RU2150091C1 - Process measuring temperature of melt and gear for its implementation - Google Patents

Process measuring temperature of melt and gear for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2150091C1
RU2150091C1 RU98107198A RU98107198A RU2150091C1 RU 2150091 C1 RU2150091 C1 RU 2150091C1 RU 98107198 A RU98107198 A RU 98107198A RU 98107198 A RU98107198 A RU 98107198A RU 2150091 C1 RU2150091 C1 RU 2150091C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
fiber
temperature
radiation
measuring
Prior art date
Application number
RU98107198A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98107198A (en
Inventor
Н.М. Сафьянников
А.В. Шкульков
Original Assignee
Научно-исследовательский институт Радиоэлектронных Систем Прогнозирования Чрезвычайных Ситуаций (НИИ "Прогноз")
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 Научно-исследовательский институт Радиоэлектронных Систем Прогнозирования Чрезвычайных Ситуаций (НИИ "Прогноз") filed Critical Научно-исследовательский институт Радиоэлектронных Систем Прогнозирования Чрезвычайных Ситуаций (НИИ "Прогноз")
Priority to RU98107198A priority Critical patent/RU2150091C1/en
Publication of RU98107198A publication Critical patent/RU98107198A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2150091C1 publication Critical patent/RU2150091C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: technical objective of invention lies in increased accuracy of measurement of temperature of melt of substance independent of precision and presence of data on coefficient of thermal expansion of examined substance. Objective is achieved by formation of recess in melt surface which is model of " black body ", by submergence of refractory and transparent body through which thermal radiation is transmitted to meter into melt. Gear for implementation of process has light guide made of transparent and refractory material, radiation detector and optical line connecting light guide to radiation detector. EFFECT: increased accuracy of measurement of temperature. 5 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры расплава в металлургии, стекловарении и других отраслях промышленности. The invention relates to measuring equipment and can be used to measure the temperature of the melt in metallurgy, glass making and other industries.

Известен способ измерения температуры расплава вещества путем измерения энергии излучения, испускаемой поверхностью расплава, с помощью оптического спектрального или радиационного пирометра [1]. A known method of measuring the temperature of a melt of a substance by measuring the radiation energy emitted by the surface of the melt using an optical spectral or radiation pyrometer [1].

Недостатком такого способа являются значительные погрешности измерения температуры вследствие неизвестной с достаточной точностью и непостоянной во время измерения эмиссионной способности расплавов, а также наличием на поверхности расплава шлака, оксидной пленки, шихты и т.п. The disadvantage of this method is the significant temperature measurement errors due to unknown with sufficient accuracy and inconsistent during the measurement of the emissivity of the melts, as well as the presence of slag, oxide film, charge, etc. on the surface of the melt.

Известен способ измерения температуры расплава стали с применением пирометра, заключающийся в формировании поверхности излучения расплава путем погружения в расплав тела (металлической трубы) и измерении энергии излучения от сформированной поверхности расплава. При этом поверхность расплава в трубе свободна от шлака, а ее эмиссионная способность остается практически постоянной [2]. Указанный способ измерения является наиболее близким по существенным признакам к заявляемому способу и принят за прототип изобретения. A known method of measuring the temperature of the molten steel using a pyrometer, which consists in forming the surface of the radiation of the melt by immersion in the melt of the body (metal pipe) and measuring the radiation energy from the formed surface of the melt. In this case, the surface of the melt in the pipe is free from slag, and its emission ability remains almost constant [2]. The specified measurement method is the closest in essential features to the claimed method and is taken as a prototype of the invention.

Способ реализуется с помощью устройства, состоящего из оптического пирометра и трубы из металла с температурой плавления выше, чем температура расплава [2]. The method is implemented using a device consisting of an optical pyrometer and a metal pipe with a melting point higher than the melt temperature [2].

К недостаткам способа-прототипа следует отнести погрешность измерения температуры, возникающую вследствие отличия от единицы коэффициента теплового излучения поверхности расплава, а часто и неизвестном значении этой величины с достаточной точностью. The disadvantages of the prototype method include the error of temperature measurement arising due to the difference from the unit of the coefficient of thermal radiation of the melt surface, and often the unknown value of this value with sufficient accuracy.

