RU2026391C1 - Device for monitoring the melt temperature - Google Patents

Device for monitoring the melt temperature Download PDF

Info

Publication number
RU2026391C1
RU2026391C1 SU925045041A SU5045041A RU2026391C1 RU 2026391 C1 RU2026391 C1 RU 2026391C1 SU 925045041 A SU925045041 A SU 925045041A SU 5045041 A SU5045041 A SU 5045041A RU 2026391 C1 RU2026391 C1 RU 2026391C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
melt
sensor
determined
protective
Prior art date
Application number
SU925045041A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Л.А. Казанский
И.М. Пронин
М.Р. Шапировский
А.Ю. Савельев
В.П. Топчаев
Г.Н. Лукьянченко
Л.И. Шварцер
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-технический комплекс "Союзцветметавтоматика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-технический комплекс "Союзцветметавтоматика" filed Critical Акционерное общество "Научно-технический комплекс "Союзцветметавтоматика"
Priority to SU925045041A priority Critical patent/RU2026391C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2026391C1 publication Critical patent/RU2026391C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: the melt temperature is determined as a linear function of temperature of waste gases measured in the furnace roof space. Temperature monitoring is accomplished by means of a thermoelectric temperature transducer provided with a protective end-piece made of metal heat- and corrosion-resistant alloy with provision of the preset wall thickness - bottom thickness relation; the end-piece mass is determined proceeding from the equality of dynamic characteristics of the sensor-gas phase and sensor-melt measuring systems. EFFECT: enhanced accuracy. 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к плавке Ванюкова. The invention relates to metallurgy, mainly to the smelting of Vanyukov.

Известен способ контроля температуры металла в конвертере, включающий непрерывное измерение температуры отходящих газов, их состава и периодический расчет температуры расплава после введения эталонной присадки. Расчет температуры металла производят только в случае одновременного возникновения от действия присадки пика на кривой измерения состава отходящих газов и спада на кривой измерения их температуры. Температуру расплава рассчитывают по формуле
Тмет =a˙exp(-b˙τразл), где a и b - коэффициенты, определяемые экспериментально;
τразл- время разложения присадки (от момента дачи присадки до момента совпадения пика на кривой состава газов и спада на кривой температуры газов).A known method of controlling the temperature of the metal in the converter, including continuous measurement of the temperature of the exhaust gases, their composition and periodic calculation of the temperature of the melt after the introduction of the reference additive. The calculation of the temperature of the metal is carried out only in the event of a simultaneous occurrence of a peak on the curve for measuring the composition of the exhaust gases and a drop in the curve for measuring their temperature. The melt temperature is calculated by the formula
T met = a˙exp (-b˙τ dec ), where a and b are the coefficients determined experimentally;
τ dec - the decomposition time of the additive (from the moment the additive was given until the peak on the gas composition curve coincided with the decline on the gas temperature curve).

Точность способа ± 12оС [1].The accuracy of the method is ± 12 ° C [1].

Недостатками способа являются периодичность расчета (контроля) температуры расплава, сложность процедуры определения температуры расплава и низкая точность определения температуры расплава. The disadvantages of the method are the frequency of calculation (control) of the melt temperature, the complexity of the procedure for determining the temperature of the melt and the low accuracy of determining the temperature of the melt.

Известно устройство контроля температуры расплава, представляющее собой термоэлектропреобразователь, предназначенный для измерения температуры расплавов меди в конвертере и температуры газов под сводом отражательной печи в диапазоне 300-1500оС типа ТПР-0475, обладающий тепловой инерционностью 30 мин. Этот термопреобразователь содержит термоэлектроды (пара платинородий-платинородий), изолированные друг от друга керамическими изоляторами и помещенные в защитную арматуру, состоящую из огнеупорного корундового (Al2O3 + 1% TiO2) чехла, закрепленного с помощью огнеупорной замазки в стальной трубе, соединенной с корпусом головки. Коммуникационные (соединительные) провода вводятcя в головку термоэлектропреобразователя через сальниковое уплотнение с штуцером [2].A device for controlling the temperature of the melt is known, which is a thermoelectric converter designed to measure the temperature of copper melts in a converter and the temperature of gases under the roof of a reflective furnace in the range of 300-1500 о С type TPR-0475, with a thermal inertia of 30 minutes This thermocouple contains thermoelectrodes (a pair of platinum-rhodium-platinum-rhodium), isolated from each other by ceramic insulators and placed in protective fittings, consisting of a refractory corundum (Al 2 O 3 + 1% TiO 2 ) sheath, fixed with a refractory putty in a steel pipe connected with head housing. Communication (connecting) wires are introduced into the head of the thermoelectric converter through an stuffing box seal with a fitting [2].

