CN101266174A - 铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置。包含四根热电偶偶丝，其材质两根为镍铬、另两根为镍硅，每根镍铬偶丝与一根镍硅偶丝构成一组热电偶，所有热电偶偶丝均置于一个耐热钢套管之内，套管与气缸连接，在气缸的驱动下沿导套滑动。每根热电偶偶丝的下端均设有弹簧，偶丝的高度由弹簧调节，在弹簧弹力的作用下，偶丝与被测铝扁锭的下表面实现“软着陆”式接触测量。当需要测温时，气缸带动热电偶组件上升并与炉内铝扁锭的下表面接触，接触到金属以后两种不同材质的偶丝导通，形成一个闭路，产生温度测量信号。本发明结构新颖、安装方便、使用灵活、测量结果准确，可广泛应用于铝加工行业扁锭热轧前加热炉。

Description

铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置

技术领域

本发明涉及铝加工行业扁锭热轧前加热炉上的测温装置，尤其铝板带热轧生产铸锭加热炉实时监测炉内铸锭表面温度的热电偶装置。

背景技术

目前，在热轧配套的铝锭加热炉中，铸锭在炉内由推进机构推动前进，这给铝锭温度测量带来了极大困难，无法实现铸锭温度加热过程控制。目前，在实际生产中，只能依赖于现场工艺摸索和经验数据，通过控制炉气温度来间接实现铸锭温度控制，这就造成了铝锭加热温度控温不精确，铸锭温差大，各块铸锭温度波动大等诸多问题，有时还经常出现过热现象。

热轧生产线主轧机生产时对加热炉铸锭出炉温度有较严格的要求，要得到温度适宜的铸锭，因此必须检测铸锭的出炉温度。传统的测温方式是，人工手持测温偶在炉外手动测量金属温度，因金属出炉时表面有降温现象，使得测温不真实、准确度低，而且人工作业也不安全。基于这种技术现状，需要设计出适于工业化应用的能够在炉内直接测温的装置，通过该装置对加热过程中铝扁锭表面温度进行实时检测和监控。

发明内容

本发明的目的是提供一种铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置，以监控铝扁锭加热过程中表面温度的变化情况，为优化铝扁锭加热工艺提供第一手技术资料。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置，包括四根单独的热电偶偶丝，其中两根偶丝材质为镍铬，另两根偶丝材质为镍硅，一根镍铬偶丝与一根镍硅偶丝组合成一支测温热电偶，共有两支测温热电偶，其特征在于：单根热电偶裸偶丝置于不锈钢小套管中，裸偶与小套管的夹层中填充绝缘材料形成绝缘层，裸偶底端加工有凸台结构，凸台结构的下方装有绝缘环，绝缘环的内壁与裸偶螺纹连接，绝缘环的外径与小套管内径相匹配，固定螺母与套管连接，绝缘环的下方设有绝缘垫，绝缘垫与绝缘环及绝缘层构成绝缘带，单根裸偶丝与小套管相互不导通，构成一个整体；四根热电偶合在一起置于一个外圈耐热钢套管之内，外圈耐热钢套管与气缸连接、在气缸的驱动下沿铸锭加热炉炉体上的导套往复移动；在热电偶的下端设有弹簧调节机构，偶丝的高度由弹簧调节，在弹簧弹力的作用下，热电偶在外圈耐热钢套管中微量滑动，使得偶丝前端的接合段与被测铝扁锭的下表面达成“软着陆”式接触测量。

本发明的目的还可以通过以下技术方案来进一步实现：

上述的铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置，其中，所述热电偶裸偶丝的头部呈锥形结构。

更进一步地，上述的铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置，其中，单根热电偶小套管与外圈耐热钢套管之间采用硅酸铝纤维编织盘根密封。

更进一步地，上述的铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置，其中，所述外圈耐热钢套管内部设有陶瓷导向盘，四根热电偶小套管均置于陶瓷导向盘之内。

再进一步地，上述的铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置，其中，所述外圈耐热钢套管上设有行程开关。

本发明技术方案的实质性特点和进步主要体现在：

①本发明热电偶装置能够在炉内直接检测金属温度，能对金属加热过程中的温度进行实时检测监控并参与温度控制，显著优化了工艺；

②热电偶的偶丝高度通过下端的弹簧进行调节，在检测时利用弹簧的弹力实现“软着陆”式接触测量，各自都有一定的伸缩余量，可全部接触铝锭表面，增加热电偶的使用效率，同时也对热电偶起到保护作用，以防偶丝在气缸带动下快速运行时被铝锭碰伤；每根偶丝头部做成锥形结构，有利于全部偶丝均能全部接触铝锭表面，增加所测数据的真实性；