В процессе патентного поиска обнаружено устройство для измерения температуры расплава, которое является наиболее близким по количеству существенных признаков к заявляемому техническому решению для реализации способа. Оно принято за прототип. Устройство содержит измеритель оптического излучения, оптическую линию, состоящую из оптического световодного волокна, и прозрачного химически стойкого огнеупорного материала - световода [3]. Световод, выполненный, например, из синтетического сапфира, закладывается в огнеупорную футеровку печи так, чтобы его торец был заподлицо с внутренней поверхностью футеровки. При работе печи расплав металла контактирует с торцом световода и энергия, излучаемая поверхностью расплава, по световоду и оптической линии передается на приемник излучения. In the process of patent search, a device was found for measuring the temperature of the melt, which is the closest in number of essential features to the claimed technical solution for implementing the method. It is taken as a prototype. The device comprises an optical radiation meter, an optical line consisting of an optical fiber, and a transparent chemically resistant refractory material - a fiber [3]. A light guide made, for example, of synthetic sapphire, is laid in the refractory lining of the furnace so that its end face is flush with the inner surface of the lining. During operation of the furnace, the metal melt is in contact with the end of the fiber and the energy emitted by the surface of the melt is transmitted to the radiation receiver through the fiber and the optical line.

Прямое использование известного устройства не позволяет реализовать заявленный способ, поскольку световод, например, стержень сапфира, помещен в оболочку из огнеупорной засыпки и стальной трубы и только торец световода может контактировать с расплавом. Direct use of the known device does not allow to implement the claimed method, since the light guide, for example, a sapphire rod, is placed in a sheath of refractory filling and a steel pipe and only the end of the light guide can come into contact with the melt.

Задача изобретения состоит в повышении точности измерения температуры расплава веществ вне зависимости от точности данных о коэффициенте теплового излучения исследуемого вещества и наличии таких данных. The objective of the invention is to improve the accuracy of measuring the temperature of the melt of substances, regardless of the accuracy of the data on the coefficient of thermal radiation of the test substance and the availability of such data.

Задача решается тем, что в известном способе измерения температуры расплава, заключающемся в измерении энергии теплового излучения с поверхности расплава, сформированной погружением в расплав огнеупорного тела, поверхность расплава формируют в виде углубления, которое является моделью "абсолютно черного тела", при этом с помощью погружаемого тела излучение передается к измерителю. Таким образом, погружаемое тело выполняет функцию световода. The problem is solved in that in the known method for measuring the temperature of the melt, which consists in measuring the energy of thermal radiation from the surface of the melt formed by immersion in the melt of the refractory body, the surface of the melt is formed in the form of a depression, which is a model of a “completely black body”, while using body radiation is transmitted to the meter. Thus, the immersed body acts as a light guide.

Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства, состоящего из световода, выполненного из оптического огнеупорного материала, например, синтетического сапфира, измерителя излучения и оптической линии, связывающей световод и измеритель излучения, отличающегося тем, что световод одновременно служит формообразователем углубления в расплаве. The proposed method is implemented using a device consisting of a fiber made of optical refractory material, for example, synthetic sapphire, a radiation meter and an optical line connecting the fiber and the radiation meter, characterized in that the fiber simultaneously serves as a shaper of the recess in the melt.

Световод имеет форму тела вращения, причем торец световода выполнен в виде конуса или имеет скругленную форму. The fiber has the shape of a body of revolution, and the end of the fiber is made in the form of a cone or has a rounded shape.

Участок световода, погружаемый в расплав, имеет чистоту обработки поверхности не ниже 12 класса. The fiber section immersed in the melt has a surface finish of at least grade 12.

