摘要：本文主要介紹了快速熱電偶、非接觸式紅外測(cè)溫傳感器、激光型傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、測(cè)溫注意事項(xiàng)及在煉鋼測(cè)溫中的具體應(yīng)用。

1.引言

溫度是度量物體冷熱程度的物理量，在生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)中占有極其重要的地位。在整個(gè)的煉鋼過程中，在連鑄、熱風(fēng)爐、熱軋、冷軋、棒/線材軋制過程中隨時(shí)需要測(cè)量溫度信號(hào)。例如：在連鑄上，要監(jiān)測(cè)鋼水的溫度，還要監(jiān)測(cè)從連鑄出來(lái)的鋼坯的溫度；在棒材軋制車間，要隨時(shí)監(jiān)測(cè)工件，并把信號(hào)傳輸給軋機(jī)或者飛剪等等。在測(cè)量溫度的時(shí)候，被測(cè)介質(zhì)有的是液體鋼水（或者鐵水），有的是溫度很高的鋼坯，還有的是溫度在500-600度左右的鋼坯，這樣我們就不能用同一種方法、同一種測(cè)量儀器來(lái)測(cè)量。本文就針對(duì)這種情況分別闡述了三種測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器在鋼鐵冶煉中的具體應(yīng)用。

2.快速熱電偶

眾所周知，測(cè)量溫度的方法有很多種，但是由于煉鋼行業(yè)的特殊性，并不是所有的測(cè)溫方式都能用于煉鋼行業(yè)，那么在測(cè)量熔融的鋼水的溫度時(shí)我們選用的是快速熱電偶?？焖贉y(cè)溫?zé)犭娕际菬犭娕嫉囊环N，主要用于測(cè)量鋼水及高溫熔融金屬的溫度，是一次性消耗式熱電偶，從接觸方式上來(lái)說也是一種接觸性測(cè)量方法。它的工作原理是根據(jù)金屬的熱電效應(yīng)，利用熱電偶兩端所產(chǎn)生的溫差電熱測(cè)量鋼水及高熔融金屬溫度，它的全部零組件集中裝入泥頭中并以耐火填充劑粘合成一整體，而不可拆卸，故為一次性使用，又稱消耗式熱電偶。

在使用熱電偶測(cè)量鋼水的溫度時(shí)，首先要根據(jù)測(cè)量的對(duì)象和范圍，選擇適當(dāng)保護(hù)紙管長(zhǎng)度及適用的測(cè)溫槍，把快速熱電偶裝在測(cè)溫槍上，并使二次儀表指針（或數(shù)顯器）回零。在測(cè)量的時(shí)候，熱電偶插入鋼水深度大約是300-400mm，在測(cè)量的過程中速度要快，持續(xù)的時(shí)間一般為5秒。測(cè)量精度高，測(cè)量范圍廣，所以很多測(cè)量鋼水溫度的場(chǎng)合一般選用快速熱電偶。

某年產(chǎn)1000萬(wàn)噸棒材的鋼鐵廠，在測(cè)量鋼水的溫度的時(shí)候，采用的是TC1200S-A1型的快速熱電偶，如下圖所示。

3.非接觸式紅外測(cè)溫傳感器

測(cè)溫原理是將鋼水發(fā)射的紅外線具有的輻射能轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，紅外線輻射能的大小與鋼水本身的溫度相對(duì)應(yīng)，根據(jù)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)大小，可以確定鋼水的溫度。在使用的時(shí)候，我們只能用其測(cè)量物體的表面溫度，不能測(cè)量其內(nèi)部溫度，也不能透過玻璃進(jìn)行測(cè)量溫度，

加熱好的鋼坯由加熱爐出來(lái)，然后進(jìn)入軋機(jī)。在整個(gè)的軋制線上，共有12個(gè)掃描式熱金屬檢測(cè)器（廠里都簡(jiǎn)稱為熱檢），這幾個(gè)熱檢儀器都是用的紅外線傳感器，使用紅外線測(cè)溫儀控制合適的冷卻，以保證冶金性能正確；同時(shí)在對(duì)鋼材進(jìn)行切頭切尾的時(shí)候也用到紅外測(cè)溫儀。在1#飛剪（7#軋機(jī)前）前有一臺(tái)熱檢，目的是檢測(cè)到有鋼信號(hào)時(shí)，控制飛剪對(duì)到來(lái)的鋼坯進(jìn)行切頭（也可以切尾，自己設(shè)定）；2#飛剪（13#軋機(jī)前）前也有一臺(tái)熱檢，這臺(tái)熱檢的目的是檢測(cè)到無(wú)鋼信號(hào)時(shí)，對(duì)鋼坯進(jìn)行切尾（也可以切頭，自己設(shè)定）。中軋機(jī)組和精軋機(jī)組之間以及倍尺飛剪與預(yù)留的減定徑機(jī)組之間預(yù)留控制水冷裝置，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)光面圓鋼時(shí)利用該裝置對(duì)軋件進(jìn)行水冷，采用低溫精軋技術(shù)處理軋件；