③应用时，测温过程只需几秒钟即可获得铸锭温度数据，同时，由于采用了两支测温偶同时测温，其数据互为校正，有效保证测温数据的真实性；

④本发明技术方案使更换热电偶偶丝变得非常方便，更换时不需要更换耐热钢套管和其它装置，大大降低了热电偶装置的运行成本；

⑤本发明装置结构新颖、运行可靠、安装方便、使用灵活、测量结果准确，且自动化程度高、运行成本低、维修容易，可广泛应用于铝加工行业热轧前铝锭加热炉上。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明热电偶装置的结构示意图；

图2：单根热电偶的结构示意图；

图3：热电偶检测端的放大视图；

图4：图1的C-C向示意图。

图中各附图标记的含义见下表：

附图标记	含义	附图标记	含义	附图标记	含义
						1	铝锭	2	热电偶	3	导向盘
4	外圈耐热钢套管	5	炉体棉	6	岩棉
						7	导套	8	导向轮	9	支架
10	连杆	11	行程开关	12	弹簧
						13	引出端	14	驱动气缸	15	拉杆

附图标记	含义	附图标记	含义	附图标记	含义
						16	挡板	21	裸偶丝	22	绝缘层
23	小套管	24	绝缘环	25	固定螺母
						26	绝缘垫	27	接线螺母

具体实施方式

在铝扁锭加热炉上，需要实时监控铝扁锭在加热过程中的表面温度，并参与过程控制，另外为了适应规模化生产的热轧控制要求，金属在加热出炉前需要将其真实温度数据传送到热轧主控室。本发明提供一套结构完整、合理的实时检测铸锭温度的热电偶装置，可以直接安装在加热炉炉底上，在炉内完成铸锭温度的检测。

如图1～图4所示，铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置，包括热电偶偶丝，热电偶偶丝的前端形成接合段，输出线从热电偶偶丝的引出端13引出，其中，热电偶有四根，其中两根材质为镍铬，另两根材质为镍硅，一根镍铬偶与一根镍硅偶组合成一对热电偶；其中，单根Φ8热电偶裸偶丝放置于细小的不锈钢套管23中，热电偶裸偶丝21与小套管的夹层填充绝缘材料形成绝缘层22，在裸偶21底端有凸台结构，凸台结构的下方装有绝缘环24，绝缘环内径与裸偶螺纹连接，绝缘环外径与小套管内径相配，固定螺母25与小套管外径螺纹连接，绝缘环的下方设有绝缘垫26，绝缘垫26与绝缘环24及绝缘层22构成绝缘带；四根热电偶置于一个外圈耐热钢套管4内，管内每间隔一定距离设有一陶瓷导向盘3，外圈耐热钢套管4与气缸14连接、在气缸14的驱动下沿炉体上的导套7往复移动；四根热电偶的下端均设有弹簧调节机构，偶丝的高度由弹簧12调节，在弹簧弹力的作用下热电偶2在外圈耐热钢套管4中微量滑动，偶丝与被测铝扁锭1的下表面实现“软着陆”式接触测量。外接线从接线螺母27处引出。

热电偶的偶丝有四根，两根采用镍铬制作，另两根采用镍硅制作，这样，一根镍铬偶丝与一根镍硅偶丝构成一完整的热电偶，这样，套管内实际共设有两支镍铬-镍硅热电偶，两支偶同时测同一块铸锭，互为校正，进而验证了所测数据的有效性。四根偶丝在不接触铸锭的时候，相互间是隔开的，在气缸的驱动下，整套装置沿滚轮上升接触到铸锭时，在弹簧的作用下，每一根被强力顶接接触到铸锭表面，铝铸锭是良好的导体，通过铝锭，镍铬及镍硅偶丝闭合，这时就实现了铸锭测温功能。每根偶丝头部均加工成较锋锐的锥角，改善了偶丝与铸锭表面的接触效果，保障了测温数值的真实可靠性。导套7与外圈耐热钢套管4之间采用硅酸铝纤维编织盘根密封。

