成功している精密鋳造メーカーは、高品質の鋳物を製造するための工程管理の重要性を知っています。鋳造プロセスにおける重要な変数には、鋳型の温度、鋳型の断熱特性、サイクル時間、オペレーターの方法などがあります。しかし、最も重要なプロセス変数は金属温度です。精密鋳造プロセスでは、金属温度の非接触測定には多くの大きな困難がある。しかし、最近開発された一連の装置は、リアルタイムで正確な定量的フィードバックを提供し、潜在的な問題を明らかにすることができる。
温度の重要性
精密鋳造プロセス、特に「等軸」プロセスでは、金属温度が支配的な要素であるため、多くの品質特性にも直接的な影響を与えます。測定と制御が不適切な場合、金属温度の差は、鋳物の仕上がりサイズ、結晶粒径、気孔率（表面と内部）、機械的特性、製品品質（つまり、熱間引裂きの傾向）、薄肉部品の充実度などに影響します。影響を与える。
したがって、金属温度の測定と管理を改善することは、品質と生産性を向上させ、メンテナンスと人件費を削減し、検査費用と賠償責任補償費用を削減することになる。
温度測定の難しさ
精密鋳造、特に誘導溶解装置を使用する精密鋳造では、一般に金属温度測定の第一または第二の手段として、ある種の非接触赤外線放射熱電対または高温計を使用します。従来のパイロメータを使用している人は、測定誤差の原因を理解せず、単にその測定器の技術的条件「精度」に注目し、誤解していることが多い。これらの精度仕様は、実験室環境における理想的な目標に過ぎません。現実の世界には、驚くほど高い測定誤差値をもたらす条件がある。それらは以下のようなものです（ただし、これらに限定されるものではありません）：
これらの困難は光学式温度測定に特有のものである。同時に、プロセスに関連した困難もあり、これがあらゆるタイプの計測器の温度測定を複雑にしている：
問題を解決する高温分光計
高温測定技術には固有の利点がある：汚染なし、センサーを取り外しても被毒なし、設置や使用が簡単、連続測定が可能、消耗品が不要、致命的な故障（測定機能の喪失）が極めて少ない。現在では、パイロメトリー科学の進歩により、実際に使用される際の様々な問題が解決されています。パイロスペクトロメーターは全く新しい装置で、エキスパートシステムタイプの多波長パイロメーターであり、これらの問題を解決する優れた能力を持っています。
高温エネルギー分光計は、実環境で優れた精度を提供するだけでなく、他にも多くの利点があります：それは、各測定中に品質と公差（つまり、測定中の不確実性の程度）をリアルタイムで読み取ることができ、それはまた、信号強度、同じ温度と状態の下でターゲットと理想的なターゲットの比較を提供することができます。これら2つの機能は、原材料とプロセスの状態に関する貴重な情報を提供し、合金の正しい組成を確保するのに役立ち、合金材料が沸騰して蒸発したかどうかを示すことができます。もちろん、この情報をマスターしたユーザーは、さらに高度な分野にも応用できる。
さまざまな用途において、高温分光計は非接触温度測定の難しさを解決してきた。
鋳造工場では、20または30の異なる合金元素で作られた部品を提供することがある。合金材料のわずかな変化が金属の放射率に及ぼす影響の定量化は、大規模には行われていない。したがって、精密鋳造合金の放射率に関するマニュアルは存在しない。.組成の類似性で放射率を推定することはできず、少量の添加物が放射率を大きく変化させる。図1に示すように、図に示す2つの合金の放射率は、組成の違いは添加元素の合計2原子量である。その結果、放射率の違いにより、合金に応じて "校正された "高温計では数百度の読み取り誤差が生じる。誤差が大きいとプロセスが混乱し、製錬炉が数日間停止する。
パイロスペクトロメーターは、事前に情報を準備する必要がなく、放射率に関係なく正確な測定ができ、環境に制約されない高温計です。ニッケル基精密鋳造合金をモニタリングするためのFAR高温分光計によって記録された温度と放射率を示しています。図から、パワー設定値を変化させるたびに、放射率が急激なスパイク状の増加を起こしていることがわかります。これは、溶融材料の電磁攪拌の乱れによって引き起こされ、放射率を強めることになります。液体の動きは小さな空洞を形成し、多重反射の効果により吸収と放射を増加させる。第二に、溶融物が冷却すると、放射率はステップ状に変化する。1：15付近で、入射率は0.245から0.220へと10%以上低下する。
この効果は、合金材料の沸騰と蒸発と一致している。この変化が起こっても、温度は一定である。最終的に融液は凍結し、放射率は0.22から0.60へと急激に変化する。温度がゆっくりと低下し、同時に放射率がゆっくりと上昇することから、金属硬化のプロセスは、水が氷に変化するような急激な相変化ではなく、スラリー状態になっていることがわかる。図3は、図2と同じプロセスを示しているが、今回は従来の高温計の出力が追加されている。温度誤差が大きいことに加え、パワーオフ冷却過程では従来の高温計では測定できないことに注意すべきである。1時35分から1時50分の間、高温計は温度上昇を報告した。これは金属の冷却過程で放射率が増加するために起こる誤った状態である。
実際の操業では、不正確な放射率に起因する大きな温度誤差は、製品の品質に影響を与えるだけでなく、電力の浪費、サイクル時間の延長、耐火材料の摩耗の増加など、いくつかの明白な結果をもたらします。2つのトレース曲線は、パイロメーターによって測定された、連続した4回の鋳造サイクルにおける温度と放射率です。ピーク温度は特に再現性がないわけではありません。図4の放射率にはかなり大きなスパイクが多数あり、特に大きな外乱があることがわかります。このスパイクは激しい電磁攪拌によって引き起こされる。
溶融物の乱れが放射率を強め、従来のパイロメーターはこれを過昇温値と解釈する。その後、この現象への反応として、コントローラーが電源を切る。その結果、電流サージが溶融物を激しく攪拌し、周期的なサイクルが始まり、激しい乱れが耐火物の腐食を引き起こした。その結果、製品中に介在物が発生する。
