本發(fā)明屬于鑄造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種真空感應(yīng)熔煉用紅外測(cè)溫裝置與測(cè)溫方法。

背景技術(shù)：

真空感應(yīng)熔煉技術(shù)由于效率高、耗能少，且具有強(qiáng)烈的電磁攪拌作用有利于消除成分偏析，近年來(lái)廣泛應(yīng)用于鎳基高溫合金、鈦合金、不銹鋼、超高強(qiáng)度鋼等特種合金材料的生產(chǎn)。真空感應(yīng)熔煉過(guò)程中，通常要在高溫高真空高攪拌的條件下對(duì)合金液進(jìn)行精煉，且要控制合適的澆注溫度。因此，實(shí)現(xiàn)合金熔體溫度的精確測(cè)量，對(duì)實(shí)現(xiàn)最終合金組分的高純凈度與高準(zhǔn)確度都起著關(guān)鍵的作用。

當(dāng)前感應(yīng)熔煉中，通常采用的測(cè)溫方法是利用熱電偶對(duì)熔融的合金液進(jìn)行接觸式測(cè)溫，這種方法存在三個(gè)問(wèn)題，其一，熱電偶伸入合金液中，感知鋼水的溫度需要一定的時(shí)間，無(wú)法快速響應(yīng)測(cè)溫，影響生產(chǎn)效率；其二，高溫下熱電偶保護(hù)套管不可避免的會(huì)與合金熔體發(fā)生反應(yīng)，尤其真空感應(yīng)熔煉高熔點(diǎn)或者含高活性合金時(shí)，高溫下熱電偶保護(hù)套管與熔體的反應(yīng)產(chǎn)物作為雜質(zhì)影響合金液的純凈度，嚴(yán)重影響合金質(zhì)量；其三，由于真空感應(yīng)熔煉伴隨著產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，處于感應(yīng)線圈上方的熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)不可避免地受到該強(qiáng)大電磁場(chǎng)的影響，熔體溫度難以準(zhǔn)確測(cè)量。因此，采用熱電偶無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速、長(zhǎng)時(shí)、連續(xù)的測(cè)溫。

紅外測(cè)溫是一種非接觸式的測(cè)溫方式，可以避免以上問(wèn)題。但是，目前傳統(tǒng)采用的手持式紅外測(cè)溫儀并不適合應(yīng)用于真空感應(yīng)熔煉中，主要問(wèn)題在于：首先，手持式紅外測(cè)溫儀測(cè)溫點(diǎn)為人為控制，測(cè)溫點(diǎn)不穩(wěn)定，非常容易產(chǎn)生誤差；其次，由于需要人為手持紅外測(cè)溫儀，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量；最后，紅外測(cè)溫易受周圍環(huán)境的影響，而真空感應(yīng)熔煉在高溫高真空條件下對(duì)合金進(jìn)行熔煉，合金熔體的氣化、揮發(fā)以及工作介質(zhì)在高溫下產(chǎn)生的煙氣等，會(huì)使得熔煉坩堝附近產(chǎn)生大量的塵土煙氣，這些物質(zhì)通常很容易附著在紅外測(cè)溫儀測(cè)溫口的玻璃窗口上，從而對(duì)測(cè)溫的準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大的影響。目前有些紅外測(cè)溫儀通過(guò)吹掃的方式消除煙氣影響，但該方式同樣不適合用于真空感應(yīng)熔煉，首先吹掃的效果并不穩(wěn)定，其次吹掃出的氣體必然會(huì)對(duì)待測(cè)溫的合金熔體表面溫度產(chǎn)生影響，導(dǎo)致其溫度下降，測(cè)溫不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種紅外測(cè)溫裝置與測(cè)溫方法。

本發(fā)明完整的技術(shù)方案包括：

一種紅外測(cè)溫裝置，包括紅外測(cè)溫探頭、視窗、多級(jí)測(cè)溫管和固定裝置；其特征在于，

所述紅外測(cè)溫探頭產(chǎn)生用以產(chǎn)生測(cè)溫用的紅外光線，所述視窗位于紅外測(cè)溫探頭前方；所述多級(jí)測(cè)溫管使紅外光線通過(guò)、聚焦且形成照射于待測(cè)溫目標(biāo)上的光斑，并且對(duì)測(cè)溫過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵和/或蒸汽進(jìn)行吸附；所述多級(jí)測(cè)溫管包括多級(jí)結(jié)構(gòu)，每一級(jí)結(jié)構(gòu)均包括小孔，所述多級(jí)結(jié)構(gòu)沿著煙塵和/或蒸汽的前進(jìn)方向，內(nèi)徑依次增大；

