石橫特鋼自制熱電偶測溫誤差分析
發(fā)布時間：2021-10-27
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摘要:石橫特鋼為降低生產(chǎn)成本,自制
快速測溫?zé)犭娕?/strong>。分析了引起自制熱電偶測溫誤差的因素,并相應(yīng)提出了提高測溫精度的措施。應(yīng)用表明，自制熱電偶測溫正確率達到了98%以上,滿足了煉鋼生產(chǎn)工藝要求，節(jié)約了成本。
1前言
利用熱電偶測量鋼水的溫度,是煉鋼生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中非常重要的檢測手段,它對鋼的質(zhì)量、品種及爐機節(jié)奏(即轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄各工序之間的銜接)起著十分關(guān)鍵的作用,是現(xiàn)代化煉鋼生產(chǎn)中必不可少的配套技術(shù)。石橫特鋼通過對制作熱電偶所需材料的質(zhì)量、熱電偶制作工藝、測溫正確性檢測等環(huán)節(jié)進行有效控制,提高了熱電偶測溫的正確性。現(xiàn)對石橫特鋼自制熱電偶過程中--些影響測量誤差的因素及對熱電偶檢測方法進行簡要論述。
2自制熱電偶測溫誤差分析
2.1熱電偶測溫原理和結(jié)構(gòu)
熱電偶測溫原理是金屬的熱電效應(yīng),利用測量端和冷端溫差產(chǎn)生的熱電勢測量鋼水的溫度。石橫特鋼主要自制鉑銠型熱電偶,絲材為鉑銠30-鉑銠6。熱電偶主要由測溫偶頭和紙管構(gòu)成,偶絲測量端焊接后穿進石英管(U型管),利用石英管保護和支撐偶絲,偶絲正負極分別焊接在補償導(dǎo)線上,補償導(dǎo)線穿嵌在塑料支架上。偶頭頂端裝有防渣鋁帽,全部零部件集中裝人泥頭中,并用快干水泥澆筑在一-起,結(jié)構(gòu)如1所示。
2.2材料引起的誤差
1)偶絲質(zhì)量引起的誤差。每批偶絲必須進行外觀檢查和檢測,外觀檢查是最直接和快速的檢查方法。放大觀察偶絲表面，主要觀察偶絲表面的平滑度,高質(zhì)量的偶絲表面不應(yīng)出現(xiàn)凹凸不平或有缺損的現(xiàn)象。選用直徑0.05mm的偶絲,可用分度值0.01mm的千分尺進行檢測。對偶絲進行檢測,確保偶絲測溫的正確性。
2)其他輔助材料引起的誤差。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),補償導(dǎo)線有兩種規(guī)格,即普通級和精密級。精密級補償導(dǎo)線可更好地消除冷端溫度變化對熱電偶測溫的影響,應(yīng)選精密級的補償導(dǎo)線。熱電偶進入鋼水測溫時,溫度的驟升會導(dǎo)致泥頭爆裂,直接影響測溫的精度或測溫成敗,因此，耐火泥頭及灌裝的快干水泥耐熱性要強。塑料支架應(yīng)保持垂直,否則不能保證石英管的垂直,熱電偶的測量端就不能保證在偶頭的中間,測量端偏離中央會影響測溫的正確性。
2.3制作工藝引起的誤差
1)制作尺寸引起的誤差。熱電偶主要依靠偶絲正、負極產(chǎn)生的電勢進行測溫。偶絲太短，產(chǎn)生的熱電勢不穩(wěn)定,直接影響測溫精度;鉑銠絲屬貴金屬,偶絲太長則成本較高。經(jīng)性價比分析和多次試驗,石橫特鋼將偶絲長度控制在28mm(國家標(biāo)準(zhǔn)最低不低于27mm)。熱電偶測量端高度與冷端埋人深度各保證在13mm。只有保證標(biāo)準(zhǔn)的尺寸，才能確保熱電偶進人鋼水測溫的瞬時間(2~4s)內(nèi)達到熱平衡,確保鋼水測量的穩(wěn)定性和正確性。
