CN101293272A - 一种测量连铸坯表面温度的装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于仪器仪表领域，涉及高温钢坯温度的测量，特别涉及一种在运动的连铸钢坯上连续测量连铸钢坯表面温度的装置和方法。环形测温仪2安装在钢坯支撑辊上，测温仪直径与所安装支撑辊的直径相同，同支撑辊一道绕辊子中心轴同速转动。测温时，环形测温仪2转动，当测温仪上的测温热电偶1的测温探头与钢坯8的表面接触时，测得钢坯8的表面温度。同热电偶1另一端相连的导线3固定在环形测温仪2上，与环形测温仪2一起转动。转动导线3中的信号通过旋转连接器4传到静止导线5中，静止导线5再与外部的温度信号处理器6、计算机7相连，以达到测量温度、取得温度数据的目的。本发明装置直接装在连铸机的支撑辊上，不需额外空间，符合连铸机结构复杂的现状；基本原理是用热电偶接触式测温，测得温度比较准确；测温范围广，对热电偶探头磨损相对小，可延长热电偶的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于仪器仪表领域，涉及高温钢坯温度的测量，特别涉及一种在运动的连铸钢坯上连续测量连铸钢坯表面温度的装置和方法。
背景技术
在连铸生产过程中，二次冷却精确控制直接影响到铸机的产量和铸坯的质量、优化二次冷却制度、实现二次冷却的动态控制显得十分必要。要实现二冷动态控制，首先必须掌握铸坯表面的温度分布状况，因此测温装置是连铸过程中二冷动态控制的关键部件。长期以来，国内外钢铁企业采用了不同的测温方法进行了多次探索，由于连铸生产中伴随着高温、环境恶劣，工作人员很难接近铸坯表面，目前测定铸坯表面温度普遍用的是可以远距离测温的红外测温仪；由于二冷区铸坯表面上的高温、水膜、氧化铁皮以及铸坯上方水雾的影响，难以准确地测量铸坯表面的温度。有的企业采用先通过压缩气体吹开水雾，再用红外测温仪去测温，但因工作环境的限制，操作比较复杂，测温准确性受到很大影响，不易实现连续测温。因而，目前国内外对连铸坯表面连续测温装置的研究进展不大，主要采用红外测温仪测温，因发射率的变化和环境干扰对其影响较大，对测量距离、目标大小均有相对比较严格的要求，虽然经过计算机模型的修正，但可靠度还是值得怀疑，因此要实现真正意义上的二冷动态控制困难很大。
发明内容
本发明的目的是提供一种测温范围广、结构稳定、以较高的精度对连铸坯表面进行连续测温的方法和装置。
一种测量连铸坯表面温度的装置，包括：测温热电偶1、环形测温仪2、热补偿导线3、旋转连接器4、静止导线5、温度信号处理器6和计算机7。热电偶1安装在环形测温仪2的装配孔上，因装配它们之间会存在一定的间隙，在连铸过程中铸坯表面会被喷水冷却，为防止冷却水通过缝隙进入到测温仪2内部，热电偶1与环形测温仪2之间用密封圈9密封。连接热电偶1另一端的热补偿导线3固定在环形测温仪2内部，随环形测温仪2一起转动，为使温度信号在转动的热补偿导线3与连接外部信号处理器6的静止导线5之间传输，采取一种旋转连接器4进行连接。旋转连接器4相互接触的两部分，一部分装在支撑辊或环形测温仪2上，随之转动，此端连接热补偿导线3；另外一端装在与外部保持静止的物体上，此端接与信号处理器相连接的静止导线5，保证旋转连接器4的两端能相互连接传递信号。温度信号处理器6再同计算机7相连，通过处理分析获得铸坯表面温度分布图。
环形测温仪2上的热电偶1测温探头处的外保护套，安装后稍微高出环形测温仪2的外表面1～2mm，必要时可以设计弹性装置顶住，以便达到测温探头和铸坯表面紧密的接触，准确地测量钢坯表面温度。
