CN103439020A - 钢坯温度在线采集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢坯温度在线采集系统及方法，其中系统包括外水箱，其内设有一空腔，空腔下方放置记录仪，空腔上方放置内水箱，外水箱和内水箱的内部均盛装气化液，顶部均设有排气孔；外水箱的外壁包敷有隔热材料，隔热材料的外壁包敷有陶瓷纤维毯，包裹着陶瓷纤维毯的外水箱四周及底面通过钢板箱封装；钢板箱上设有出线口，外部的热电偶穿过该出线口和空腔与记录仪的接线端子连接。本发明的整个系统长时间在高温环境下使用亦可保证水箱空腔内的记录仪安全可靠地采集数据，而不会被烧毁。且该系统结构简单，成本低，操作维护方便，可以有效测定被加热物件内部或加热环境中各测点的温度。

Description

钢坯温度在线采集系统及方法

技术领域

本发明涉及热处理测试技术领域，尤其涉及一种钢坯温度在线采集系统及方法。

背景技术

在钢坯加热炉生产过程中，被加热钢坯一般要经过预热、加热和均热三个热处理阶段，每个阶段的炉温是不同的，钢坯内部各位置的温度随时间的变化通过高温辐射计或肉眼是无法判断的，这样一来操作人员及工艺人员无法有效了解加热炉内钢坯的加热质量，不能很好地保证钢坯是否按工艺曲线升温，从而给加热炉加热制度优化造成困难。对于有二级核心数学模型的加热炉，由于无法获得钢坯内各点的升温历程数据，也为模型关键参数修正提出了难题，从而无法很好实现加热炉二级控制，不利于加热炉节能降耗及提高控制水平。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中无法有效获得钢坯加热炉中温升数据的缺陷，提供一种结构简单，成本低，操作维护方便，可以有效测定被加热物件内部或加热环境中各测点温度的钢坯温度在线采集系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种钢坯温度在线采集系统，包括外水箱，其内设有一空腔，空腔下方放置记录仪，空腔上方放置内水箱，外水箱和内水箱的内部均盛装气化液，顶部均设有排气孔；

外水箱的外壁包敷有隔热材料，隔热材料的外壁包敷有陶瓷纤维毯，包裹着陶瓷纤维毯的外水箱四周及底面通过钢板箱封装；

钢板箱上设有出线口，外部的热电偶依次穿过该出线口、陶瓷纤维毯、隔热材料以及空腔与记录仪的接线端子连接。

本发明所述的钢坯温度在线采集系统中，所述空腔内设有支撑板，内水箱置于支撑板上。

本发明所述的钢坯温度在线采集系统中，内水箱的一侧外部设置有凹槽，与外水箱之间形成热电偶出线通道。

本发明所述的钢坯温度在线采集系统中，所述钢板箱两侧焊接有多对螺母，钢丝分别穿过相对应的螺母的中心孔，将水箱顶部包敷的陶瓷纤维毯固定紧。 

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

提供一种钢坯温度在线采集方法，包括以下步骤：

S1、在待测温度的钢坯上切割出一个豁口，钢坯温度在线采集系统固定于该豁口中，所述钢坯温度在线采集系统为上述系统；

S2、在钢坯上打孔，形成多个温度测点；

S3、将热电偶插入钢坯上各个温度测点中；

S4、将被测钢坯送入加热炉中加热，记录仪记录热电偶所采集的各个测点的温升数据；

S5、钢坯加热结束后，将记录仪从钢坯温度在线采集系统取出，并通过计算机将所采集的温度数据导出，以进行进一步的数据处理分析。

本发明所述的方法中，在步骤S2和S3之间还包括步骤：

在各个测点旁焊接螺母，将热电偶穿过螺母的中心孔后再执行步骤S3。

本发明产生的有益效果是：本发明的钢坯温度在线采集系统的外水箱内还设有内水箱，内水箱下方放置记录仪，在内水箱和外水箱中均盛放气化液，如液态水，利用其气化潜热将高温环境传入的绝大部分热量通过两个水箱顶部的排气孔带走。外水箱外部采用双层耐材保护，即内层采用隔热材料包敷，外层采用陶瓷纤维毯包敷，最外面用钢板箱封装，即使整个系统长时间在高温环境下使用亦可保证水箱空腔内的记录仪安全可靠地采集数据，而不会被烧毁。该系统结构简单，成本低，操作维护方便，可以有效测定被加热物件内部或加热环境中各测点的温度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例钢坯温度在线采集系统的示意图；