Недостатками этого устройства являются низкая устойчивость к тепловому удару, механическим и химическим воздействиям окружающей среды в подсводовом пространстве печи Ванюкова и высокая тепловая инерционность. The disadvantages of this device are low resistance to thermal shock, mechanical and chemical environmental influences in the underwater space of the Vanyukov furnace, and high thermal inertia.

Цель изобретения - обеспечение непрерывного контроля температуры расплава в печи Ванюкова. The purpose of the invention is the provision of continuous control of the temperature of the melt in the Vanyukov furnace.

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля температуры расплава, включающем измерение температуры отходящих газов и расчет температуры расплава, температуру жидкого металла определяют исходя из температуры отходящих газов, измеренной в подсводовом пространстве печи Ванюкова, по формуле
Тр = a ˙Тг + b, (1) где Тр - температура расплава;
Тг - температура отходящих газов.This goal is achieved by the fact that in the method for controlling the temperature of the melt, including measuring the temperature of the exhaust gases and calculating the temperature of the melt, the temperature of the molten metal is determined based on the temperature of the exhaust gases measured in the underwater space of the Vanyukov furnace, according to the formula
T p = a ˙T g + b, (1) where T p - melt temperature;
T g - temperature of the exhaust gases.

Поставленная цель достигается также тем, что измерение температуры отходящих газов осуществляют посредством термоэлектропреобразователя (ТЭП), смонтированного на своде печи Ванюкова и снабженного специальным защитным наконечником, выполненным из металлического жаро- и коррозионно-стойкого сплава с соблюдением соотношения

Figure 00000001
= K·Rem , где ρc - толщина стенок наконечника;
ρд - толщина дна наконечника;
К - коэффициент пропорциональности, К = 0,10-0,95;
Re - число Рейнольдса;
m - показатель степени, m = 0,05-0,20, при этом массу наконечника определяют из условия равенства динамических характеристик измерительных систем датчик-газовая фаза и датчик-расплав.This goal is also achieved by the fact that the temperature of the exhaust gases is measured by means of a thermoelectric converter (TEC) mounted on the roof of the Vanyukov furnace and equipped with a special protective tip made of a metal heat- and corrosion-resistant alloy in compliance with the ratio
Figure 00000001
= K · Re m , where ρ c is the tip wall thickness;
ρ d - the thickness of the bottom of the tip;
K is the coefficient of proportionality, K = 0.10-0.95;
Re is the Reynolds number;
m is an exponent, m = 0.05-0.20, while the mass of the tip is determined from the condition that the dynamic characteristics of the measuring systems sensor-gas phase and sensor-melt are equal.

Непрерывный контроль температуры расплава в печи Ванюкова при использовании изобретения обеспечивается в результате следующей совокупности существенных признаков последнего, отличающей его от прототипа. 1. Использование линейной зависимости температуры отходящих газов от температуры расплава, что позволяет заменить параметр (температура расплава в печи Ванюкова), не поддающийся в настоящее время непрерывному непосредственному измерению ввиду отсутствия соответствующих технических средств, на косвенный показатель - температура отходящих газов в подсводовом пространстве печи, поддающийся непрерывному контролю. 2. Использование специального наконечника, параметры которого позволяют получить динамические характеристики ТЭП, обеспечивающие достаточную точность контроля температуры расплава (ошибка не более ±10оС), поэтому ТЭП с таким наконечником может быть использован в качестве датчика для непрерывного контроля этого параметра. Как известно, температура отходящих газов определяется не только глубинными процессами, происходящими в расплаве, но и ситуацией на его поверхности, и изменяется быстрее, чем температура в массе расплава. Изменением тепловой инерционности датчика температуры отходящих газов возможно приближение динамики переходных процессов в измерительной системе датчик-газовая фаза к динамике переходных процессов в измерительной системе датчик-расплав. Изменение тепловой инерционности датчика может быть произведено путем изменения массы наконечника, поэтому при использовании ТЭП в качестве датчика в конкретном технологическом процессе величину массы наконечника определяют из условия равенства динамических характеристик измерительных систем датчик-газовая фаза и датчик-расплав. При изготовлении защитного наконечника, масса которого определена таким образом, соблюдают соотношение

