RU1771873C - Способ измерени теплового состо ни поверхности гор чего металла - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области металлургии , точнее к непрерывной разливке металлов. Цель изобретени  - устранение вли ни  посто нно действующих внешних тепловых воздействий в зоне установки датчика на измерение теплового состо ни  поверхности гор чего металла и обеспечение возможности использовани  результатов измерений в системах контрол  и управлени  тепловым состо нием слитка в машинах непрерывного лмть  заготовок. Способ измерени  теплового состо ни  поверхности гор чего металла включает размещение в зоне измерени  у поверхности металла по меньшей мере одного теплоприемника, изИзобретение относитс  к тепловым измерени м в металлургии, преимущественно при непрерывной разливке стали. Целью изобретени   вл етс  устранение вли ни  посто нно действующих внешних тепловых воздействий в зоне установки теплоприемника на измерение теплового состо ни  поверхности гор чего металла и обеспечение возможности использовани  результатов измерени  в системах контрол  и управлени  тепловым состо нием слитка в машинах непрерывного лить  заготовок. мерение сигнала с датчика температуры, нормирование теплового потока, отводимого от теплоприемника путем подачи на него охлаждающей среды, определение стендовой градуировочной характеристики при посто нном давлении или расходе охлаждающей среды, определение по измеренному значению сигнала датчика температуры бокового состо ни  поверхности, Новым в способе  вл етс  то, что перед размещением в зоне измерени  теплоприемник размещают у поверхности металла, где возможно измерить температуру поверхности независимым средством измерени , определ ют зависимость давлени  или расхода охлаждающей среды от показаний датчика температуры при посто нной температуре поверхности, которую измер ют независимым средством измерени , а в зоне измерени  определ ют зависимость давлени  или расхода охлаждающей среды от показаний датчика температуры при неизвестной посто нной температуре поверхности и при различии этих зависимостей измен ют давление или расход охлаждающей среды до совмещени  с зависимостью, полученной в тарировочной зоне. 6 ил. На фиг. 1 изображено устройство дл  измерени  теплового состо ни  поверхности гор чего металла; на фиг. 2,3- графическа  интерпретаци  способа измерени  теплового состо ни  поверхности гор чего металла; на фиг. 4 - устройство роликовой проводки МНЛЗ; на фиг, 5, 6 - пример конкретной реализации способа измзрени  теплового состо ни  поверхности гмр чегс металла, Устройство дл  измерени  теплового состо ни  поверхности гор чего г/еталла (Л XI XI 00 XI со

Description

состоит из теплоприемника 1 (фиг, 1) с дифференциальной термопарой 2. тепловой трубы 3, коаксиально установленного на тепловой трубе защитного кожуха 4 и дополнительного кожуха 5. Между защитным кожухом и тепловой трубой размещена непроницаема  дл  прохода газа перегородка 6 из нетеплопроводного материала. Устройство снабжено средством 7 дл  подвода газа и по меньшей мере одним отверстием , соедин ющим между собой полости защитного и дополнительного кожухов. Датчик теплоприемника размещен у поверхности гор чего металла 8. Дл  фиксации сигнала датчика используетс  вторичный прибор.

Способ реализуетс  следующим образом .

Лучистый тепловой поток q от нагретого металла поступает к тепловоспрмнимаю- щей поверхности теплоприемника 1 Тепловой поток фиксируетс  дифференциальной термопарой 2. Стабилизаци  температуры холодного спа  термопары, размещенной у испарител  тепловой трубы 3 (теплоотдаю- щей поверхности теплоприемника обеспе- чиваетс  процессом испарени  жидкости - теплоносител  в тепловой трубе. Конденсаци  испар емого теплоносител  в тепловой трубе происходит за счет циркул ции газа (воздуха, азота, аргона) в зазоре между тепловой трубой и защитным кожухом 4. Наличие перегородки 6 из нетеплопроводного материала, установленной между защитным кожухом и тепловой трубой исключает пр мо обдув и передачу внешних тепловых воздействий со стороны защитного кожуха на теплоприемник, что повышает стабильность работы измерител . Циркул ци  газа в зазоре между дополнительным 5 и защитным кожухом создает диатермальную газовую завесу, позвол ет избежать нагрева защитного кожуха в процессе работы устройства и, как следствие, искажение его гра- дуировочной характеристики из-за изменени  температуры газа, охлаждающего конденсатор тепловой трубы

Лучистый тепловой поток q от нагретого металла поступает к тепловоспринимаю- щей поверхности теплоприемника. При высоких температурах поверхности металла, характерных дл  непрерывного лить  заготовок , основной  вл етс  лучиста  передача тепла.

