鋁軋制工藝對(duì)鋁制造業(yè)至關(guān)重要，精確的溫度測量對(duì)于確保高質(zhì)量的產(chǎn)品產(chǎn)量和保護(hù)設(shè)備至關(guān)重要。該工藝通過冷軋、直接鑄造和連續(xù)鑄造等各種方法生產(chǎn)鋁卷，在確定材料的最終性能方面起著根本性的作用。

在此過程中，鋁板或鋁坯根據(jù)所需的材料特性進(jìn)行冷加工或熱加工。冷軋通過改變鋁的微觀結(jié)構(gòu)來增加鋁的強(qiáng)度和硬度，但也使材料更脆。相反，熱加工在 260°C 至 510°C 之間的溫度下進(jìn)行，具體取決于合金，通過防止加工硬化來保持鋁的延展性。當(dāng)鋁通過軋機(jī)時(shí)，其溫度會(huì)發(fā)生很大變化 – 從最初的預(yù)熱階段的 200°C 左右，進(jìn)入軋機(jī)時(shí)升至約 450°C，然后在離開時(shí)降至 100°C 以下。

這一過程中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一是鋁的精確溫度測量，特別是由于鋁的表面反射率高。鋁的發(fā)射率低，紅外光譜中的反射率高，因此很難用紅外熱像儀測量。尤其是拋光或光亮的鋁，其發(fā)射率非常低，對(duì)于長波長紅外設(shè)備來說，發(fā)射率通常在 0.02 到 0.1 之間。這種低發(fā)射率意味著與其他材料相比，鋁發(fā)射的紅外輻射非常少，這使得長波長紅外熱像儀難以提供準(zhǔn)確的溫度讀數(shù)。此外，鋁的發(fā)射率會(huì)隨溫度而變化，這進(jìn)一步增加了精確測量的復(fù)雜性。短波長紅外熱像儀通常具有更高的評(píng)估溫度范圍，通常與鋁加工中使用的溫度不兼容，因此不太適合這些應(yīng)用。

利用楔形效應(yīng)：克服紅外溫度測量中的發(fā)射率挑戰(zhàn)
解決溫度測量中發(fā)射率挑戰(zhàn)的一種有效方法是關(guān)注線圈形成楔形的點(diǎn)，從而為紅外輻射創(chuàng)建一個(gè)幾乎封閉的腔體。在這個(gè)楔形的最深處，腔體充當(dāng)虛擬黑體，發(fā)射率穩(wěn)定在 1 附近。這種方法稱為楔形法，對(duì)于測量拋光鋼帶的溫度特別有效，拋光鋼帶的發(fā)射率通常較低，約為 0.37。楔形自然形成在卷繞的鋼帶內(nèi)，使其成為準(zhǔn)確讀取溫度的最佳位置。

紅外熱成像中的楔形效應(yīng)解釋了為什么楔形結(jié)構(gòu)內(nèi)的表面比平面具有更高的表觀發(fā)射率。這種增加的發(fā)射率是由于楔形內(nèi)紅外輻射的多次反射，輻射從壁上反射，增強(qiáng)了吸收和重新發(fā)射的可能性。這個(gè)過程創(chuàng)造了一個(gè)非常接近完黑體的環(huán)境，無論材料的自然發(fā)射率如何，發(fā)射率都接近 0.998。這種現(xiàn)象顯著降低了發(fā)射率變化和背景輻射對(duì)溫度測量的影響。為了使楔形效應(yīng)有效，楔形的深度必須大大超過其開口。

Xi410 紅外熱像儀盡管是長波長設(shè)備，但可以自主利用楔形效應(yīng)。通過在 PIXConnect 軟件中配置感興趣區(qū)域 (ROI)，熱像儀可以準(zhǔn)確識(shí)別最高溫度，以捕獲鋁卷楔形內(nèi)的最高溫度。然后，Xi410 可以通過模擬輸出或數(shù)字接口將熱數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)娇删幊踢壿嬁刂破?(PLC)，確保實(shí)時(shí)精確可靠的溫度監(jiān)測。

實(shí)惠的溫度檢測

對(duì)于軋制高品質(zhì)產(chǎn)品而言，決定性的區(qū)別在于精確的溫度控制。如果精確保持所需的溫度，則可以確保產(chǎn)品質(zhì)量并避免對(duì)軋輥機(jī)架造成損壞。此應(yīng)用適用于軋制過程中卷取機(jī)或軋輥與產(chǎn)品之間使用的楔形測量技術(shù)，該技術(shù)消除了低溫和可變發(fā)射率帶來的挑戰(zhàn)，還消除了背景反射影響。這使制造商能夠?qū)嵤┻B續(xù)的過程溫度監(jiān)控。它確保系統(tǒng)在整個(gè)生產(chǎn)過程中持續(xù)跟蹤溫度變化，允許實(shí)時(shí)調(diào)整并支持記錄工藝和工具溫度，提供對(duì)生產(chǎn)過程的洞察，并實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制以進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，從而保持最佳條件并防止偏差。

任何 Optris 長波長相機(jī)都可以表現(xiàn)出楔形效應(yīng)，以準(zhǔn)確測量冷軋和卷取應(yīng)用中的帶鋼溫度。在此應(yīng)用中，Xi 系列的自主熱像儀提供了多種接口選項(xiàng)，使相機(jī)能夠輕松集成到新的或現(xiàn)有的過程控制系統(tǒng)中。與競爭對(duì)手的其他解決方案不同，在這個(gè)具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用中，無需特殊軟件或波長集，因?yàn)?Optris 紅外攝像機(jī)將以實(shí)惠的價(jià)格測量楔形效應(yīng)。