Figure 00000002
= K·Rem .Continuous monitoring of the temperature of the melt in the Vanyukov furnace when using the invention is ensured as a result of the following set of essential features of the latter, distinguishing it from the prototype. 1. The use of a linear dependence of the temperature of the exhaust gases on the temperature of the melt, which allows you to replace the parameter (melt temperature in the Vanyukov furnace), which is currently not amenable to continuous direct measurement due to the lack of appropriate technical means, with an indirect indicator - the temperature of the exhaust gases in the underwater space of the furnace, amenable to continuous monitoring. 2. The use of a special tip, the parameters of which allow one to obtain the dynamic characteristics of the TEC providing sufficient accuracy for monitoring the melt temperature (error is not more than ± 10 о С), therefore, the TEC with such a tip can be used as a sensor for continuous monitoring of this parameter. As you know, the temperature of the exhaust gases is determined not only by the deep processes occurring in the melt, but also by the situation on its surface, and changes faster than the temperature in the mass of the melt. By changing the thermal inertia of the exhaust gas temperature sensor, the dynamics of transients in the sensor-gas phase measuring system may approach the dynamics of transients in the sensor-melt measuring system. Changing the thermal inertia of the sensor can be done by changing the mass of the tip, so when using the TEC as a sensor in a particular technological process, the value of the mass of the tip is determined from the condition that the dynamic characteristics of the measuring systems of the sensor-gas phase and the sensor-melt are equal. In the manufacture of a protective tip, the mass of which is determined in this way, the ratio
Figure 00000002
= K · Re m .

3. Выполнение защитного наконечника из металлического жаро- и коррозионностойкого сплава, что позволяет увеличить срок службы ТЭП от нескольких часов (при использовании серийных устройств) до нескольких месяцев. 3. The implementation of the protective tip of a metal heat and corrosion resistant alloy, which allows to increase the life of the TEC from several hours (when using serial devices) to several months.

Промышленная применимость способа и устройства контроля температуры расплава подтверждается следующим примером. The industrial applicability of the method and device for controlling the temperature of the melt is confirmed by the following example.

Контроль температуры расплава осуществляют при следующих условиях: температура отходящих газов 1180-1240оС; состав отходящих газов, об.%: азот 33,6, диоксид углерода 6,1, диоксид серы 28,5, вода 32,0, а также капли расплава разной крупности. Температура расплава колеблется в пределах 1240-1300оС.The temperature control of the melt is carried out under the following conditions: temperature of the exhaust gases 1180-1240 about ; the composition of the exhaust gases, vol.%: nitrogen 33.6, carbon dioxide 6.1, sulfur dioxide 28.5, water 32.0, as well as drops of melt of different sizes. The melt temperature ranges from 1240-1300 about C.

Температуру отходящих газов непрерывно измеряют в подсводовом пространстве печи Ванюкова и преобразуют в текущее значение температуры расплава согласно формуле (1), где a и b - коэффициенты, определяемые экспериментально; в данном примере a = 11/град., b = 60оС.The temperature of the exhaust gases is continuously measured in the underwater space of the Vanyukov furnace and converted to the current value of the melt temperature according to formula (1), where a and b are the coefficients determined experimentally; in this example, a = 1 1 / city., b = 60 about C.

В таблице приведены результаты, полученные при экспериментальной проверке способа. The table shows the results obtained by experimental verification of the method.

Как следует из представленных данных, применение заявляемого способа позволяет определять температуру расплава с ошибкой, не превышающей ±10оС (прототип ±12оС).As follows from the data presented, the use of the inventive method allows to determine the temperature of the melt with an error not exceeding ± 10 ° C (prototype ± 12 ° C).

На фиг. 1 изображен термоэлектропреобразователь. In FIG. 1 shows a thermoelectric converter.

ТЭП состоит из серийных термоэлектродов 1, изолированных друг от друга керамическими изоляторами, и защитной арматуры 2, включающей специальный наконечник 3. Защитную арматуру помещают в газовое пространство печи Ванюкова через отверстие в сводовом кессоне 4. Глубина погружения арматуры относительно свода печи 5 фиксируется ограничителем 6. The TEC consists of serial thermoelectrodes 1, isolated from each other by ceramic insulators, and protective fittings 2, including a special tip 3. The protective fittings are placed in the gas space of the Vanyukov furnace through an opening in the roof box 4. The immersion depth of the fittings relative to the roof of the furnace 5 is fixed by a limiter 6.