Датчик теплового состо ни  поверхности предварительно градуируетс  относительно температуры поверхности металла или лучистого теплового потока на стенде. Так как в датчике используютс  стандартные термопары, то ее градуировочна  характеристика имеет вид:

Тп К Д + А(Р) ,

0)

где Тп - температура поверхности гор чего металла,

К - угловой коэффициент градуировоч- ной характеристики датчика:

Д-уровень сигнала датчика приданной температуре поверхности;

А(Р) - величина, завис ща  от давлени  или расхода воздуха на редукторе измерител ,

В качестве средства метрологического обеспечени  используетс  образцовый пирометр полного излучени  ТЭРА-50 или ручной пирометр Проминь. После этого датчик устанавливают в зону машины непрерывного лить  заготовок (фиг. 4), где возможно измерить температуру поверхности металла независимым средством измерени . На установившемс  режиме разливки измер ют температуру поверхности слитка

пирометра Ti и одновременно измен ют давление или расход подаваемого воздуха вентилем 7 (фиг. 2, 3) с PiM3KC до PiMMH и фиксируют на вторичном приборе соответствующие значени  сигнала датчика от

Д1МИИ до Д1макс. Опыт эксплуатации и их тарировани  показал, что зависимость Д т(Р).,как правило, линейна  и достаточно двух точек измерени  при рмакс ц рмин п0 полученным двум точкам определ ют заеисимость охлаждающей среды от показаний датчика (пр ма  1, фиг 2).

PI-KP -Д + ВСГ1).

(2)

40 Далее выбирают требуемое значение показаний датчика температуры:

Д;

ТП-А1 К

(3)

где Ат - начало шкалы вторичного грибора: и определ ют соответствующее дл  данного значени  сигнала датчика давление, подаваемое на редуктор охлаждающей среды по

0 зависимости (1). После этого устанавливают датчик в зоне измерени  (зона II, фиг. 4). Разрыв по времени между установками датчика в зонах f и II (фиг. 4) не принципиален. Важно, чтобы измерени  в зоне II также

5 проводились при посто нной температуре поверхности. В указанной зоне также измер ют показани  датчика темпе-ратуры

ItlALJ j ir/rt. . . IT

.макс

мин Д2 при двух Давлени х и Р2МИН определ ют дополнительную зависимость давлени  или расхода охлаждающей среды от показаний датчика температуры:

-Д + В(Т2),

где Т2 - неизвестна  температура поверхности слитка в зоне II измерени  (фиг. 4). Если получили, что Кр1 К0И (пр ма  II, фиг. 2), то услови  теплообмена датчика температуры и поверхности металла в зонах I и II одинаковы. В этом случае давление воздуха на редукторе Pi, полученное в зоне I, остаетс  прежним.

Если Кр Кр (пр ма  III, фиг, 2), то услови  теплообмена датчика температуры и поверхности металла в зонах I и II различны и давление охлаждающей среды на редукторе рассчитывают из уравнени  (пр ма  IV, фиг. 2):

Р1 + В(Т1).

Это значит, что угол наклона Кр определ ет услови  теплового воздействи  на тепло- приемник датчика (пар. туман, рассто ние теплоприемника от слитка, переохлаждение поверхности слитка стру ми воздуха и т.д.). а В (Т|)  вл етс  функцией разности температур слитка в точках с температурой

TIДалее определ ют градуировочную характеристику теплоприемника датчика при данном давлении охлаждающей среды:

+ А(Р),

по которой в соответствии с измеренным показанием датчика температуры определ ют тепловое состо ние поверхности гор чего металла.

Пример конкретной реализации способа .

Известна характеристика хромель-алю- мелевой дифференциальной термопары датчика температуры, сн той на стенде:

-Д + А.

При установившемс  режиме разливки измер ем Д1МИМ 2 мВ при 0.25 МПа и Д1 мин 4,7 мВ при Р1МИН 0,1 МПа при температуре, фиксируемой ручным пирометром Проминь Т 920°С. Получаем характеристику датчика температуры в зоне I:

Pi - Pf

рМИН ptyli

Да-ДГ1

-дгн+дг

или

Р1 -0,055 Д + 0.36 (МПа).

