者过慢，进而引起轧辊热处理不达标，造成资源浪费以及经济损失。

在大型轧辊旋转喷雾淬火热处理过程中，需要不断调整喷雾淬火系统的风压和水压、风量和水量，整个过程的水雾浓度随空间和时间变化很大，而且由于环境条件影响，高温水蒸气上升到一定高度，又会凝结成水滴降落下来，混入产生的水雾环境中，轧辊表面一定距离内的水雾介质场非常不稳定，并且，轧辊热处理过程中，轧辊一直处在旋转运动状态，由于轧辊与支撑滚筒的接触作用，过程中存在周期性干扰信号，包括水膜的形成与流动和氧化铁皮的扩展与剥落，如果没有特殊的数字滤波技术，很难得到平滑的温度曲线。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种抗水雾干扰能力强、测温结果清晰准确的大型轧辊喷雾热处理红外实时测温系统及测温方法，以解决传统测温系统在喷雾淬火时容易受水汽、水雾、氧化皮等因素的干扰，造成测温结果混乱的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：

用于喷雾热处理的红外实时测温系统，包括红外测温仪、吹扫保护装置以及与红外测温仪通过屏蔽双绞线连接的上位机，上位机中包括记录时间和设定测温时间间隔时刻的计时模块、与计时模块相连的控制红外测温仪的测量控制模块、用于存储红外测温仪所测得的时刻－温度值的数据存储模块、用于比较红外测温仪测量的温度值大小并得出某一时刻的温度峰值的峰值运算模块、用于记录时刻－峰值数据的峰值记录模块、根据峰值记录模块中的时刻－峰值数据计算单位时间内温度峰值平均值的计算模块以及将计算模块的计算结果输出的显示模块；

所述吹扫保护装置安装在红外测温仪前端的通光口上，吹扫保护装置包括一压缩空气导流管，压缩空气导流管上设置有与压缩空气导流管内部连通的压缩空气接入管，压缩空气导流管的前端设置有与红外测温仪发射的红外光束对应的孔径大于红外测温仪所发射的红外光束直径的压缩空气集流出口。