具体应用时，本装置垂直安装于炉子底部，炉底设有一垂直通道可供整套热电偶装置自由升降。在底座上安装有滚轮装置，在支架7上装有导向轮8，热电偶2置于外圈耐热钢套管4内，外圈耐热钢套管4可往复上运动。气缸14一端通过轴承座与底座侧面连接，另一端通过连杆10与热电偶耐热钢套管4相连，当气缸14带动耐热钢套管4运行时，即带动热电偶进退，当热电偶进退到位时由行程开关11发出信号，信号反馈给气缸前面电磁换向阀，从而控制气缸运动。隔热炉体棉5使热电偶在进退过程中与炉体紧密连接，岩棉6防止炉内高温气体沿热电偶导套窜出，避免损害，保证其使用寿命。

当需要测量铝锭温度时，气缸14带动热电偶组件上升，与炉内铝扁锭的下表面相接触。当热电偶组件上升到位后，偶丝接触到金属以后，两种不同材质的偶导通，形成一个闭路，有温度测量信号产生，如果两只偶检测温度相近则取其均值作为检测结果，如果温度数据相差太大，则数据失效需要重新检测。值得注意的是，因铝锭下端面可能不是平面，可能为阶梯面或圆弧面，热电偶下端的弹簧12充分解决此问题，热偶的四个偶丝高度可以通过下端的弹簧12进行调节，由拉杆15和挡板16实现弹簧的伸缩调节；在检测金属时可以利用弹簧的弹力实现“软着陆”，各自都有一定的伸缩余量，可以全部接触铝锭表面，增加热电偶的使用效率，同时也对热电偶起到保护作用，以防偶丝在气缸带动下快速运行而被铝锭碰伤。完成测温过程后，气缸即带动热电偶退回到位，以减少铝锭推进过程中对热电偶造成的损坏。此装置可使测温过程缩短，只需几秒钟即可，大大延长了热电偶的使用寿命。

采用本发明技术方案使更换热电偶偶丝变得非常方便，更换时不需要更换耐热钢套管和其他装置，只要将安装底座下面固定热电偶偶丝的螺栓松开，把上端热电偶耐热钢套管松开，将热电偶偶丝从上端抽出，更换新的偶丝即可，大大降低了热电偶装置的运行成本。

综上可见，本发明装置结构新颖、运行可靠、安装方便、使用灵活、测量结果准确，且自动化程度较高、运行成本低、维修方便，可广泛应用于铝加工行业扁锭热轧前加热炉。不过，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制，凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (5)

1. 铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置，包括四根单独的热电偶偶丝，其中两根偶丝材质为镍铬，另两根偶丝材质为镍硅，一根镍铬偶丝与一根镍硅偶丝组合成一支测温热电偶，共有两支测温热电偶，其特征在于：单根热电偶裸偶丝置于不锈钢小套管中，裸偶与小套管的夹层中填充绝缘材料形成绝缘层，裸偶底端加工有凸台结构，凸台结构的下方装有绝缘环，绝缘环的内壁与裸偶螺纹连接，绝缘环的外径与小套管内径相匹配，固定螺母与套管连接，绝缘环的下方设有绝缘垫，绝缘垫与绝缘环及绝缘层构成绝缘带，单根裸偶丝与小套管相互不导通，构成一个整体；四根热电偶合在一起置于一个外圈耐热钢套管之内，外圈耐热钢套管与气缸连接、在气缸的驱动下沿铸锭加热炉炉体上的导套往复移动；在热电偶的下端设有弹簧调节机构，偶丝的高度由弹簧调节，在弹簧弹力的作用下，热电偶在外圈耐热钢套管中微量滑动，使得偶丝前端的接合段与被测铝扁锭的下表面达成“软着陆”式接触测量。

2. 根据权利要求1所述的铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置，其特征在于：所述热电偶裸偶丝的头部呈锥形结构。

3. 根据权利要求1所述的铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置，其特征在于：单根热电偶小套管与外圈耐热钢套管之间采用硅酸铝纤维编织盘根密封。

4. 根据权利要求1所述的铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置，其特征在于：所述外圈耐热钢套管内部设有陶瓷导向盘，四根热电偶小套管均置于陶瓷导向盘之内。

5. 根据权利要求1所述的铸锭加热炉测铝锭温度的热电偶装置，其特征在于：所述外圈耐热钢套管上设有行程开关。

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