Определ ем уровень сигнала на выходе датчика температуры дл  данного типа вторичного прибора:

5Д (920-650)7100 (мВ)

где А 650°С - начало шкалы вторичного прибора.

Определ ем давление охлаждающей среды 10 на редукторе измерител  дл  данного уровн  сигнала датчика температуры:

,055 2,7 + 0,36 0,21 (МПа).

15 Устанавливаем датчики в зоне II. На установившемс  режиме определ ем Д2макс 3,6 мВ, при Р2МИН 0,1 МПа, и Д2МИН 1,8 мВ при Р2 макс 0,25 МПа. Получаем дополнительную характеристику датчика

20 температуры дл  зоны II:

Р2 - РУЖС Д2-ДГН

рЈ,

I3KC

ДГН+ДГ

25

или Р2 - 0.083 Д -t 0,39 (МПа). Так как Кр / Кр , то услови  теплообмена датчика температуры с поверхностью металла в зонах I и II различны, поэтому дав- Зо ление охлаждающей среды на редукторе равно: .

Р{ : 0,083 2,7 + 0,36 (МПа).

35 Таким образом, градуировочна  характеристика датчика температуры в зоне I имеет вид:

Тп 100 Д + 650°С«

Использование способа измерени  теплового состо ни  гор чего металла обеспечивает следующие преимущества:

повышает точность измерени  температуры поверхности путем устранени  вли ни  посто нно действующих внешних тепловых воздействий в зоне установки датчика на измерение теплового состо ни  поверхности гор чего металла;

обеспечивает возможность использовани  результатов измерени  в системах контрол  управлени  тепловым состо нием слитка в машинах непрерывного заготовок .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ измерени  теплового состо ни  поверхности гор чего металла, преимущественно слитка, в машинах непрерывного лить  заготовок, включающий размещение в зоне измерени  у поверхности гор чего

   металла по меньшей мере одного теплопри- емника, выполненного в виде теплопереда- ющего элемента, измерение сигнала по меньшей мере одного датчика температуры, размещенного в теплоприемнике, нормиро- вание теплового потока, отводимого от теп- лоприемника, путем подачи на него охлаждающей среды, контроль и регулирование давлени  или расхода охлаждающей среды, предварительное определение стен- довой градуировочной характеристики теп- лоприемника при посто нном расходе или давлении охлаждающей среды, определение по измеренному значению сигнала датчика температуры теплового состо ни  поверхности гор чего металла, отличающийс  тем, что, с целью устранени  вли ни  посто нно действующих внешних тепловых воздействий в зоне установки теп- лоприемника на измерение теплового со- сто ни  поверхности гор чего металла и обеспечени  возможности использовани  результатов измерени  в системах-контрол  и управлени  тепловым состо нием слитка в машинах непрерывного лить  заготовок, перед размещением теплоприемника в зоне измерени  его размещают у поверхности металла в тарировочной зоне, в которой дополнительно размещают независимое средство измерени  температуры поверхности металла, измер ют показание датчика температуры при по меньшей мере двух расходах или давлени х охлаждающей среды при одной температуре поверхности металла, которую одновременно с этим измер ют в этой же зоне независимым средством измерени , по измеренной температуре определ ют зависимость давлени  или расхода охлаждающей среды от показаний датчика температуры, выбирают требуемое значение показаний датчика температуры и определ ют соответствующее ему давление или расход охлаждающей среды, а в зоне измерени  также измер ют показани  датчика температуры при по меньшей мере двух различных давлени х или расходах охлаждающей среды, определ ют дополнительную зависимость давлени  или расхода охлаждающей среды от показаний датчика температуры , сравнивают эту зависимость с зависимостью, определенной в тарировочной зоне, и при различии этих зависимостей измен ют давление или расход охлаждающей среды, подаваемой на теплоприем- ник, до совмещени  с зависимостью, полученной в тарировочной зоне, определ ют градуировочную характеристику теп- лоприемни ка при этом давлении или расходе охлаждающей среды, по которой, в соответствии с измеренным показанием датчика температуры, определ ют тепловое состо ние поверхности гор чего металла.

   //7//////7/7/77/777////////У////

   Фиг/

   I I

   A,

   / / / , / . / /

   Ч

   B(T)

   P,№

   Фиг.2.

   л

   wax

   R

   fflin

   mfly

   R (P)

   P KpD+B(T)

   Д и6

   ФЦ2,.3

   CNJ

   сХХХХХл

   «Еs

   $

   «s

   Р,МЛа Фиг.5

   X

   /

   Фиг. б