Все операции с выходным сигналом ТЭП (усиление, преобразование в постоянный ток стандартного диапазона, вычисление текущего значения температуры расплава согласно формуле (1), индикация и регистрация) выполняются с помощью серийной аппаратуры. All operations with the TEC output signal (amplification, conversion to direct current of the standard range, calculation of the current value of the melt temperature according to formula (1), indication and registration) are performed using standard equipment.

На фиг. 2 представлена диаграмма, на которой показан пример изменения во времени температуры газовой фазы I и температуры расплава II, измеренных синхронно двумя термопреобразователями: основным и контрольным, помещенным в расплав через одну из фурм, дутье через которую при этом не подавалось. Ввиду высокой агрессивности расплава защитная арматура контрольного датчика разрушалась по истечении нескольких часов пребывания в расплаве, поэтому для проведения эксперимента периодически производили замену разрушенного ТЭП новым. In FIG. 2 is a diagram showing an example of a change in time of the temperature of the gas phase I and the temperature of the melt II, measured simultaneously by two thermocouples: the main and control, placed in the melt through one of the tuyeres, through which no blast was supplied. Due to the high aggressiveness of the melt, the protective reinforcement of the control sensor was destroyed after several hours in the melt; therefore, for the experiment, the destroyed TEC was periodically replaced with a new one.

Из диаграммы видно, что температура расплава в данном примере выше температуры отходящих газов в среднем на 60оС (отсюда и указанные выше экспериментальные значения коэффициентов a и b формулы (1)). Из диаграммы также видно, что показания основного датчика запаздывают по сравнению с показаниями контрольного в среднем на 15 мин. Это обусловлено тем, что изменение температуры газовой фазы происходит также с определенным запаздыванием по сравнению с изменением температуры расплава. Динамические характеристики измерительных систем (датчик-расплав, датчик-газовая фаза), как это отражено диаграммой, близки (равны постоянные времени переходных процессов в измерительных системах), что достигнуто в результате использования наконечника, выполненного с соблюдением соотношения толщины стенок и толщины дна наконечника, равного 1,5, при этом обеспечивается необходимая точность определения температуры расплава (на диаграмме разница показаний датчиков 1 и 2 составляет в среднем 60 ±3-5оС, максимальная ошибка ±10оС.The diagram shows that the melt temperature in the above example, the exhaust gas temperature by an average of about 60 C (and hence the above experimental values of the coefficients a and b of formula (1)). The diagram also shows that the readings of the main sensor are delayed compared with the readings of the control by an average of 15 minutes. This is due to the fact that a change in the temperature of the gas phase also occurs with a certain delay in comparison with a change in the temperature of the melt. The dynamic characteristics of the measuring systems (sensor-melt, sensor-gas phase), as reflected in the diagram, are close (equal to the transient time constants in the measuring systems), which is achieved by using a tip made in compliance with the ratio of the wall thickness and the bottom thickness of the tip, of 1.5, while providing the necessary accuracy in determining melt temperature (on the chart reading difference sensors 1 and 2 is an average of 60 ± 3-5 ° C, the maximum error of ± 10 ° C.

Изобретение является промышленно применимым, поскольку способ контроля температуры расплава достаточно прост, обеспечивает необходимую точность и базируется на использовании серийных средств автоматического контроля с применением предлагаемого устройства контроля температуры расплава, представляющего собой термоэлектропреобразователь, состоящий из серийных термоэлектродов и защитной арматуры, отличающейся специальным наконечником, определение массы и изготовление которого не сложно. The invention is industrially applicable, since the method of controlling the temperature of the melt is quite simple, provides the necessary accuracy and is based on the use of serial means of automatic control using the proposed device for monitoring the temperature of the melt, which is a thermoelectric converter consisting of serial thermoelectrodes and protective valves, characterized by a special tip, mass determination and the manufacture of which is not difficult.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ РАСПЛАВА, содержащее термоэлектропреобразователь, включающий в себя термоэлементы, помещенные в защитную арматуру, отличающееся тем, что термоэлектропреобразователь снабжен защитным наконечником, выполненным из металлического жаро- и коррозионностойкого сплава с соблюдением соотношения
Figure 00000003
,
где ρc - толщина стенок;
ρд - толщина дна,
K = 0,1 - 0,95 - коэффициент, определяемый экспериментально;
Re - критерий Рейнольдса;
m = 0,05 - 0,20 - показатель степени,
и массой, определяемой из условия равенства динамических характеристик измерительных систем датчик - газовая фаза и датчик - расплав.DEVICE FOR CONTROL OF MELT TEMPERATURE, containing thermoelectric converter, including thermoelements placed in protective fittings, characterized in that the thermoelectric converter is equipped with a protective tip made of metal heat and corrosion resistant alloy in compliance with the ratio
Figure 00000003
,
where ρ c is the wall thickness;
ρ d - bottom thickness,
K = 0.1 - 0.95 - coefficient determined experimentally;
Re - Reynolds criterion;
m = 0.05 - 0.20 - exponent,
and the mass determined from the condition of equality of the dynamic characteristics of the measuring systems sensor - gas phase and sensor - melt.
SU925045041A 1992-02-19 1992-02-19 Device for monitoring the melt temperature RU2026391C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925045041A RU2026391C1 (en) 1992-02-19 1992-02-19 Device for monitoring the melt temperature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925045041A RU2026391C1 (en) 1992-02-19 1992-02-19 Device for monitoring the melt temperature

