鋁軋制工藝對鋁制造業(yè)至關重要，精確的溫度測量對于確保高質量的產(chǎn)品產(chǎn)量和保護設備至關重要。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)所需的材料特性進行冷加工或熱加工。冷軋通過改變鋁的微觀結構來增加鋁的強度和硬度，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。當鋁通過軋機時，其溫度會發(fā)生很大變化 – 從最初的預熱階段的 200°C 左右，進入軋機時升至約 450°C，然后在離開時降至 100°C 以下。

這一過程中的關鍵挑戰(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，對于長波長紅外設備來說，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確的溫度讀數(shù)。此外，鋁的發(fā)射率會隨溫度而變化，這進一步增加了精確測量的復雜性。短波長紅外熱像儀通常具有更高的評估溫度范圍，通常與鋁加工中使用的溫度不兼容，因此不太適合這些應用。

利用楔形效應：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注線圈形成楔形的點，從而為紅外輻射創(chuàng)建一個幾乎封閉的腔體。在這個楔形的最深處，腔體充當虛擬黑體，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，使其成為準確讀取溫度的最佳位置。

紅外熱成像中的楔形效應解釋了為什么楔形結構內的表面比平面具有更高的表觀發(fā)射率。這種增加的發(fā)射率是由于楔形內紅外輻射的多次反射，輻射從壁上反射，增強了吸收和重新發(fā)射的可能性。這個過程創(chuàng)造了一個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溫度測量的影響。為了使楔形效應有效，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備，但可以自主利用楔形效應。通過在 PIXConnect 軟件中配置感興趣區(qū)域 (ROI)，熱像儀可以準確識別最高溫度，以捕獲鋁卷楔形內的最高溫度。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)，確保實時精確可靠的溫度監(jiān)測。

實惠的溫度檢測

對于軋制高品質產(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)品質量并避免對軋輥機架造成損壞。此應用適用于軋制過程中卷取機或軋輥與產(chǎn)品之間使用的楔形測量技術，該技術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。這使制造商能夠實施連續(xù)的過程溫度監(jiān)控。它確保系統(tǒng)在整個生產(chǎn)過程中持續(xù)跟蹤溫度變化，允許實時調整并支持記錄工藝和工具溫度，提供對生產(chǎn)過程的洞察，并實現(xiàn)閉環(huán)控制以進行自動調整，從而保持最佳條件并防止偏差。

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