При реализации заявленного способа и устройства с помощью световода, выполненного в виде тела вращения (стержня) из оптически прозрачного и огнеупорного материала, например, синтетического сапфира или рубина, на поверхности расплава формируют углубление, представляющее собой модель абсолютно черного тела (АЧТ). Излучение АЧТ по телу-световоду без потерь поступает на измеритель, где регистрируется. При этом световод одновременно является формообразователем углубления. Степень приближения излучения модели АЧТ к излучению АЧТ может быть получена сколь угодно близкой в зависимости от размеров и параметров углубления. When implementing the claimed method and device using a fiber made in the form of a body of revolution (rod) of optically transparent and refractory material, for example, synthetic sapphire or ruby, a depression is formed on the surface of the melt, which is a model of a completely black body (blackbody). The radiation of the blackbody through the body-fiber without loss enters the meter, where it is recorded. In this case, the light guide is also a shaper of the recess. The degree of approximation of the radiation of the blackbody model to the blackbody radiation can be obtained arbitrarily close depending on the size and parameters of the recess.

В момент введении в расплав световода последний испытывает термический удар, в результате которого возможно разрушение световода. Чтобы исключить разрушение, световод выполнен в виде тела вращения, а его торец выполнен скругленной формы или в виде конуса. В этом случае температурный фронт теплового удара в достаточной степени совпадает с поверхностью световода и не приводит к его разрушению. At the moment the fiber is introduced into the melt, the fiber experiences thermal shock, which can destroy the fiber. To exclude destruction, the light guide is made in the form of a body of revolution, and its end face is made of a rounded shape or in the form of a cone. In this case, the temperature front of thermal shock sufficiently coincides with the surface of the fiber and does not lead to its destruction.

Так как поверхность световода имеет оптически полированную поверхность (класс обработки не ниже 12), то между телом и расплавом создается оптический контакт. В этом случае свойство погружаемого тела (световода), именно полировка поверхности, передается поверхности расплава в углублении, что повышает эффективную излучательную способность модели АЧТ. Since the surface of the fiber has an optically polished surface (processing class not lower than 12), an optical contact is created between the body and the melt. In this case, the property of the immersed body (fiber), namely surface polishing, is transferred to the melt surface in the recess, which increases the effective emissivity of the blackbody model.

Сущность технического решения заключается в создании на поверхности расплава модели АЧТ. Причем модель АЧТ создают в виде углубления в расплаве, которое формируют огнеупорным и оптически прозрачным телом, одновременно выполняющим функции световода. При этом форма, характеристики и размеры формообразователя-световода выбраны так, чтобы излучение модели АЧТ (углубления) максимально приблизить к излучению АЧТ. The essence of the technical solution is to create a blackbody model on the melt surface. Moreover, the blackbody model is created in the form of a recess in the melt, which is formed by a refractory and optically transparent body that simultaneously functions as a light guide. In this case, the shape, characteristics and dimensions of the shaper-fiber are selected so that the radiation of the blackbody model (recesses) is as close as possible to the blackbody radiation.

В пирометрии известны способы моделирования АЧТ, в основном в твердых телах, заключающиеся в создании отверстий на поверхности твердого тела [4]. Известное соотношение между глубиной и диаметром отверстия, а также форма дна отверстия и чистота обработки поверхности позволяют определить степень приближения модели к АЧТ. В заявляемом техническом решении на поверхности расплава вещества создают углубление, соответствующее модели АЧТ, введением прозрачного тела. Благодаря прозрачности тела оно является одновременно и световодом, что позволяет передать сформированное оптическое излучение АЧТ без потерь и помех по оптической линии к измерителю. Вследствие эффекта полировки поверхности углубления, полученного в результате оптического контакта между полированной поверхностью формообразователя-световода и расплавом, возрастает эффективный коэффициент теплового излучения углубления. Образованное таким образом углубление, например, световодом, погружаемая часть которого выполнена в виде цилиндра с конусом на торце, на глубину, при которой соотношение глубины к диаметру равно 6, и полированной поверхности, обеспечивает эффективный коэффициент теплового излучения модели АЧТ, равный 0,99. Это является достаточно высокой степенью приближения к АЧТ. In pyrometry, methods are known for modeling the blackbody, mainly in solids, which consist of creating holes on the surface of a solid [4]. The well-known correlation between the depth and diameter of the hole, as well as the shape of the bottom of the hole and the cleanliness of the surface treatment, make it possible to determine how close the model is to blackbody. In the claimed technical solution, a recess is created on the surface of the melt of the substance, corresponding to the blackbody model, by the introduction of a transparent body. Due to the transparency of the body, it is also a fiber, which allows transmitting the generated optical radiation of the blackbody without loss and interference along the optical line to the meter. Due to the effect of polishing the surface of the recess obtained as a result of optical contact between the polished surface of the shaper-fiber and the melt, the effective coefficient of thermal radiation of the recess increases. The recess thus formed, for example, by a light guide, the immersed part of which is made in the form of a cylinder with a cone at the end, to a depth at which the ratio of depth to diameter is 6 and the polished surface, provides an effective coefficient of thermal radiation of the blackbody model equal to 0.99. This is a fairly high degree of approximation to the blackbody.