图2是本发明实施例钢坯温度在线采集系统的俯视图；

图3是本发明实施例钢坯温度在线采集系统除去顶部耐材后的俯视图；

图4是本发明实施例钢坯温度在线采集系统的侧视图；

图5是本发明实施例外水箱的示意图；

图6是本发明实施例内水箱的俯视图；

图7是利用钢坯温度在线采集系统测试钢坯温度的示意图；

图8是利用钢坯温度在线采集系统测试钢坯温度的俯视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的钢坯温度在线采集系统，如图1所示，主要包括内水箱1、外水箱2、隔热材料3、陶瓷纤维毯4、钢板箱5、记录仪7和热电偶9。

如图5所示，所述外水箱2内部盛装外水箱用气化液10.2，外水箱2顶部有外水箱排气孔8.2，中部呈空腔结构，分为外水箱上部空腔19.1及外水箱下部空腔19.2。本发明的一个实施例中，外水箱下部空腔19.2焊接有支撑板20，用于支撑内水箱1。

如图3和图6所示，所述内水箱1顶部设有内水箱排气孔8.1，一侧有内水箱凹槽18，内部盛装内水箱用气化液10.1。

气化液一般是水，利用其气化潜热将高温环境传入的绝大部分热量通过水箱顶部的排气孔带走。

外水箱2的外壁包敷有隔热材料3，隔热材料3的外壁包敷有陶瓷纤维毯4，包裹着陶瓷纤维毯4的外水箱2四周及底面通过钢板箱封装，形成本发明系统本体15。由于隔热材料的导热系数极低但所能承受的最高温度并不高，一般900℃左右，而陶瓷纤维毯3导热系数相对隔热材料稍高但所能承受的最高温度很高，可以达到1400℃左右，可以直接置于高温环境中，所以采用内层包覆隔热材料，外层包覆陶瓷纤维毯的双层结构，隔热效果最优，从而使整个系统即使长时间在高温环境下使用亦可保证水箱空腔内的记录仪6安全可靠地采集数据，而不会被烧毁。

如图1和图4所示，所述钢板箱5一侧有外部热电偶出线口14，以方便热电偶9接线。外部的热电偶9穿过该出线口14和空腔（这里的空腔具体为内水箱与外水箱壁之间形成的空隙），与记录仪7的接线端子6连接。具体为热电偶9的一端首先与外水箱下部空腔19.2内的记录仪7的接线端子6连接，然后热电偶9的另一端依次通过出线口11，再穿过内层隔热材料3、外层的陶瓷纤维毯4，然后从钢板箱5一侧的外部热电偶出线口14穿出，以对指定点进行温度测量。

在本发明的一个较佳实施例中，热电偶9既可以通过内水箱1与空腔壁之间的空隙与记录仪7连接，也可以在内水箱1的一侧外部设置凹槽18，与外水箱2之间形成热电偶出线通道。当内水箱1放置于外水箱上部空腔19.1内时，该凹槽18与外水箱上部空腔19.1之间形成热电偶出线通道。记录仪7上的接线端子6与热电偶9连接好后，可启动记录仪7并将其放置于外水箱下部空腔19.2内。然后，将内水箱1放入外水箱上部空腔19.1内，内水箱会被外水箱下部空腔19.2内的支撑板20支撑住。

