CN103512669A - 一种铝合金融液温度的测量方法 - Google Patents

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一种铝合金融液温度的测量方法，由包括光学系统、红外辐射比色测温仪、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成，其特征是：通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度的原理；在测温时，保证铝合金融液不断扰动，使用红外辐射比色测温仪测温，在红外能量聚焦在红外辐射比色测温仪上并能变为相应的电信号，此信号经过放大器和信号处理电路，经过转换后转变为铝合金融液的温度值并显示输出。采用本方法不但解决了铝合金融液温度测量时使用的热电偶价格高、易损坏及测温滞后及红外测温存在工艺难点的问题，而且利用红外线测温的方法操作简单，造价低，并且可实现升温过程的实施监控。

Description

一种铝合金融液温度的测量方法
技术领域
本发明涉及冶金行业，尤其是一种铝合金融液温度的测量方法。
背景技术
目前国内外工频炉中铝液测温装置大部分采用热电偶加保护套管的形式，该形式存在以下问题：①工频炉测温热电偶采用的进口氮化硅专用保护套管较长，进口氮化硅专用保护套管受成形工艺影响，较难生产，因此价格昂贵。即便如此，在工频炉内铝液偏少时也不能测温，因此铝液温度测量在工艺控制中一直是一个工艺难点；②氮化硅陶瓷保护套管为硬脆材料，在使用过程中除渣时较易损坏；③热电偶测温时，由于铝液温度先传递到保护套管上，保护套管再传导到热电偶上，容易出现测温滞后的现象。理论上红外测温是直接把测温点打到铝液表面，具有及时准确地显示铝液温度的可能性。但是由于铝液为白亮材料，且铝液表面易生成氧化物，所以铝液红外测温尚无较好的解决办法。
发明内容
为了解决传统的铝合金融液温度测量时使用的热电偶价格高、易损坏及测温滞后及红外测温存在工艺难点的问题，本发明提供一种铝合金融液温度的测量方法，能够解决上述问题。
 本发明提供的解决问题的技术方案是：所述的一种铝合金融液温度的测量方法，包括光学系统、红外辐射比色测温仪、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成，其特征是：通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度的原理；在测温时，保证铝合金融液不断扰动，使用红外辐射比色测温仪测温，在红外能量聚焦在红外辐射比色测温仪上并能变为相应的电信号，此信号经过放大器和信号处理电路，经过转换后转变为铝合金融液的温度值并显示输出。
本发明的有益效果是：不但解决了铝合金融液温度测量时使用的热电偶价格高、易损坏及测温滞后及红外测温存在工艺难点的问题，而且利用红外线测温的方法操作简单，造价低，并且可实现升温过程的实施监控。
附图说明
 图1为二次验证升温过程温度的稳定性及准确性；图2为验证在保温范围内升降温过程温度变化；图3为初步验证升温过程温度的稳定性；图4为从断电关炉到重新启动需10min时曲线图；图5为从断电关炉到重新启动需3~6min时实际降温过程曲线。
具体实施方式
工作原理：通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。
铝合金融液温度的测量方法由光学系统、红外辐射比色测温仪、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在红外辐射比色测温仪上并转变为相应的电信号，该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值（发射率为一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在0~1之间）。
与传统的热电偶测量方法的对比：普通红外测温仪：温度范围为500~1100℃、响应
波长为1.0μｍ、光学分辨率为20：1。
红外辐射比色测温仪：型号为Marathon　FR1A、温度范围为500~1100℃、响应波长为1.0μｍ、光学分辨率为20:1。
（1）选用辐射比色测温仪，解决了因铝液表面白亮，而引起红外测温数据漂移的难题。
 （2）铝液表面的氧化物对信号的干扰问题：工频炉在静止状态因氧化物厚度不断增加，其测温不准确；工频炉在搅动状态，其表面的氧化物厚度基本维持不变，因此通过设定工频炉的功率，使铝液有一定的搅动，成功解决温度测量不准确的铝合金红外测温盲区。
（3）本方法对工频炉实现非接触式测温，使仪器经久耐用；红外测温装置简单实用，操作方便；温度测量深度能达到2m，完全能够满足客户要求，实现铝合金融液液温度的全程监控。
准确度的验证：如图1~图5，第1步，通过温度对比，确保其准确性。对比标准手持式热电偶（型号MCT-100K）、本方法的温度，检查是否一致；第2步，对本方法在保温状态的测量及控制进行验证。
数据的分析：经过对所采集的数据分析可知，首先，通过分析红外测温仪所测温度与标准手持式热电偶所测温度在不同的加热档位、状态数值的变化情况，可以确定使用红外测温仪后，能够达到：①升温过程的实时监控；②工艺范围内降温过程的监控（通过峰值保持的设定）；③实现工频炉熔炼工艺要求保温状态的自动控制。其中需要说明的是，铝液温度过低时（低于730℃），此时铝液表面发白，对红外测温仪的发射率有些影响，可能使温差达5~10℃，而且铝液温度越低影响将越大，但随着铝液温度升高，铝液表面的颜色会越来越红，对发射率的影响越来越小，在接近工艺温度范围时影响降至最低，红外测温仪所测温度与标准手持式热电偶的温差能控制在±3℃内。工频炉温度控制的关键是780℃以上进行热分析，以判断变质效果，红外测温仪可满足此范围的测量。
其次，通过对在保温状态取60、180、240、300ｓ等4种典型峰值保持时间进行验证，发现在峰值保持为300s时，每次保持时间实际降温约8℃，保温状态可降温约16℃，即保温状态自动控制符合《电炉及熔炼炉温度设定及校对规范》所设定的上下限温差值，对操作者能起到很好的辅助作用。
所以，利用本方法能够较好地应用于工频炉熔配铝液温度的测量控制。

Claims (1)

1.一种铝合金融液温度的测量方法，包括光学系统、红外辐射比色测温仪、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成，其特征是：通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度的原理；在测温时，保证铝合金融液不断扰动，使用红外辐射比色测温仪测温，在红外能量聚焦在红外辐射比色测温仪上并能变为相应的电信号，此信号经过放大器和信号处理电路，经过转换后转变为铝合金融液的温度值并显示输出。
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PB01 Publication
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