紅外線測溫系統(tǒng)在礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈連續(xù)中頻熱處理中的應(yīng)用
我國生產(chǎn)礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈的企業(yè)對圓環(huán)鏈的熱處理多數(shù)采用中頻熱處理，加熱方式為連續(xù)式，而使用的中頻設(shè)備絕大部分是國產(chǎn)的，測溫問題一直得不到很好地解決，加熱溫度一般是用中頻電壓值代替，不但不直觀，而且很難實(shí)現(xiàn)對圓環(huán)鏈熱處理工藝的精確控制。中頻電源元件的老化、維修、更換等均可引起電參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致圓環(huán)鏈的實(shí)際加熱溫度發(fā)生變化，使圓環(huán)鏈熱處理后的力學(xué)性能不穩(wěn)定，甚至達(dá)不到質(zhì)量要求。圖1所示為由于圓環(huán)鏈實(shí)際淬火溫度不足，組織中存在大量未熔鐵素體塊的顯微照片。此照片取之于一個(gè)在力學(xué)性能試驗(yàn)中達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的鏈條斷環(huán)殘?bào)w。
總之，沒有溫度監(jiān)測，就無法將鋼的熱處理原理很好地運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去，就很難控制圓環(huán)鏈的產(chǎn)品質(zhì)量。溫度，反映了中頻感應(yīng)加熱中能量傳輸?shù)恼鎸?shí)情況，溫度監(jiān)測是保證圓環(huán)鏈連續(xù)中頻熱處理質(zhì)量的關(guān)鍵之一。
由于一切物體在0K以上都能發(fā)射出紅外線，其強(qiáng)度和該物體的溫度成正比。正是這一原理使紅外線輻射測溫成為目前世界上最流行和最先進(jìn)的無接觸測溫方法，被廣泛運(yùn)用于感應(yīng)加熱中，尤其對連續(xù)移動(dòng)物體的測溫十分方便。為了提高圓環(huán)鏈連續(xù)中頻熱處理的質(zhì)量，本文對圓環(huán)鏈連續(xù)中頻熱處理的紅外線測溫進(jìn)行了研究和應(yīng)用。
1 試驗(yàn)條件和方法
1．1圓環(huán)鏈用鋼和中頻試驗(yàn)設(shè)備
圓環(huán)鏈用鋼為25MnV及23MnNiMoCr54鏈條專用鋼。中頻試驗(yàn)設(shè)備為KGPS250—2.5型立式中頻爐。
1．2測溫范圍測溫儀表
根據(jù)圓環(huán)鏈熱處理后不同的力學(xué)性能要求，測溫范圍選在200℃～1100℃之間。
測溫儀表為WFH—602型紅外溫度計(jì)。它是一種固定安裝式單波段紅外輻射測溫儀表，主要由傳感器和顯示儀表兩部分組成。傳感器與顯示儀表通過連接電纜連接在一起。對于某一標(biāo)準(zhǔn)測量范圍，傳感器輸出信號(hào)符合統(tǒng)一分度表，儀表的測量量程符合工藝要求。該溫度計(jì)的特點(diǎn)是：測量精度為±0.8％T(￡=1)；響應(yīng)時(shí)間：傳感器輸出<5ms，顯示儀輸出<0.5S；發(fā)射率：￡=0.10～1.00可調(diào)，步進(jìn)值0.01。
該紅外溫度計(jì)在測量狀態(tài)下具有如下功能：瞬時(shí)值；平均值；最大值；最小值。另外該儀表還具有延遲功能，延遲時(shí)間設(shè)定值為2S、4S、6S、8S、10S。在具有延遲功能的情況下還可快速顯示被測目標(biāo)的溫度值。
溫度記錄儀為精度0.5級(jí)的EH 900—01記錄儀。
1．3測溫方法
為了便于操作者觀察，儀表安裝在熱處理機(jī)床進(jìn)鏈一側(cè)。鏈條的測溫點(diǎn)取在感應(yīng)器下端出口處第一個(gè)環(huán)的直邊中心位置。根據(jù)鏈條結(jié)構(gòu)是平環(huán)、立環(huán)相間的特點(diǎn)，為使鏈條測溫點(diǎn)保持連續(xù)，傳感器的位置設(shè)在與被測鏈條立環(huán)兩直邊所在平面成45°角的地方，如圖2所示。傳感器與被測鏈條的距離，取決于鏈條的直徑。通過傳感器調(diào)節(jié)手柄，調(diào)整傳感器的角度，使傳感器鏡頭中的十字架中心或中心圓環(huán)對準(zhǔn)測溫點(diǎn)。為防止環(huán)境信號(hào)干擾在儀表電源上配置了隔離變壓器、濾波器等。
1．4發(fā)射率e值的確定
將直徑為0.5mm的鎳鉻—鎳鋁熱電偶絲用電容儲(chǔ)能焊平行地焊在一個(gè)鏈環(huán)某一直邊的表面上作為熱端。在焊接前用砂紙把鏈環(huán)準(zhǔn)備焊接的表面部分打磨光亮，然后再用酒精棉球擦干凈。熱電偶的冷端直接接到3036型X—Y雙線記錄儀上。將鏈環(huán)通過電阻加熱的方法加熱到某一溫度，斷電后將熱電偶測得的鏈環(huán)真實(shí)溫度與紅外溫度計(jì)在同一位置測得的溫度對比，修正紅外溫度計(jì)的e值，使紅外溫度計(jì)的指示溫度與熱電偶測出的標(biāo)準(zhǔn)溫度一致。
2 試驗(yàn)結(jié)果及分析
鏈條經(jīng)中頻爐加熱后，紅外線溫度計(jì)即時(shí)顯示真實(shí)加熱溫度且溫度顯示連續(xù)；溫度值波動(dòng)范圍小，較規(guī)律。這是由于紅外線溫度計(jì)發(fā)射率e值的正確確定和采取了合理的測溫角度使溫度能夠真實(shí)地連續(xù)顯示；由于測溫系統(tǒng)設(shè)有防止環(huán)境信號(hào)干擾裝置，使顯示的溫度值波動(dòng)范圍小，而且較規(guī)律。
紅外線測溫系統(tǒng)應(yīng)用于生產(chǎn)后，圓環(huán)鏈熱處理后力學(xué)性能的合格率明顯提高。這是由于圓環(huán)鏈的加熱指示溫度與圓環(huán)鏈熱處理后力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果緊密聯(lián)系，容易使圓環(huán)鏈熱處理找到較佳的工藝參數(shù)，因而使圓環(huán)鏈熱處理后力學(xué)性能的合格率明顯提高。
3 結(jié)論
(1)圓環(huán)鏈連續(xù)中頻熱處理紅外線在線測溫系統(tǒng)的建立需要采取合理的測溫角度；測溫系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有防止環(huán)境信號(hào)干擾裝置；紅外線溫度計(jì)發(fā)射率e值需正確確定。
(2)圓環(huán)鏈連續(xù)中頻熱處理紅外線在線測溫系統(tǒng)的建立，完善了圓環(huán)鏈熱處理工藝的監(jiān)測和控制手段，實(shí)現(xiàn)了圓環(huán)鏈熱處理工藝的精確控制。
(3)圓環(huán)鏈連續(xù)中頻熱處理采用紅外線測溫后，圓環(huán)鏈熱處理后力學(xué)性能的合格率明顯提高，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