Полученный в таких условиях поток тепловой энергии из углубления является практически излучением АЧТ и при его фиксировании измерителем излучения возможно с наибольшей точностью интерпретировать значение энергии излучения в значение температуры. При этом измерение энергии теплового излучения может осуществляться методами радиационной, оптической или цветовой пирометрии практически с одинаковой точностью. Рассмотрим все три варианта применения метода измерения. The heat energy flux obtained from the recess obtained under such conditions is practically the radiation of the blackbody and when it is fixed by the radiation meter, it is possible to interpret the value of the radiation energy to the temperature with the greatest accuracy. In this case, the measurement of the energy of thermal radiation can be carried out by methods of radiation, optical or color pyrometry with almost the same accuracy. Consider all three options for applying the measurement method.

Радиационный способ измерения основан на законе Стефана-Больцмана для АЧТ:
J = σ(T-T0)4, (1)
где J - общая энергия, излучаемая в единицу времени с единицы площади;
Т - температура излучения, К;
Т0 - температура окружающей среды, К;
σ - постоянная Стефана-Больцмана.
The radiation measurement method is based on the Stefan-Boltzmann law for the blackbody:
J = σ (TT 0 ) 4 , (1)
where J is the total energy emitted per unit time from a unit area;
T is the radiation temperature, K;
T 0 - ambient temperature, K;
σ is the Stefan-Boltzmann constant.

Для пирометрии пренебрегают величиной Т0, считая Т0 = 0, тогда
J = σT4, (2)
а для нечерного тела
J = εtσT4, (3)
где εt - интегральный коэффициент теплового излучения.
For pyrometry, the value of T 0 is neglected, assuming T 0 = 0, then
J = σT 4 , (2)
and for a non-black body
J = ε t σT 4 , (3)
where ε t is the integral coefficient of thermal radiation.

В координатах lnJ - Т соотношение (2) выражается прямой, в то время как соотношение (3) отклоняется от прямой, так как εt является функцией T: εt = f(T). Поскольку заявляемый метод измерения основан на использовании излучения АЧТ, то в координатах lnJ - Т характеристика будет линейной и градуировку устройства можно осуществлять по двум точкам.In the coordinates lnJ - Т, relation (2) is expressed as a line, while relation (3) deviates from the line, since ε t is a function of T: ε t = f (T). Since the claimed measurement method is based on the use of blackbody radiation, then in the coordinates lnJ - T the characteristic will be linear and the device can be calibrated at two points.

Оптический монохроматический способ измерения. Optical monochromatic measurement method.

Интенсивность излучения J для длины волны λ для АЧТ при температуре Т в пирометрии обычно описывают в приближении закона Вина

Figure 00000002
(4)
Для нечерного тела
Figure 00000003
(5)
где ТВ - яркостная температура нечерного тела.The radiation intensity J for wavelength λ for blackbody at temperature T in pyrometry is usually described in the approximation of Wien's law
Figure 00000002
(4)
For a non-black body
Figure 00000003
(5)
where T B is the brightness temperature of the non-black body.

