石橫特鋼自制熱電偶測(cè)溫誤差分析
發(fā)布時(shí)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(cè)溫?zé)犭娕?/strong>。分析了引起自制熱電偶測(cè)溫誤差的因素,并相應(yīng)提出了提高測(cè)溫精度的措施。應(yīng)用表明，自制熱電偶測(cè)溫正確率達(dá)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(cè)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(cè)手段,它對(duì)鋼的質(zhì)量、品種及爐機(jī)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(duì)制作熱電偶所需材料的質(zhì)量、熱電偶制作工藝、測(cè)溫正確性檢測(cè)等環(huán)節(jié)進(jìn)行有效控制,提高了熱電偶測(cè)溫的正確性。現(xiàn)對(duì)石橫特鋼自制熱電偶過程中--些影響測(cè)量誤差的因素及對(duì)熱電偶檢測(cè)方法進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。
2自制熱電偶測(cè)溫誤差分析
2.1熱電偶測(cè)溫原理和結(jié)構(gòu)
熱電偶測(cè)溫原理是金屬的熱電效應(yīng),利用測(cè)量端和冷端溫差產(chǎn)生的熱電勢(shì)測(cè)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(cè)溫偶頭和紙管構(gòu)成,偶絲測(cè)量端焊接后穿進(jìn)石英管(U型管),利用石英管保護(hù)和支撐偶絲,偶絲正負(fù)極分別焊接在補(bǔ)償導(dǎo)線上,補(bǔ)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(jìn)行外觀檢查和檢測(cè),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(jìn)行檢測(cè)。對(duì)偶絲進(jìn)行檢測(cè),確保偶絲測(cè)溫的正確性。
2)其他輔助材料引起的誤差。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),補(bǔ)償導(dǎo)線有兩種規(guī)格,即普通級(jí)和精密級(jí)。精密級(jí)補(bǔ)償導(dǎo)線可更好地消除冷端溫度變化對(duì)熱電偶測(cè)溫的影響,應(yīng)選精密級(jí)的補(bǔ)償導(dǎo)線。熱電偶進(jìn)入鋼水測(cè)溫時(shí),溫度的驟升會(huì)導(dǎo)致泥頭爆裂,直接影響測(cè)溫的精度或測(cè)溫成敗,因此，耐火泥頭及灌裝的快干水泥耐熱性要強(qiáng)。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(cè)量端就不能保證在偶頭的中間,測(cè)量端偏離中央會(huì)影響測(cè)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(fù)極產(chǎn)生的電勢(shì)進(jìn)行測(cè)溫。偶絲太短，產(chǎn)生的熱電勢(shì)不穩(wěn)定,直接影響測(cè)溫精度;鉑銠絲屬貴金屬,偶絲太長(zhǎng)則成本較高。經(jīng)性價(jià)比分析和多次試驗(yàn),石橫特鋼將偶絲長(zhǎng)度控制在28mm(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)最低不低于27mm)。熱電偶測(cè)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(jìn)人鋼水測(cè)溫的瞬時(shí)間(2~4s)內(nèi)達(dá)到熱平衡,確保鋼水測(cè)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(shí)間三要素進(jìn)行控制,具有污染小、偶絲的損傷程度較小等優(yōu)點(diǎn),因此優(yōu)先選用壓焊。測(cè)量端焊接要求“三要三無”,即焊點(diǎn)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(gè)焊點(diǎn)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(shí)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(shí)間過長(zhǎng),會(huì)導(dǎo)致偶絲變脆,影響熱電偶的使用壽命;退火溫度太低時(shí)間不足,達(dá)不到退火的目的。經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)踐,石橫特鋼制作熱電偶退火溫度控制在900C,退火時(shí)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(shí),快干水泥反應(yīng)完全后再往耐火泥頭里澆灌?？旄伤喾磻?yīng)不充分,與攪拌不均勻、攪拌時(shí)間不夠有關(guān)。澆灌時(shí)應(yīng)灌實(shí),不應(yīng)有氣孔,如有氣孔,在測(cè)量時(shí)會(huì)導(dǎo)致參考端溫度升高,影響測(cè)溫精度。
2.4儲(chǔ)存、運(yùn)輸引起的誤差
為確保熱電偶絕緣度,應(yīng)保證儲(chǔ)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(yùn)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(cè)
與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶高溫對(duì)比檢測(cè)。采用雙槍雙支捆綁比對(duì)試驗(yàn)方法，即高精度標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被測(cè)熱電偶捆綁,使標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被測(cè)熱電偶測(cè)量端在同一插入深度,由同一操作人員進(jìn)行雙槍比對(duì)。試驗(yàn)時(shí),應(yīng)在溫場(chǎng)比較均勻穩(wěn)定的金屬熔池中進(jìn)行,鋼鐵廠中間包溫度相對(duì)穩(wěn)定,因此選中間包為試驗(yàn)地點(diǎn)。鉑銠類熱電偶最大允許誤差e=0.4%X(X為測(cè).溫真值,即標(biāo)準(zhǔn)熱電偶測(cè)出的溫度),超出最大允許誤差的被測(cè)熱電偶即為檢測(cè)不合格的熱電偶。每次試驗(yàn),抽檢10支熱電偶,中間包真實(shí)溫度--般為1530℃(標(biāo)準(zhǔn)熱電偶測(cè)得溫度),則最大允許誤差為6.12℃,10支被測(cè)熱電偶測(cè)得的溫度與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶之差≤6℃視為檢測(cè)合格,合格率應(yīng)不低于90%。
自我比對(duì)的檢測(cè)方法。在無標(biāo)準(zhǔn)偶的情況下，對(duì)同批次熱電偶采用自我比對(duì)的方法,檢測(cè)熱電偶的正確性。每批次抽檢40支,40支熱電偶分4組測(cè)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(shí)測(cè)量(此時(shí)溫場(chǎng)最均勻穩(wěn)定)。-組中10支測(cè)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(cè)量真值。一組中10支測(cè)量數(shù)據(jù)同真值比較,溫度波動(dòng)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(yǔ)
石橫特鋼通過不斷提升制作熱電偶生產(chǎn)工藝,加強(qiáng)技術(shù)管理和質(zhì)量控制,減小了自制熱電偶測(cè)溫誤差,提高了測(cè)溫正確性,質(zhì)量合格率達(dá)到了98%以上,滿足了煉鋼工藝要求.同時(shí)降低了生產(chǎn)成本,確保了煉鋼生產(chǎn)順行。
