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.