Соотношение между ТВ и Т определяется уравнением
1/T = 1/TB+λ/C2ln(ε(λ,T)).(6)
В координатах lnJ - l/Т соотношение (4) выражается прямой линией. Однако соотношение (5) отклоняется от примой из-за существующей зависимости ε(λ,T). Формирование полости на поверхности расплава и создание модели АЧТ позволяет основываться на соотношении (4) и обеспечивает возможность при оптическом методе измерения энергии теплового излучения осуществлять градуировку устройства по двум точкам, пользуясь соотношением
lnJλ = Kλ+Cλ/T,(7)
где Kλ и Cλ - градуировочные коэффициенты.
The ratio between T B and T is determined by the equation
1 / T = 1 / T B + λ / C 2 ln (ε (λ, T)). (6)
In the coordinates lnJ - l / T, relation (4) is expressed by a straight line. However, relation (5) deviates from the prima due to the existing dependence ε (λ, T). The formation of a cavity on the melt surface and the creation of a blackbody model allows one to be based on relation (4) and provides the possibility of calibrating the device at two points with the optical method of measuring thermal radiation energy using the relation
lnJ λ = K λ + C λ / T, (7)
where K λ and C λ are calibration coefficients.

Цветовой метод измерения основан на проведении двух монохроматических измерений на двух длинах волн и получении соотношения TB1 и TB2. В этом случае действительная температура T соотносится с цветовой Tц следующим образом

Figure 00000004
(8)
Как видно из соотношения (8), цветовая пирометрия дает возможность получить наилучшие по точности измерения температуры, так как последний член соотношения в наименьшей степени зависит от температуры. Предлагаемый метод измерения в совокупности с цветовым методом работы измерителя дает преимущества в точности измерения, однако повышение точности оказывается незначительным по сравнению со степенью усложнения устройства измерения.The color measurement method is based on two monochromatic measurements at two wavelengths and obtaining the ratio of T B1 and T B2 . In this case, the actual temperature T corresponds to the color T c as follows
Figure 00000004
(eight)
As can be seen from relation (8), color pyrometry makes it possible to obtain the best temperature measurements in accuracy, since the last term of the ratio is least dependent on temperature. The proposed measurement method in combination with the color method of operation of the meter gives advantages in the accuracy of measurement, however, the increase in accuracy is insignificant compared to the degree of complication of the measuring device.

На фиг. 1 приведено устройство для реализации заявленного способа при измерении энергии теплового излучения методом радиационной пирометрии, продольный разрез. In FIG. 1 shows a device for implementing the inventive method for measuring the energy of thermal radiation by radiation pyrometry, a longitudinal section.

На фиг. 2 приведено устройство для реализации заявленного способа при измерении энергии теплового излучения методом оптической и цветовой пирометрии, продольный разрез. In FIG. 2 shows a device for implementing the inventive method for measuring the energy of thermal radiation by optical and color pyrometry, a longitudinal section.

Устройство содержит световод 1, выполненный из оптически прозрачного и огнеупорного материала, приемник излучения 2 и оптическую линию 3, соединяющую световод 1 с приемником 2. Оптическая линия 3 состоит из волоконно-оптического жгута 4, фильтра монохроматического излучения 5 с параметрами λ = 0,65 мкм Δλ = 0,05, установленного на планке 6, и собирательной линзы 7. Приемник излучения 2 состоит из фотодиода 8 и аналого-цифрового преобразователя 9 с индикатором температуры 10. При реализации способа световод 1 погружают в расплав 11, находящийся в печи 12, при этом на поверхности расплава формируют углубление 13. Для сопоставления данных температуры устройство содержит стандартную ППР термопару 14, помещенную в расплав 11 в непосредственной близости от световода 1. The device comprises a light guide 1 made of optically transparent and refractory material, a radiation receiver 2 and an optical line 3 connecting the light guide 1 to the receiver 2. The optical line 3 consists of a fiber optic bundle 4, a monochromatic radiation filter 5 with parameters λ = 0.65 μm Δλ = 0.05 installed on the bar 6 and a collective lens 7. The radiation detector 2 consists of a photodiode 8 and an analog-to-digital converter 9 with a temperature indicator 10. When implementing the method, the fiber 1 is immersed in the melt 11 located in the furnace 12,When this is formed on the melt surface recess 13. For comparison comprises standard CPD thermocouple temperature data device 14 is placed in the melt 11 in the vicinity of the optical fiber 1.