2)焊接引起的誤差。焊接有電弧焊、壓焊兩種方法。壓焊主要采用壓力、電流、通電時間三要素進行控制,具有污染小、偶絲的損傷程度較小等優(yōu)點,因此優(yōu)先選用壓焊。測量端焊接要求“三要三無”,即焊點要小、要牢要光滑、無裂紋、無夾渣、無折疊,冷端焊接應(yīng)無假焊、虛焊,并保證兩個焊點在同一水平線上。
3)退火引起的誤差。退火可以消除偶絲應(yīng)力,并使偶絲雜質(zhì)揮發(fā),提高熱電偶的穩(wěn)定性。有的生產(chǎn)廠家工藝是先退火后穿絲,石橫特鋼采用先穿絲后退火,偶絲在穿石英管時可能產(chǎn)生應(yīng)力,穿絲后退火可以消除內(nèi)部應(yīng)力。退火溫度過高、時間過長,會導(dǎo)致偶絲變脆,影響熱電偶的使用壽命;退火溫度太低時間不足,達不到退火的目的。經(jīng)長期實踐,石橫特鋼制作熱電偶退火溫度控制在900C,退火時間控制在20min。
4)快干水泥引起的誤差。熱電偶在澆灌快干水泥時,快干水泥反應(yīng)完全后再往耐火泥頭里澆灌。快干水泥反應(yīng)不充分,與攪拌不均勻、攪拌時間不夠有關(guān)。澆灌時應(yīng)灌實,不應(yīng)有氣孔,如有氣孔,在測量時會導(dǎo)致參考端溫度升高,影響測溫精度。
2.4儲存、運輸引起的誤差
為確保熱電偶絕緣度,應(yīng)保證儲存室內(nèi)恒定的溫度和濕度,避免熱電偶受潮。溫度控制在30~45℃，濕度控制在30%~40%RH;熱電偶偶絲直徑僅為0.05mm,容易損壞,因此在運輸、使用過程中應(yīng)注意輕拿輕放,盡量減輕震蕩、撞擊,禁止拋、摔，以免影響熱電偶的使用。
2.5熱電偶正確性的檢測
與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶高溫對比檢測。采用雙槍雙支捆綁比對試驗方法，即高精度標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被測熱電偶捆綁,使標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被測熱電偶測量端在同一插入深度,由同一操作人員進行雙槍比對。試驗時,應(yīng)在溫場比較均勻穩(wěn)定的金屬熔池中進行,鋼鐵廠中間包溫度相對穩(wěn)定,因此選中間包為試驗地點。鉑銠類熱電偶最大允許誤差e=0.4%X(X為測.溫真值,即標(biāo)準(zhǔn)熱電偶測出的溫度),超出最大允許誤差的被測熱電偶即為檢測不合格的熱電偶。每次試驗,抽檢10支熱電偶,中間包真實溫度--般為1530℃(標(biāo)準(zhǔn)熱電偶測得溫度),則最大允許誤差為6.12℃,10支被測熱電偶測得的溫度與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶之差≤6℃視為檢測合格,合格率應(yīng)不低于90%。
自我比對的檢測方法。在無標(biāo)準(zhǔn)偶的情況下，對同批次熱電偶采用自我比對的方法,檢測熱電偶的正確性。每批次抽檢40支,40支熱電偶分4組測量,每組10支,10支熱電偶在同一中間包當(dāng)鋼水拉到一半時測量(此時溫場最均勻穩(wěn)定)。-組中10支測量數(shù)據(jù)去掉數(shù)據(jù)差距最大及最小的取平均值作為本包鐵水的測量真值。一組中10支測量數(shù)據(jù)同真值比較,溫度波動在±5℃內(nèi)視為合格,4組數(shù)據(jù)判定熱電偶的合格率。
3結(jié)語
石橫特鋼通過不斷提升制作熱電偶生產(chǎn)工藝,加強技術(shù)管理和質(zhì)量控制,減小了自制熱電偶測溫誤差,提高了測溫正確性,質(zhì)量合格率達到了98%以上,滿足了煉鋼工藝要求.同時降低了生產(chǎn)成本,確保了煉鋼生產(chǎn)順行。
