金属轧制过程中的温度测量
温度测量在金属轧制作业中至关重要，它能确保产品质量、优化能耗并保障设备安全。精确的温度监测使轧制全过程中的材料特性、尺寸精度和表面光洁度均可实现精准控制。
内容概述
目录
金属轧制工艺概述
轧制工艺通常根据温度分为两大类：
热轧
热轧在高于再结晶点的温度下进行，钢材通常为1000-1300°C。该工艺在材料保持延展性和可成形性的同时，实现截面减薄与形状成型。
冷轧
冷轧在室温或略高于室温的条件下进行，远低于再结晶温度。该工艺通过加工硬化作用，可提升尺寸精度、表面光洁度及机械性能。
温度测量挑战
金属轧制环境对温度测量提出了独特的挑战：
- 材料中的高温梯度
- 加工过程中的温度快速变化
- 结垢现象与表面氧化对光学读数的影响
- 恶劣的环境条件（蒸汽、冷却剂、振动）
- 因表面状态变化导致的发射率变化
温度测量技术
下表总结了轧制应用中常用的温度测量技术：
| 技术 | 温度范围 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 涡流传感器 | 0–500°C | 发射率无关、基于导电性、宽量程、抗表面结垢 |
| 红外测温仪 | 500–3000°C | 非接触式，响应迅速，受发射率影响 |
| 双色高温计 | 700–3000°C | 发射率无关，适用于覆盖鳞片的表面 |
| 热电偶 | −200–1800°C | 接触式测量，耐用，成本较低 |
涡流温度测量
涡流传感器通过利用金属中电导率与温度之间的关系，提供了一种独特的温度测量方法。随着温度升高，材料的电导率会发生可预测的变化，这种变化可通过电磁感应进行检测。
主要优势：
- 发射率无关性：与光学方法不同，涡流测量不受表面状态、氧化或结垢的影响
- 宽测量范围：可测量从室温至1000°C的温度，覆盖大多数轧制应用场景
- 强健性能：对蒸汽、灰尘或环境光等环境干扰的敏感度较低
- 材料特异性校准：针对特定合金完成校准后，可提供高精度且可重复的测量结果
实施最佳实践
- 技术选型：针对表面条件多变的应用场景，选用涡流传感器；对于超过1000°C的极端高温环境，则采用光学检测方法。
- 校准：涡流传感器应使用实际材料等级进行校准；光学传感器则需采用经认证的黑体辐射源。
- 发射率补偿：在高温测量中考虑表面条件，或采用与发射率无关的方法
- 定位：将传感器安装在最佳距离和角度，以确保正确的测量几何结构
- 环境保护：采用空气吹扫系统和冷却夹套，保护传感器免受恶劣环境影响
- 集成：连接至过程控制系统，实现轧制参数的实时调整
关键应用
轧制工艺通常根据温度分为两大类：
热轧带钢厂
热轧在高于再结晶点的温度下进行，钢材通常为1000-1300°C。该工艺在材料保持延展性和可成形性的同时，实现截面减薄与形状成型。
冷轧机组
冷轧在室温或略高于室温的条件下进行，远低于再结晶温度。该工艺通过加工硬化作用，可提升尺寸精度、表面光洁度及机械性能。
质量控制
记录温度曲线以支持工艺验证、故障排查及持续改进计划。通过整合多种传感器类型，可实现对工艺流程的全面理解。
结论
有效的温度测量是现代金属轧制作业的基础。光学与电磁测量方法的双重可用性，使操作人员能够为每种应用选择最优技术。涡流传感器在低至中温范围内提供可靠且与发射率无关的测量数据，而光学方法则在高温环境下表现卓越。通过选择合适的测量技术并遵循实施最佳实践，操作人员可实现稳定的产品质量、优化能源效率并延长设备使用寿命。