Пример 1. Измерение температуры расплава алюминия марки АО с помощью измерителя излучения, работающего в варианте радиационного пирометра. Для осуществления способа измерения использовали устройство приведенное на фиг. 1. Световод 1 выполнялся из стержня синтетического сапфира диаметром 9 мм и имел участок, погружаемый в расплав, в форме конуса, который имел полированную поверхность класса 12. Расплав металлического алюминия имеет коэффициент теплового излучения в пределах 0,2-0,3, поэтому для получения модели АЧТ с приближением не менее 99%, угол раскрытия конического углубления должен составлять не более 10 градусов. Этого условия достигали выполнением конуса на погружаемой части световода высотой 56 мм. Example 1. Measurement of the temperature of a molten aluminum grade AO using a radiation meter operating in the form of a radiation pyrometer. To implement the measurement method, the device shown in FIG. 1. The fiber 1 was made from a synthetic sapphire rod with a diameter of 9 mm and had a section immersed in the melt in the shape of a cone, which had a polished class 12 surface. The molten aluminum metal had a thermal radiation coefficient in the range 0.2–0.3, therefore, for obtaining a model of blackbody with an approximation of at least 99%, the opening angle of the conical recess should be no more than 10 degrees. This condition was achieved by performing a cone on the immersed part of the fiber with a height of 56 mm.

Измерение температуры осуществляется следующим образом. Световод 1 вводят в плавильное пространство печи 12 и осуществляют прогрев световода над расплавом, не касаясь последнего, в течение 10-15 мин. Затем световод 1 вводят в расплав 11, погружая его на глубину, соответствующую получению модели АЧТ с необходимым приближением: в данном случае на глубину 56-60 мм. На поверхности расплава формируется полость 13 в форме конуса. После установления теплового равновесия поверхность полости имеет температуру расплава, а вследствие того что световод имеет оптически полированную поверхность, создается оптический контакт световода 1 и расплава 11. В результате достижения этого комплекса задач, полость 13 является моделью АЧТ с приближением не ниже 99%, а сапфировый стержень является световодом теплового излучения из полости. Излучение из полости 13 по световоду 1 поступает по оптической линии 3, выполненной в виде волоконно-оптического жгута, на приемник излучения 2, который выполнен в виде радиационного пирометра ТЕРА-50 с градуировкой РК-15. Температуру расплава алюминия 11 изменяли в диапазоне 700-1000oC при изменении мощности, подводимой к печи 12. Одновременно осуществляли измерения температуры термопарой 14 с показывающим прибором 15. В момент касания световода 1 расплава 11 разрушения световода не наблюдалось.Temperature measurement is as follows. The fiber 1 is introduced into the melting space of the furnace 12 and the fiber is heated over the melt, without touching the latter, for 10-15 minutes. Then, the light guide 1 is introduced into the melt 11, immersing it to a depth corresponding to obtaining a blackbody model with the necessary approximation: in this case, to a depth of 56-60 mm. A cone-shaped cavity 13 is formed on the surface of the melt. After thermal equilibrium is established, the surface of the cavity has a melt temperature, and due to the fact that the fiber has an optically polished surface, an optical contact of the fiber 1 and melt 11 is created. As a result of this set of tasks, cavity 13 is a blackbody model with an approximation of at least 99%, and sapphire the rod is a fiber of thermal radiation from the cavity. The radiation from the cavity 13 through the fiber 1 enters the optical line 3, made in the form of a fiber optic bundle, to the radiation receiver 2, which is made in the form of a radiation pyrometer TERA-50 with a graduation of RK-15. The temperature of the aluminum melt 11 was varied in the range of 700-1000 ° C. with a change in the power supplied to the furnace 12. At the same time, the temperature was measured with a thermocouple 14 with the indicating device 15. At the moment of touching the fiber 1, the melt 11 did not destroy the fiber.

Результаты измерения, полученные предлагаемыми способом и термопарой, приведены в табл. 1. The measurement results obtained by the proposed method and thermocouple are shown in table. 1.

