红外成像技术在热轧辊表面温度场检测中的应用

崔籍升 田井新

武钢有限公司检修中心 湖北武汉 430080

1 轧辊在机温度对使用寿命的影响

现代轧机轧制速度高、功率大，其中一部分能量将引起轧机轧件和轧辊的温度升高。如果轧辊温度过高，轧钢时轧辊在轧制应力和热应力的作用下，容易引起轧辊工作层的剥落、龟裂，造成轧辊掉皮、热凸度加大等缺陷，从而增加换辊次数，板形也不易控制。所以轧机都有冷却系统，降低辊面温度，但是温度控制的如何，冷却系统是否让整个辊面温度都均匀冷却，目前没有系统的检测过。只是单方保障冷却系统工作正常，很少考虑轧辊冷却的效果怎么样，是否局部温度高现象。将红外热成像技术应用于检测热轧辊表面温度，可以判断轧辊表面温度场的分布，从而判断轧辊的冷却状况，通过改善冷却系统让工作温度得到有效的控制，减少换辊次数，提高工作辊的利用率[1]。

2 红外成像技术在轧辊表面温度检测中的应用

2.1 检测方法与步骤

① 轧辊抽出后放在现场30分钟后进行红外检测。

② 调整仪器参数，开始对每根工作辊入口侧和出口侧进行检测，记录每次检测部位。

③ 利用软件进行分析，找出工作辊表面最高温度。

2.2 检测实例分析

对某热轧厂轧辊进行红外测试，红外图及检测数据如表1：

轧机工作辊冷却后要求表面温度小于60℃，从表1数据看 F1轧机工作辊入口侧最高温度63．9℃，说明冷却情况较差；

3 红外成像仪检测轧辊表面温度产生误差的原因分析

在应用红外成像仪对热轧辊表面温度场进行检测的过程中，发现检测温度值与使用接触式测温仪检测的结果有较大差别。主要原因是物体反射外界辐射的能力与其自身的材质、表面粗糙度有直接的关系，物体表面越光滑，反射热辐射的能力就越小。由于生产工艺需要，轧辊表面经过了车床加工，表面粗糙度较低，这就导致了经红外成像检测的温度值小于轧辊实际温度值的情况产生[2]。

4 消除红外成像仪检测轧辊表面温度误差的方法

由于同一根轧辊表面粗糙度、材质均是基本稳定的，即使用红外成像仪检测产生的误差也是基本稳定的。如果在大气温度、相对湿度、测量距离等参数不变的前提下，调整“辐射率”参数来修正物体表面粗糙度对反射能量的影响，使仪器得到接近于实际温度的测试结果，如表2：

从表6中的温度数据可以看出，红外成像仪检测的轧辊水平母线上的点的温度值与接触式测温仪测得的温度偏差较小。而离水平母线较远的点的温度值与接触式测温仪测得的温度偏差较大。说明对于光滑表面，应用红外成像仪拍摄时应尽量垂直于物体表面，才能减少温度测量误差[3]。

5 结语

（1）对于具有光滑表面的物体应用红外成像仪检测温度时，可能造成较大的测量误差。应同时采取其它手段进行实际温度值的检测和对比。

（2）可以利用修改红外成像仪的“辐射率”参数，得出接近光滑表面物体实际温度值的检测结果。具体到热轧工作辊，辐射率设定值为0．4左右。

（3）若要使用以上方法检测光滑表面物体的温度值，要尽可能使红外成像仪正对测点进行拍摄，以减小误差。

表1 各机架轧辊最高温度统计单位：℃

表2 设定辐射率为0.4时红外成像仪与接触式测温仪温度对比