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2026391C1 true RU2026391C1 (en) 1995-01-09

Family

ID=21605641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU925045041A RU2026391C1 (en) 1992-02-19 1992-02-19 Device for monitoring the melt temperature

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2026391C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017213553A1 (en) * 2016-06-08 2017-12-14 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Device and method for determining the composition of an electrolyte

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 872564, кл. C 21C 5/30, 1980. *
2. Приборы для измерения температуры контактным способом. Под общ.ред.Г.В.Бычковского. Львов: Вища школа, 1978. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017213553A1 (en) * 2016-06-08 2017-12-14 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Device and method for determining the composition of an electrolyte
CN109563635A (en) * 2016-06-08 2019-04-02 俄铝工程技术中心有限责任公司 The method and apparatus of electrolyte composition analysis
US20200080213A1 (en) * 2016-06-08 2020-03-12 United Company RUSAL Engineering and Technology Centre LLC Device and method for determining the composition of an electrolyte
US10982342B2 (en) 2016-06-08 2021-04-20 United Company RUSAL Engineering and Technology Centre LLC Device and method for determining the composition of an electrolyte
CN109563635B (en) * 2016-06-08 2021-07-30 俄铝工程技术中心有限责任公司 Method and apparatus for electrolyte composition analysis

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1248777A (en) Method for producing cast-iron, and in particular cast-iron which contains vermicular graphite
CA1326377C (en) Protective tube for a temperature sensor
US4872345A (en) Measuring wall erosion
RU2383874C2 (en) Device for continuous measurement of melt steel temperature in intermediate casting accessory, using optical fibre and pyrometre of infrared radiation
US5242226A (en) Temperature-measuring instrument
GB2193376A (en) Immersion pyrometer with protective structure for sidewall use
CN1116593C (en) Method for continuous measuring molten steel temperature and temp. measuring tube
US3670558A (en) Rapid thermal analysis method for predicting nodular iron properties
JPS596385B2 (en) Rapid determination method and device for the degree of graphite nodularity in molten cast iron
CA2235499C (en) Method and apparatus to determine and control the carbon content of steel in a bof vessel
RU2026391C1 (en) Device for monitoring the melt temperature
CA1238116A (en) Stable high temperature cables and devices made therefrom
Mukai et al. Measurement of the density of molten silicon by a modified sessile drop method
RU2299408C1 (en) Device for measuring temperature in form of thermo-electric transformer
JPS62217129A (en) Temperature measuring instrument for molten nonferrous metal
RU2044058C1 (en) Method for control of erosion of blast-furnace well
KR20150077966A (en) Porperty measuring device for slag and measuring mtethod of the same
SU1636766A1 (en) Method of determination of alloying elements, residuals and gases in alloys
WO1998046971A1 (en) Device and method for measuring physical characteristics of molten baths
SU1515069A1 (en) Method of measuring temperature of aggressive medium
SU1650709A1 (en) Device for monitoring slagging conditions in basic oxygen furnace
McCoy Jr INFLUENCE OF CO-CO $ sub 2$ ENVIRONMENTS OF THE CALIBRATION OF CHROMEL-P-ALUMEL THERMOCOUPLES
SU1184855A1 (en) Device for checking carbon content in steelmaking bath
Ganiev et al. Corrosion of indium doped E-AlMgSi aluminum conductor alloy (Aldrey)
SU1154342A1 (en) Device for measuring temperature of molten metal at circulation vacuum processing