所述固定裝置用以將所述紅外測(cè)溫裝置固定，使測(cè)溫用紅外光線形成的光斑照射于待測(cè)溫目標(biāo)上。

優(yōu)選的，所述的紅外測(cè)溫裝置為感應(yīng)熔煉用紅外測(cè)溫裝置，尤其為真空感應(yīng)熔煉用紅外測(cè)溫裝置。

優(yōu)選的，所述的多級(jí)紅外測(cè)溫管包括三級(jí)結(jié)構(gòu)，所述三級(jí)結(jié)構(gòu)沿著煙塵和/或蒸汽的前進(jìn)方向，內(nèi)徑依次增大，所述的三級(jí)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)使紅外測(cè)溫探頭產(chǎn)生的光線在對(duì)焦時(shí)使得焦點(diǎn)位于其中一級(jí)結(jié)構(gòu)的下方小孔處。

優(yōu)選的，所述的三級(jí)結(jié)構(gòu)均包括上方的小孔和下方的內(nèi)螺紋段，三級(jí)結(jié)構(gòu)通過(guò)螺紋連接，可拆卸。

優(yōu)選的，所述的三級(jí)結(jié)構(gòu)中，下部為第一級(jí)結(jié)構(gòu)，第一級(jí)結(jié)構(gòu)下端通過(guò)接頭與擋板連接。

優(yōu)選的，所述的紅外測(cè)溫管外設(shè)有波紋管，所述的波紋管位于上法蘭和下法蘭之間，所述的上法蘭和下法蘭通過(guò)雙頭螺栓與上螺母實(shí)現(xiàn)固定，并可通過(guò)螺母的位置調(diào)整實(shí)現(xiàn)波紋管的傾斜度調(diào)整。

優(yōu)選的，所述的紅外測(cè)溫裝置通過(guò)固定裝置固定于真空感應(yīng)熔煉爐的爐體法蘭上。

利用上述的紅外測(cè)溫裝置進(jìn)行測(cè)溫的方法，其特征在于，在真空感應(yīng)熔煉的過(guò)程中，打開(kāi)紅外測(cè)溫探頭，對(duì)熔煉過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)溫，感應(yīng)熔煉過(guò)程產(chǎn)生的灰塵和蒸汽從多級(jí)紅外測(cè)溫管的第一級(jí)結(jié)構(gòu)的下端小孔進(jìn)入，并在上升過(guò)程中部分沉積在測(cè)溫管內(nèi)壁中，剩余的少量灰塵和蒸汽依次進(jìn)入第二、三級(jí)結(jié)構(gòu)，并分別同樣經(jīng)歷上述過(guò)程被沉積。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.本發(fā)明針對(duì)感應(yīng)熔煉中出現(xiàn)的灰塵和蒸汽，采用多級(jí)結(jié)構(gòu)連接的方式，使得灰塵和蒸汽在上升過(guò)程中沉積在測(cè)溫管的內(nèi)壁上，防止附著在測(cè)溫口的玻璃窗口上，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)、精確測(cè)溫。

2.多級(jí)結(jié)構(gòu)采用內(nèi)徑依次增大的設(shè)計(jì)方式，提高了灰塵和蒸汽的沉積效率。

3.多級(jí)結(jié)構(gòu)采用合理的長(zhǎng)度、內(nèi)徑、孔徑的設(shè)計(jì)方式，使紅外測(cè)溫探頭在對(duì)焦時(shí)能準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)小孔處，防止紅外測(cè)溫斑點(diǎn)被測(cè)溫管擋住，提高了測(cè)溫準(zhǔn)確性。

4.將傳統(tǒng)的手持式紅外測(cè)溫裝置改為固定式，采用合理巧妙的機(jī)械結(jié)構(gòu)，將紅外測(cè)溫裝置固定在真空感應(yīng)爐爐蓋上，測(cè)溫點(diǎn)穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)高靈敏度的連續(xù)測(cè)溫，不僅提高了測(cè)溫的穩(wěn)定性，還延長(zhǎng)了測(cè)溫儀的壽命。