如图2所示，钢板箱4两侧焊接有若干对螺母12，钢丝13两端分别穿过相对应的两个螺母12的中心孔，然后固定好，利用张力将外水箱2顶部包敷的陶瓷纤维毯3固定紧。

利用上述实施例的钢坯温度在线采集系统进行钢坯温度在线采集的方法，其主要步骤包括：

S1、首先在待测温度的钢坯17上切割出一个豁口21，如图7和图8所示，若钢坯厚度较大，首先在待测温度的钢坯17上切割出一个豁口21，豁口21大小应与系统本体15的长宽相一致，钢坯温度在线采集系统嵌入豁口21中，并固定好，亦可不必开豁口21，而将钢坯温度在线采集系统直接固定于钢坯17侧部；若钢坯17厚度较小，亦可不必开豁口21，而将钢坯温度在线采集系统直接固定在钢坯17上部即可。选用哪种方式，以保证钢坯温度在线采集系统固定于钢坯17上之后能够顺利通过加热炉进料端炉门，进入加热炉进行加热，完成加热后能够顺利通过加热炉出料端炉门出炉为准。）

S2、在钢坯上打孔，形成多个温度测点；本发明的一个实施例中，可在钢坯17上打孔至要测量温度的位置，如图7所示，形成第一测点16.1、第二测点16.2、第三测点16.3和第四测点16.4，第四测点16.4为测量钢坯外部炉气温度用。

S3、将热电偶9插入钢坯上各个温度测点中。

本发明的较佳实施例中，在步骤S2和S3之间还可以在各测点旁焊接螺母12，然后将该系统本体15嵌入豁口21内，并固定好。将热电偶9穿过螺母12的中心孔，然后插入至钢坯17上各测点（第一测点16.1、第二测点16.2、第三测点16.3）内，用以测量第四测点16.4处温度的热电偶9穿过螺母12的中心孔后使其朝上即可在钢坯17加热过程中测定炉气温度。

S4、将被测钢坯17送入加热炉中加热，此时记录仪7已经开始记录热电偶11所采集的第一测点16.1、第二测点16.2、第三测点16.3、第四测点16.4的温升数据。

S5、钢坯17加热结束后，将空腔内的记录仪7取出，然后与计算机连接即可将各测点（第一测点16.1、第二测点16.2、第三测点16.3、第四测点16.4）所采集的温度数据导出，再进行进一步的处理分析。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种钢坯温度在线采集系统，其特征在于，包括外水箱，其内设有一空腔，空腔下方放置记录仪，空腔上方放置内水箱，外水箱和内水箱的内部均盛装气化液，顶部均设有排气孔；

外水箱的外壁包敷有隔热材料，隔热材料的外壁包敷有陶瓷纤维毯，包裹着陶瓷纤维毯的外水箱四周及底面通过钢板箱封装；

钢板箱上设有出线口，外部的热电偶依次穿过该出线口、陶瓷纤维毯、隔热材料以及空腔与记录仪的接线端子连接。

2.根据权利要求1所述的钢坯温度在线采集系统，其特征在于，所述空腔内设有支撑板，内水箱置于支撑板上。

3.根据权利要求1所述的钢坯温度在线采集系统，其特征在于，内水箱的一侧外部设置有凹槽，与外水箱之间形成热电偶出线通道。

4.根据权利要求1所述的钢坯温度在线采集系统，其特征在于，所述钢板箱两侧焊接有多对螺母，钢丝分别穿过相对应的螺母的中心孔，将水箱顶部包敷的陶瓷纤维毯固定紧。

5.一种钢坯温度在线采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在待测温度的钢坯上切割出一个豁口，钢坯温度在线采集系统固定于该豁口中，所述钢坯温度在线采集系统为权利要求1-3中任一项所述的系统；

S2、在钢坯上打孔，形成多个温度测点；

S3、将热电偶插入钢坯上各个温度测点中；

S4、将被测钢坯送入加热炉中加热，记录仪记录热电偶所采集的各个测点的温升数据；

S5、钢坯加热结束后，将记录仪从钢坯温度在线采集系统取出，并通过计算机将所采集的温度数据导出，以进行进一步的数据处理分析。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤S2和S3之间还包括步骤：

在各个测点旁焊接螺母，将热电偶穿过螺母的中心孔后再执行步骤S3。

Images