Пример 2. Измерение температуры расплава алюминия марки АО с помощью измерителя теплового излучения, работающего в варианте оптического пирометра на длине волны 0,65 мкм. Измерения осуществляли с помощью устройства, приведенного на фиг. 2. Световод 1 выполнен в виде цилиндра из синтетического рубина диаметром 7 мм. Погружаемый в расплав участок световода 1 также выполнен цилиндрическим. Для получения модели АЧТ с приближением не менее 99% отношение глубины цилиндрической полости к ее диаметру не должно быть менее 6. Следовательно, глубина погружения должна быть не менее 42 мм. Торец цилиндра был выполнен скругленным с радиусом скругления 3 мм, что исключало разрушение погружаемого участка световода в результате термического удара, а также повышало эффективный коэффициент излучения углубления. Измерения осуществляли аналогично описанным в примере 1. Отличие состояло лишь в том, что тепловое излучение от световода 1 поступало по оптической линии 3, состоящей из волоконно-оптического жгута 4, фильтра монохроматического излучения 5 с параметрами λ = 0,65 мкм Δλ = 0,05, установленного на планке 6, и линзы 7, на измеритель теплового излучения 2, выполненный в виде фотодиода 8 и аналого-цифрового преобразователя 9 с индикатором температуры 10. Example 2. Measurement of the temperature of the molten aluminum grade AO using a thermal radiation meter operating in the form of an optical pyrometer at a wavelength of 0.65 μm. Measurements were carried out using the device shown in FIG. 2. The light guide 1 is made in the form of a cylinder of synthetic ruby with a diameter of 7 mm. Immersed in the melt section of the fiber 1 is also made cylindrical. To obtain a blackbody model with an approximation of at least 99%, the ratio of the depth of the cylindrical cavity to its diameter should not be less than 6. Therefore, the immersion depth should be at least 42 mm. The cylinder end was rounded with a fillet radius of 3 mm, which eliminated the destruction of the immersed section of the fiber as a result of thermal shock, and also increased the effective emissivity of the recess. The measurements were carried out similarly to those described in example 1. The only difference was that the thermal radiation from the fiber 1 came through the optical line 3, consisting of a fiber optic bundle 4, a monochromatic radiation filter 5 with parameters λ = 0.65 μm Δλ = 0, 05, mounted on the bracket 6, and the lens 7, on the thermal radiation meter 2, made in the form of a photodiode 8 and analog-to-digital Converter 9 with a temperature indicator 10.

Градуировку устройства осуществляли по двум точкам: температуре кристаллизации меди Т = 1083,0oC и температуре кристаллизации алюминия Т= 660,1oC. Все использованные для градуировки металлы имели химическую чистоту 99,9%. Температуру кристаллизации металлов фиксировали по зависимости температура-время при охлаждении печи. Полученные при градуировке данные использовались для введения зависимости в программатор аналого-цифрового преобразователя 9.The calibration of the device was carried out at two points: the crystallization temperature of copper T = 1083.0 o C and the crystallization temperature of aluminum T = 660.1 o C. All metals used for calibration had a chemical purity of 99.9%. The crystallization temperature of metals was fixed according to the temperature-time dependence upon cooling of the furnace. The data obtained during calibration were used to introduce dependencies in the programmer of the analog-to-digital converter 9.

В табл. 2 приведены результаты измерения температуры расплава, полученные с помощью предлагаемого технического решения и соответствующие им показания ППР термопары 14. In the table. 2 shows the results of measuring the temperature of the melt obtained using the proposed technical solution and the corresponding readings PPR thermocouple 14.

Источники информации
1. Свет Д. Я. Оптические методы измерения истинных температур. - М.: Наука, 1982.
Sources of information
1. Light D. Ya. Optical methods for measuring true temperatures. - M.: Science, 1982.

2. Кинджери В.Д. Измерения при высоких температурах. М. Металлургиздат, 1963, с. 37 (прототип). 2. Kinger V.D. Measurements at high temperatures. M. Metallurgizdat, 1963, p. 37 (prototype).

3. Авторское свидетельство 393961 (СССР). Устройство для измерения температуры жидкого металла. Опубл. 25.06.77, Бюл. N 23 (прототип). 3. Copyright certificate 393961 (USSR). Device for measuring the temperature of liquid metal. Publ. 06/25/77, Bull. N 23 (prototype).