5.通過(guò)上下法蘭之間雙頭螺栓與上螺母位置調(diào)整實(shí)現(xiàn)波紋管的傾斜度的變化，保證了紅外測(cè)溫斑點(diǎn)可以落在熔煉坩堝的中央位置。

6.采用本發(fā)明測(cè)溫裝置可實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)控，測(cè)溫響應(yīng)速度快，可顯著提高工業(yè)生產(chǎn)的工作效率，有利于控制真空感應(yīng)熔煉合金成分的精確化和純凈化。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明公開(kāi)的感應(yīng)熔煉用紅外測(cè)溫裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為采用本發(fā)明公開(kāi)的感應(yīng)熔煉用紅外測(cè)溫裝置測(cè)溫后的玻璃視窗圖。

圖3為采用傳統(tǒng)的手持式感應(yīng)熔煉用紅外測(cè)溫裝置測(cè)溫后的玻璃視窗圖。

圖中：1-六角螺母，2-擋板，3-多級(jí)紅外測(cè)溫管，4-下螺母，5-墊圈，6-下密封圈，7-下螺釘，8-下法蘭，9-波紋管，10-雙頭螺栓，11-上法蘭，12-上螺母，13-內(nèi)螺釘，14-上螺釘，15-上密封圈，16-玻璃視鏡，17-紅外測(cè)溫探頭，18-紅外探頭法蘭，19-爐體法蘭。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，一種感應(yīng)熔煉用紅外測(cè)溫裝置，包括紅外測(cè)溫探頭17，所述的紅外測(cè)溫探頭17安裝于紅外探頭法蘭18上，紅外探頭法蘭18通過(guò)上螺釘14與上法蘭11連接，紅外探頭法蘭18與上法蘭11之間固定有玻璃視鏡16，玻璃視鏡16與紅外探頭法蘭18和上法蘭11之間分別設(shè)有密封圈15，上法蘭11和下法蘭8之間設(shè)有波紋管9，以及位于波紋管9內(nèi)的多級(jí)紅外測(cè)溫管3，所述的多級(jí)紅外測(cè)溫管3下端伸出波紋管9和下法蘭8，通過(guò)六角螺母1與擋板2連接。上法蘭11和下法蘭8外側(cè)通過(guò)雙頭螺栓10與上螺母12實(shí)現(xiàn)固定，并可通過(guò)螺母的位置調(diào)整實(shí)現(xiàn)波紋管9的傾斜度調(diào)整；下法蘭8通過(guò)下螺母4、下螺釘7和墊圈5實(shí)現(xiàn)與爐體法蘭19的固定，下法蘭8和爐體法蘭19之間有下密封圈6。

所述的多級(jí)紅外測(cè)溫管3包括自下而上的接頭與三級(jí)結(jié)構(gòu)；其中下部為第一級(jí)結(jié)構(gòu)、中部為第二級(jí)結(jié)構(gòu)、上部為第三級(jí)結(jié)構(gòu)，三級(jí)結(jié)構(gòu)依次為螺紋連接，可拆卸。每一級(jí)結(jié)構(gòu)均包括上方的小孔，以及下方的內(nèi)螺紋段。根據(jù)所用紅外測(cè)溫儀特性，其中下部的第一級(jí)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度可以為74mm，內(nèi)徑22mm；中間的第二結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度可以為91mm，內(nèi)徑28mm；上部的第三級(jí)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度可以為97mm，內(nèi)徑34mm，第一級(jí)結(jié)構(gòu)下方內(nèi)螺紋連接接頭，接頭長(zhǎng)度可以為49mm，內(nèi)徑可以為14mm，接頭下部通過(guò)六角螺母1與擋板2連接，以上設(shè)計(jì)是為了使紅外測(cè)溫探頭17在對(duì)焦時(shí)使得焦點(diǎn)位于紅外測(cè)溫管3某一級(jí)結(jié)構(gòu)(一般是中間一級(jí)的下方)的小孔處，防止紅外測(cè)溫斑點(diǎn)被測(cè)溫管擋住，無(wú)法對(duì)焦和測(cè)溫。