還有，鋼坯從加熱爐出來(lái)，首先是先經(jīng)過水汽除磷裝置再進(jìn)入軋機(jī)。針對(duì)以上這幾種有氧化鐵皮、水汽和低溫的情況，某鋼鐵廠選用的是Rota-Sonde DC 4000-L型的掃描式熱金屬檢測(cè)器。

Rota-Sonde DC 4000-L型號(hào)的熱檢器有400℃和230℃兩個(gè)靈敏度切換范圍，還有兩種自監(jiān)控功能，對(duì)預(yù)防性維護(hù)起到了很大的作用，并且這種掃描式熱金屬檢測(cè)器非常適合低溫軋制工件的檢測(cè)以及對(duì)低發(fā)射率材料工件的檢測(cè)。對(duì)于那些由于生產(chǎn)工藝或材料的改變將引起工件溫度或發(fā)射率很大的應(yīng)用場(chǎng)合，比如對(duì)穿水冷卻后的工件的檢測(cè)或?qū)μ厥夤ぜ臋z測(cè)，能同時(shí)滿足以上幾種工作環(huán)境下的測(cè)量。下圖為2號(hào)飛剪之前的熱檢，它的作用是檢測(cè)到無(wú)鋼信號(hào)時(shí)，來(lái)控制后面的2號(hào)回轉(zhuǎn)式飛剪的動(dòng)作，同時(shí)控制飛剪后面的2號(hào)活套的起套動(dòng)作。

4.激光型傳感器

鋼坯由連鑄出來(lái)在運(yùn)送至加熱爐的過程中(或者直接用冷坯時(shí))，溫度已經(jīng)降到500度左右，這時(shí)候鋼坯表面的顏色已經(jīng)是灰黑色的或者隱約有點(diǎn)紅色，如果用紅外傳感器來(lái)測(cè)量就有可能就檢測(cè)不到鋼材的有無(wú)，所以在加熱爐前檢測(cè)是否有鋼坯進(jìn)入加熱爐，那么這種情況下，就選擇激光型傳感器—型號(hào)為KDCZL6-4Z1-F、DC24V的冷熱金屬通用檢測(cè)器。冷熱金屬通用檢測(cè)器主要用于冶金工業(yè)生產(chǎn)流水線現(xiàn)場(chǎng)，通過對(duì)工件運(yùn)動(dòng)位置的到位檢測(cè)，輸出一控制用的開關(guān)信號(hào)，按照光源可分為激光(650nm)型、可見紅光（650nm）型和紅外光（910nm）型三種。KDCZL型檢測(cè)器采用可見半導(dǎo)體激光器作光源（屬于激光型傳感器），經(jīng)調(diào)制后發(fā)光一束準(zhǔn)平行可見紅色激光，經(jīng)光敏管接收放大后，輸出一個(gè)開關(guān)量信號(hào)。該檢測(cè)器抗干擾能力強(qiáng)，作用距離極遠(yuǎn)，檢測(cè)富裕量大，安裝調(diào)試方便，工作穩(wěn)定可靠，可在潮濕，水霧，粉塵等惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期可靠使用，但當(dāng)環(huán)境溫度超過60攝氏度時(shí)應(yīng)加水冷卻。圖2為用KDCZL6-4Z1-F型號(hào)的激光型傳感器測(cè)量入爐鋼坯的溫度。

5.結(jié)論

最近天氣很冷，在精軋區(qū)域有很大的水汽，不僅影響工作人員對(duì)生產(chǎn)過程中的故障做出判斷和維修，也嚴(yán)重影響了熱檢儀器檢測(cè)的準(zhǔn)確性，大家都在討論一種解決問題的辦法。實(shí)際上，以上三種測(cè)溫儀都屬于傳感器的范疇，當(dāng)前技術(shù)水平下的傳感器系統(tǒng)正向著微小型化（Micro）、智能化（Smart）、多功能化（Multifunction）和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化（wireless networked）的方向發(fā)展，我想，隨著CAD技術(shù)、MEMS技術(shù)、信息理論及數(shù)據(jù)分析算法的技術(shù)的發(fā)展，一定會(huì)生產(chǎn)出適合各種惡劣、復(fù)雜工作環(huán)境的傳感器，也一定能解決因天冷水汽大產(chǎn)生的一系列問題。

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