铝轧制过程中的无接触红外温度控制
利用楔形测量技术测量冷轧过程中的铝温度
铝轧制工艺红外温度测量面临的挑战
铝轧制工艺对铝制造业至关重要，精确的温度测量对于确保高质量的产品产量和保护设备至关重要。该工艺通过冷轧、直接铸造和连续铸造等各种方法生产铝卷，在确定材料的最终性能方面起着根本性的作用。
在此过程中，铝板或铝坯根据所需的材料特性进行冷加工或热加工。冷轧通过改变铝的微观结构来增加铝的强度和硬度，但也使材料更脆。相反，热加工在 260°C 至 510°C 之间的温度下进行，具体取决于合金，通过防止加工硬化来保持铝的延展性。当铝通过轧机时，其温度会发生很大变化 – 从最初的预热阶段的 200°C 左右，进入轧机时升至约 450°C，然后在离开时降至 100°C 以下。
这一过程中的关键挑战之一是铝的精确温度测量，特别是由于铝的表面反射率高。众所周知，铝的发射率低，红外光谱中的反射率高，因此很难用红外热像仪测量。尤其是抛光或光亮的铝，其发射率非常低，对于长波长红外设备来说，发射率通常在 0.02 到 0.1 之间。这种低发射率意味着与其他材料相比，铝发射的红外辐射非常少，这使得长波长红外热像仪难以提供准确的温度读数。此外，铝的发射率会随温度而变化，这进一步增加了精确测量的复杂性。短波长红外热像仪通常具有更高的评估温度范围，通常与铝加工中使用的温度不兼容，因此不太适合这些应用。
利用楔形效应：克服红外温度测量中的发射率挑战
解决温度测量中发射率挑战的一种有效方法是关注线圈形成楔形的点，从而为红外辐射创建一个几乎封闭的腔体。在这个楔形的最深处，腔体充当虚拟黑体，发射率稳定在 1 附近。这种方法称为楔形法，对于测量抛光钢带的温度特别有效，抛光钢带的发射率通常较低，约为 0.37。楔形自然形成在卷绕的钢带内，使其成为准确读取温度的最佳位置。
红外热成像中的楔形效应解释了为什么楔形结构内的表面比平面具有更高的表观发射率。这种增加的发射率是由于楔形内红外辐射的多次反射，辐射从壁上反射，增强了吸收和重新发射的可能性。这个过程创造了一个非常接近完美黑体的环境，无论材料的自然发射率如何，发射率都接近 0.998。这种现象显著降低了发射率变化和背景辐射对温度测量的影响。为了使楔形效应有效，楔形的深度必须大大超过其开口。
Xi410 红外热像仪尽管是长波长设备，但可以自主利用楔形效应。通过在 PIXConnect 软件中配置感兴趣区域 (ROI)，热像仪可以准确识别最高温度，以捕获铝卷楔形内的最高温度。然后，Xi410 可以通过模拟输出或数字接口将热数据直接传输到可编程逻辑控制器 (PLC)，确保实时精确可靠的温度监测。
使用楔形测量技术实现最佳铝冷轧，并实现经济实惠的温度监测
对于轧制高品质产品而言，决定性的区别在于精确的温度控制。如果精确保持所需的温度，则可以确保产品质量并避免对轧辊机架造成损坏。此应用适用于轧制过程中卷取机或轧辊与产品之间使用的楔形测量技术，该技术消除了低温和可变发射率带来的挑战，还消除了背景反射影响。这使制造商能够实施连续的过程温度监控。它确保系统在整个生产过程中持续跟踪温度变化，允许实时调整并支持记录工艺和工具温度，提供对生产过程的洞察，并实现闭环控制以进行自动调整，从而保持最佳条件并防止偏差。
任何 Optris 长波长相机都可以表现出楔形效应，以准确测量冷轧和卷取应用中的带钢温度。在此应用中，Xi 系列的自主热像仪提供了多种接口选项，使相机能够轻松集成到新的或现有的过程控制系统中。与竞争对手的其他解决方案不同，在这个具有挑战性的应用中，无需特殊软件或独特的波长集，因为 Optris 红外摄像机将以实惠的价格测量楔形效应。
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