使用時(shí)，將紅外測(cè)溫管3裝置與上法蘭11固定，在上法蘭11的上方放置玻璃視鏡16和紅外探頭法蘭18，并將紅外測(cè)溫探頭17安置在紅外探頭法蘭18上，用上螺釘14固定住紅外探頭法蘭18。蓋上爐蓋，微調(diào)波紋管9的形狀，通過(guò)觀察窗觀察，使得紅外測(cè)溫儀發(fā)出的紅色測(cè)溫斑點(diǎn)正好打到真空感應(yīng)爐熔煉所使用的坩堝中心處。此時(shí)，用雙頭螺栓10固定住上法蘭、下法蘭和波紋管。此時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)在真空感應(yīng)熔煉過(guò)程中測(cè)溫點(diǎn)的固定。將紅外測(cè)溫探頭與紅外監(jiān)控系統(tǒng)相連，即可實(shí)現(xiàn)真空感應(yīng)熔煉過(guò)程中的連續(xù)測(cè)溫。

在真空感應(yīng)熔煉的過(guò)程中，打開(kāi)紅外測(cè)溫探頭和紅外監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)熔煉過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)溫，感應(yīng)熔煉過(guò)程產(chǎn)生的灰塵和蒸汽從多級(jí)紅外測(cè)溫管的第一級(jí)結(jié)構(gòu)的下端小孔進(jìn)入，并在上升過(guò)程中部分沉積在測(cè)溫管內(nèi)壁中，只有少量的灰塵和蒸汽依次進(jìn)入第二、三級(jí)結(jié)構(gòu)，并分別同樣經(jīng)歷上述過(guò)程被沉積，最后幾乎沒(méi)有灰塵和蒸汽到達(dá)并沉積在玻璃視鏡處。經(jīng)多次試驗(yàn)，本裝置在至少一周的真空感應(yīng)熔煉連續(xù)作業(yè)的條件下，玻璃視鏡16的內(nèi)表面均無(wú)任何灰塵與蒸汽?？蓪?shí)現(xiàn)多爐的連續(xù)、準(zhǔn)確測(cè)溫。

實(shí)施例1：

采用本發(fā)明的裝置熔煉gh4169鎳基高溫合金返回料，精煉溫度1650℃，精煉時(shí)間10分鐘。

步驟1：先對(duì)坩堝、錠模、和澆注時(shí)所使用的漏斗進(jìn)行預(yù)熱，然后將其安置在真空感應(yīng)爐內(nèi)，清理坩堝、錠模、澆注時(shí)所使用的漏斗和真空感應(yīng)爐的爐膛和爐壁。

步驟2：返回料的預(yù)處理：使用砂輪機(jī)對(duì)返回料進(jìn)行打磨，除去返回料表面的氧化皮。然后用丙酮超聲清洗10分鐘左右，放入烘箱中烘干。

步驟3：將已預(yù)處理的返回料放入爐內(nèi)坩堝中，蓋上爐蓋；抽真空1-2小時(shí)后，開(kāi)始給電。

步驟4：先以5kw以下的小功率對(duì)爐料加10-20分鐘，然后逐漸增大功率至10-15kw，使?fàn)t料全部熔清。待爐料全部熔清后，打開(kāi)氬氣閥，充入氬氣。然后，加大功率，使溫度進(jìn)一步上升，準(zhǔn)備精煉。

步驟5：待溫度上升至1650℃后，開(kāi)始精煉。精煉10分鐘。在精煉過(guò)程中，抽氬氣。

步驟6：精煉結(jié)束后，將功率調(diào)至0kw，使溫度降至1400℃-1500℃后，在5kw的功率下進(jìn)行澆注。澆注完畢后，為防止合金被大量氧化，必須使合金在沒(méi)有給電的真空感應(yīng)爐內(nèi)至少放置1小時(shí)，然后才能開(kāi)蓋取出。

按這個(gè)工藝過(guò)程生產(chǎn)1周后，觀察玻璃視鏡在爐體內(nèi)側(cè)的鏡面，發(fā)現(xiàn)玻璃視鏡上幾乎無(wú)灰塵與蒸汽，如圖2所示。

對(duì)比例1：

采用與實(shí)施例1相同真空感應(yīng)熔煉裝置和工藝，采用傳統(tǒng)的手持式紅外測(cè)溫裝置進(jìn)行測(cè)溫，結(jié)果1爐后，玻璃視窗上出現(xiàn)了嚴(yán)重的灰塵堆積，如圖3所示，導(dǎo)致測(cè)溫不準(zhǔn)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。