环形测温仪2的直径和其所安装支撑辊12的直径相同，它们之间进行紧密配合。在连铸过程中对铸坯8表面温度进行测量时，环形测温仪2与支撑辊12一起同速转动，当环形测温仪2上均匀分布的热电偶1的测温探头与铸坯8表面相接触时，测温探头得到感应，产生温度信号。
考虑到环形测温仪2与其所安装支撑辊12的外表面同铸坯相互接触时有摩擦，长时间的摩擦会产生磨损，为了保证环形测温仪2与所安装支撑辊12外表面在磨损后整体表面平整，不对铸坯表面质量造成影响，环形测温仪2的材质采用与支撑辊12相同或是相近的材质。
该装置测温部分是有外保护套的测温热电偶；将所述测温热电偶均匀分布在环形的测温仪上，环形测温仪安装在连铸机的支撑辊上形成一个整体，环形测温仪的直径与所在支撑辊的直径相同；支撑辊转动时，环形测温仪随辊子一道绕辊子中心轴同速转动，热电偶的测温探头接触到铸坯表面时测得温度；将所述测温热电偶的另一端和温度信号处理器相连，温度信号处理器再同电脑相连，通过处理分析获得铸坯表面温度分布图。
本发明具有以下优点：
(1)装置直接装在连铸机的支撑辊上，不需额外空间，符合连铸机结构复杂的现状；
(2)基本原理是用热电偶接触式测温，测得温度比较准确；
(3)测温范围广，其范围为0～1600℃；
(4)测温时环形测温仪转动，其上的热电偶测温探头与钢坯表面之间是滚动摩擦，对热电偶探头磨损相对小，可延长热电偶的使用寿命。
附图说明
图1为测量铸坯宽面中心和1/4处温度，环形测温仪2在支撑辊12上的安装位置示意图；
图2为按照本发明的方法实现对连铸坯表面温度进行连续测量的装置的示意图；
图3为带有保护套的热电偶示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施方式进行详细的描述：
如图2所示，用于实现根据本发明对连铸钢坯表面温度进行连续测量方法的装置包括：测温热电偶1(热电偶1的数量根据实际需要可以增减，图中拟定为8个)、环形测温仪2、热补偿导线3、旋转连接器4、导线5、温度信号处理器6和计算机7。环形测温仪2的直径和其所安装支撑辊12的直径相同，它们之间进行紧密配合。在连铸过程中对铸坯8表面温度进行测量时，环形测温仪2和支撑辊12一起同速转动，图中的箭头分别代表环形测温仪和铸坯的运动方向，当环形测温仪2上均匀分布的热电偶1的探头和铸坯8的表面相接触时，探头得到感应，产生温度信号。
考虑到环形测温仪2与其所安装支撑辊12的外表面同铸坯相互接触时有摩擦，长时间的摩擦将会产生磨损，为了保证环形测温仪2与所安装支撑辊12外表面在磨损后整体表面平整，不对铸坯表面质量造成影响，环形测温仪2的材质采用与支撑辊12相同或是相近的材质。热电偶1安装在环形测温仪2的装配孔上，因装配它们之间会存在一定的间隙，连铸过程中铸坯表面会被喷水冷却，为防止冷却水通过缝隙进入到测温仪内部，热电偶1和环形测温仪2之间用密封圈9密封。连接热电偶1的另一端的热补偿导线3固定在环形测温仪2内部，随着环形测温仪2一起转动，为使温度信号在转动的热补偿导线3与连接外部信号处理器6的静止导线5之间传输，采取一种旋转连接器4进行连接。旋转连接器4相互接触的两部分，一部分装在支撑辊或环形测温仪上，随之转动，此端连接热补偿导线3；另外一端装在与外部保持静止的物体上，此端接与信号处理器相连接的静止导线5，保证旋转连接器4的两端能相互连接传递信号。环形测温仪2上的热电偶1测温探头处的外保护套，安装后稍微高出环形测温仪2外表面1～2mm，必要时可以设计弹性装置顶住，以便达到测温探头和铸坯表面紧密的接触，准确地测量钢坯表面温度。
