红外线测温系统在矿用高强度圆环链连续中频热处理中的研究和应用

HEATS

我国生产矿用高强度圆环链的企业对圆环链的热处理多数采用中频热处理，加热方式为连续式，而使用的中频设备绝大部分是国产的，测温问题一直得不到很好地解决，加热温度一般是用中频电压值代替，不但不直观，而且很难实现对圆环链热处理工艺的精确控制。中频电源元件的老化、维修、更换等均可引起电参数发生变化，导致圆环链的实际加热温度发生变化，使圆环链热处理后的力学性能不稳定，甚至达不到质量要求。图1所示为由于圆环链实际淬火温度不足，组织中存在大量未熔铁素体块的显微照片。此照片取之于一个在力学性能试验中达不到标准要求的链条断环残体。 " w6 C: D2 ^+ j

    总之，没有温度监测，就无法将钢的热处理原理很好地运用到生产实践中去，就很难控制圆环链的产品质量。温度，反映了中频感应加热中能量传输的真实情况，温度监测是保证圆环链连续中频热处理质量的关键之一。

    由于一切物体在0K以上都能发射出红外线，其强度和该物体的温度成正比。正是这一原理使红外线辐射测温成为目前世界上最流行和最先进的无接触测温方法，被广泛运用于感应加热中，尤其对连续移动物体的测温十分方便。为了提高圆环链连续中频热处理的质量，本文对圆环链连续中频热处理的红外线测温进行了研究和应用。 % V* z' s- Y- y b% c) z

1  试验条件和方法 / N8 A8 W O- p9 ~$ C4 u

1．1圆环链用钢和中频试验设备

    圆环链用钢为25MnV及23MnNiMoCr54链条专用钢。中频试验设备为KGPS250—2.5型立式中频炉。

1．2测温范围测温仪表

    根据圆环链热处理后不同的力学性能要求，测温范围选在200℃～1100℃之间。 / u6 E; u3 @3 Z

    测温仪表为WFH—602型红外温度计。它是一种固定安装式单波段红外辐射测温仪表，主要由传感器和显示仪表两部分组成。传感器与显示仪表通过连接电缆连接在一起。对于某一标准测量范围，传感器输出信号符合统一分度表，仪表的测量量程符合工艺要求。该温度计的特点是：测量精度为±0.8％T(￡=1)；响应时间：传感器输出<5ms，显示仪输出<0.5S；发射率：￡=0.10～1.00可调，步进值0.01。

    该红外温度计在测量状态下具有如下功能：瞬时值；平均值；最大值；最小值。另外该仪表还具有延迟功能，延迟时间设定值为2S、4S、6S、8S、10S。在具有延迟功能的情况下还可快速显示被测目标的温度值。 ' k- _ J' i C/ C% |$ ~0 m

    温度记录仪为精度0.5级的EH 900—01记录仪。

1．3测温方法 6 a$ p! l- `* H! ~- Q4 ^9 B

    为了便于操作者观察，仪表安装在热处理机床进链一侧。链条的测温点取在感应器下端出口处第一个环的直边中心位置。根据链条结构是平环、立环相间的特点，为使链条测温点保持连续，传感器的位置设在与被测链条立环两直边所在平面成45°角的地方，如图2所示。传感器与被测链条的距离，取决于链条的直径。通过传感器调节手柄，调整传感器的角度，使传感器镜头中的十字架中心或中心圆环对准测温点。为防止环境信号干扰在仪表电源上配置了隔离变压器、滤波器等。 9 A' j: G1 S+ W" J

1．4发射率e值的确定 $ A" A# _$ n* M0 i+ }% x7 o( ]

    将直径为0.5mm的镍铬—镍铝热电偶丝用电容储能焊平行地焊在一个链环某一直边的表面上作为热端。在焊接前用砂纸把链环准备焊接的表面部分打磨光亮，然后再用酒精棉球擦干净。热电偶的冷端直接接到3036型X—Y双线记录仪上。将链环通过电阻加热的方法加热到某一温度，断电后将热电偶测得的链环真实温度与红外温度计在同一位置测得的温度对比，修正红外温度计的e值，使红外温度计的指示温度与热电偶测出的标准温度一致。 6 m3 o4 k* a; }) S/ a

2  试验结果及分析 * g0 [; J7 Q( X! y/ W

    链条经中频炉加热后，红外线温度计即时显示真实加热温度且温度显示连续；温度值波动范围小，较规律。这是由于红外线温度计发射率e值的正确确定和采取了合理的测温角度使温度能够真实地连续显示；由于测温系统设有防止环境信号干扰装置，使显示的温度值波动范围小，而且较规律。

    红外线测温系统应用于生产后，圆环链热处理后力学性能的合格率明显提高。这是由于圆环链的加热指示温度与圆环链热处理后力学性能试验结果紧密联系，容易使圆环链热处理找到较佳的工艺参数，因而使圆环链热处理后力学性能的合格率明显提高。 4 _- I: s/ e8 V" e" a

3  结论

    (1)圆环链连续中频热处理红外线在线测温系统的建立需要采取合理的测温角度；测温系统应设有防止环境信号干扰装置；红外线温度计发射率e值需正确确定。

    (2)圆环链连续中频热处理红外线在线测温系统的建立，完善了圆环链热处理工艺的监测和控制手段，实现了圆环链热处理工艺的精确控制。

    (3)圆环链连续中频热处理采用红外线测温后，圆环链热处理后力学性能的合格率明显提高，带来了显著的经济效益和社会效益。 【MechNet】