Применение термопар в производственных условиях

Для измерения высоких температур в промышленных условиях металлическими термопарами последние должны обладать надежной защитой, предохраняющей их от механических воздействий и позволяющей измерять высокие температуры агрессивных сред.

В настоящее время имеется несколько типов конструктивного оформления арматуры термопар, позволяющих измерять температуры в любом металлургическом агрегате.

На рис. 3.4 дана схема термопары, предназначенной для кратковременного измерения температуры жидкой стали. Она состоит из головки 1, в которую помещены катушки с запасом термоэлектродной проволоки, стальной трубы 2 с тепловой защитой 3, графитового блока 4, графитовой пробки 5 и защитного наконечника 6. Термоэлектроды термопары армированы глиноземистыми трубками. Термопару можно применять только для кратковременных измерений, так как при высоких температурах в окислительной среде графитовый блок сгорает.

Более удобной является конструкция термопары с одноразовым сменным блоком. В этом случае вместо графитового блока 4 используют картонную трубку диаметром 40 мм и длиной 1м. В трубке имеется вставка из шамота, в которой установлена U – образная кварцевая трубка для защиты рабочего спая термопары ПР 30/6. Термопара подсоединена компенсационными проводами к электрическому разъему, установленному на противоположном конце картонной трубки.

Для защиты рабочего спая термопары от механических повреждений кварцевая трубка закрыта стальным колпачком толщиной 0,2 мм. Этот колпачок расплавляется после погружения сменного блока в жидкую сталь. Длительность измерения составляет 5 – 10 с. Для экономии термопарной проволоки диаметр термоэлектродов составляет 0,05мм.

Для погружения сменного блока с термопарой в жидкую сталь служит стальная труба длиной 3 – 4м, внутри которой проложены компенсационные провода, а на концах установлены электрические разъемы. “Холодный разъем” соединяют гибким кабелем электронным потенциометром, а “горячий разъем” соединяют с контактами термопарного блока.

Однако все эти конструкции термопар не могут обеспечить длительного измерения температуры расплавов.

Задачи производства и вопросы совершенствования технологического процесса требуют длительного и непрерывного измерения высоких температур жидких металлов и сплавов.

Эта проблема решается путем применения стойких наконечников, водяного охлаждения термопар и автоматического их погружения в расплав на требуемом этапе технологического процесса.

Например, замер температуры жидкой стали в мартеновской или двухванной печи должен осуществляться в течение всего периода доводки. Это имеет важное значение для автоматизации процесса сталеварения.

Периодические и кратковременные замеры температуры термопарами погружения не могут служить основной для автоматического регулирования процесса.

В связи с необходимостью длительного замера температуры стали в период доводки разработана стационарная механизированная установка, позволяющая автоматически вводить термопару в печь через водоохлаждаемую фурму (рис.3.5), расположенную в задней стенке мартеновской печи. Рабочий наконечник термопары выполняют трехслойным. Алундовый чехол диаметром 5 – 6 мм вставлен в кварцевый наконечник диаметром 15 – 20 мм. Между ними выполнена засыпка . При измерении температуры стали в дуговой сталеплавильной печи аналогичная термопара опускается в металл сверху через свод, как показано на рис. 3.6.

В настоящее время увеличивается производство стали в конвертерах на кислородном дутье. Непрерывное измерение температуры металла в конверторе необходимо для эффективного ведения процесса и обеспечения нужного качества

Рисунок 3.4 – Схема термопары для измерения температуры жидкой стали

Рисунок 3.5 – Стационарная установка для длительного непрерывного замера температуры жидкой стали в мартеновской печи:

1 – термопара; 2 – направляющая дуга; 3 – несущие штанги; 4 – водоохлаждаемая фурма; 5 – механизм передвижения

Рисунок 3.6 – Схема установки для измерения температуры в дуговой печи

металла. Непрерывное измерение температуры в конверторе нельзя осуществить термопарами погружения из-за бурного хода процесса и наличия выбросов металла и шлака через горловину. Непрерывный контроль температуры в кислородном конвертере осуществляют термопарами, помещенными в нижнюю часть футеровки конвертера. Для установки термопар в магнезитовом кирпиче вырубали желобок, который на жидком стекле с магнезитовым порошком вставляли трехслойный наконечник. Стойкость термопар достигает 12 плавок.

Измерение температуры жидкой стали в ковше перед разливкой и во время разливки производится термопарами, погружаемыми в жидкий металл, и термопарами, вмонтированными в ложный стопор или в днище ковша.

Дата добавления: 2014-11-18