如图3所示，测温热电偶1外部有一保护套10，保护套10用耐高温、结构特性稳定、耐腐蚀、抗氧化的材料构成，如GH3039镍基高温合金。热电偶1测温探头处的外保护套制成半球形，最大程度上减小测温探头部分与铸坯接触时的摩擦力，减缓磨损、提高测温热电偶的寿命。热电偶1内部采用的是双铂铑热电偶11，其测量温度可以达到1600℃。
简要描述对连铸钢坯表面温度的测温过程如下：
在连铸生产过程中，铸坯在驱动辊的作用下向前运动，运动的铸坯带动着铸坯支撑辊随着转动。选择铸坯上需要测温的目标点、找到此目标点处的支撑辊，环形测温仪2安装在此支撑辊上相应的地方。环形测温仪2的直径设计成与所安装支撑辊的直径一致，环形测温仪2随支撑辊一道绕辊子中心轴转动。环形测温仪2上热电偶的数量，根据对相邻两个热电偶先后同铸坯表面接触的时间间隔的要求确定，具体用此式计算：热电偶的数量＝环形测温仪所安装支撑辊转动一圈所用的时间÷相邻两热电偶先后接触铸坯的时间间隔。而环形测温仪所在支撑辊转动一圈所用的时间由连铸机的工艺参数决定。当环形测温仪2转到其上的测温热电偶1的测温探头同铸坯表面接触时，测温探头感应到温度信号，此温度信号通过导线3、旋转连接器4与导线5传到外部的温度信号处理器6中，在信号处理器6中整理和存储温度数据，最后将这些数据输送到电脑，经数据处理软件加以分析，获得铸坯表面温度分布图。
Claims (7)
1.一种测量连铸坯表面温度的装置，其特征包括：测温热电偶(1)、环形测温仪(2)、热补偿导线(3)、旋转连接器(4)、静止导线(5)、温度信号处理器(6)和计算机(7)；热电偶(1)安装在环形测温仪(2)的装配孔上，环形测温仪(2)安装在支撑辊(12)上；热电偶(1)另一端连接热补偿导线(3)，热补偿导线(3)固定在环形测温仪(2)内部，随着环形测温仪(2)一起转动，热补偿导线(3)与连接外部信号处理器(6)的静止导线(5)之间采取一种旋转连接器(4)进行连接，温度信号处理器(6)同计算机(7)相连，通过处理分析获得铸坯表面温度分布图。
2.如权利要求1所述的一种测量连铸坯表面温度的装置，其特征在于测温热电偶(1)均匀分布在环形测温仪(2)上，热电偶(1)的数量能根据实际需要增减。
3.如权利要求1所述的一种测量连铸坯表面温度的装置，其特征在于环形测温仪(2)的直径与所安装支撑辊(12)的直径一致，与安装支撑辊(12)紧密配合成一体，同速转动。
4.如权利要求3所述的一种测量连铸坯表面温度的装置，其特征在于环形测温仪(2)的材质与支撑辊(12)的材质相同。
5.如权利要求1所述的一种测量连铸坯表面温度的装置，其特征在于热电偶(1)装有外部保护套(10)，测温探头处外保护套(10)是半球形的；安装后，测温探头处的外保护套(10)高出环形测温仪(2)的外表面1～2mm。
6.如权利要求1所述的一种测量连铸坯表面温度的装置，其特征在于所述热电偶的外保护套(10)与环形测温仪(2)之间用密封圈(9)密封。
7.一种对铸坯表表面温度进行测量的方法，其特征包括如下步骤：
(1)提供一个如权利要求1所述的测温装置，测温部分是有外保护套的测温热电偶(1)；
(2)将所述测温热电偶(1)均匀分布在环形的测温仪(2)上，环形测温仪(2)安装在连铸机的支撑辊(12)上，随支撑辊(12)绕辊子中心轴一起同速转动；
(3)将转动的环形测温仪(2)上的测温热电偶(1)测温探头与铸坯(8)表面接触测得温度；
(4)将测温热电偶(1)的另一端与温度信号处理器(6)相连；
(5)将所述的温度信号处理器(6)同计算器(7)相连，通过处理分析获得温度分布图。
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