4. Излучательные свойства твердых материалов. Справочник/ Под ред. А.Е. Шейндлина. - М.: Энергия, 1974, с. 30-88. 4. Emissive properties of solid materials. Handbook / Ed. A.E. Sheindlin. - M .: Energy, 1974, p. 30-88.

Claims (5)

1. Способ измерения температуры расплава, заключающийся в измерении энергии теплового излучения с поверхности расплава, сформированной погружением в расплав тела, отличающийся тем, что поверхность расплава формируют в виде углубления, которое является моделью "абсолютно черного тела", путем погружения в расплав огнеупорного тела, по которому тепловое излучение передается к измерителю. 1. The method of measuring the temperature of the melt, which consists in measuring the energy of thermal radiation from the surface of the melt formed by immersion in the melt of the body, characterized in that the surface of the melt is formed in the form of a recess, which is a model of a completely black body, by immersion in the melt of the refractory body, through which thermal radiation is transmitted to the meter. 2. Устройство для измерения температуры расплава, включающее световод, выполненный из оптического огнеупорного материала, измеритель теплового излучения и оптическую линию, связывающую световод с измерителем, отличающееся тем, что световод одновременно служит формообразователем углубления в расплаве, причем указанное углубление является моделью "абсолютно черного тела". 2. A device for measuring the temperature of the melt, including a fiber made of optical refractory material, a heat radiation meter and an optical line connecting the fiber to the meter, characterized in that the fiber simultaneously serves as a shaper of the cavity in the melt, and this cavity is a model of a completely black body " 3. Устройство для измерения температуры расплава по п.2, отличающееся тем, что в качестве оптического огнеупорного материала использован синтетический рубин. 3. The device for measuring the temperature of the melt according to claim 2, characterized in that synthetic ruby is used as an optical refractory material. 4. Устройство для измерения температуры расплава по п.2 или 3, отличающееся тем, что световод выполнен в форме тела вращения, а торец световода выполнен в виде конуса или имеет скругленную форму. 4. The device for measuring the temperature of the melt according to claim 2 or 3, characterized in that the fiber is made in the form of a body of revolution, and the end of the fiber is made in the form of a cone or has a rounded shape. 5. Устройство для измерения температуры расплава по п.2, или 3, или 4, отличающееся тем, что участок световода, погруженный в расплав, имеет полированную поверхность. 5. A device for measuring the temperature of the melt according to claim 2, 3, or 4, characterized in that the portion of the fiber immersed in the melt has a polished surface.
RU98107198A 1998-04-17 1998-04-17 Process measuring temperature of melt and gear for its implementation RU2150091C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98107198A RU2150091C1 (en) 1998-04-17 1998-04-17 Process measuring temperature of melt and gear for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98107198A RU2150091C1 (en) 1998-04-17 1998-04-17 Process measuring temperature of melt and gear for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98107198A RU98107198A (en) 2000-02-10
RU2150091C1 true RU2150091C1 (en) 2000-05-27

Family

ID=20204856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98107198A RU2150091C1 (en) 1998-04-17 1998-04-17 Process measuring temperature of melt and gear for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2150091C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2652648C2 (en) * 2013-11-27 2018-04-28 Воодзин Электро-Ните Инк. Continuous temperature measuring device and rh apparatus including same
RU2770207C1 (en) * 2018-08-01 2022-04-14 Сен-Гобен Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропен Glass-melting furnace equipped with optical fibres

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КИНДЖЕРИ В.Д. Измерения при высоких температурах. - М.: Металлургиздат, 1963, с. 37. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2652648C2 (en) * 2013-11-27 2018-04-28 Воодзин Электро-Ните Инк. Continuous temperature measuring device and rh apparatus including same
RU2770207C1 (en) * 2018-08-01 2022-04-14 Сен-Гобен Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропен Glass-melting furnace equipped with optical fibres

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9243958B2 (en) Immersion type sensor for measuring temperature
US7197199B2 (en) Calibration and measurement of temperatures in melts by optical fibers
Ueda et al. Studies on temperature of abrasive grains in grinding—application of infrared radiation pyrometer
HUP0303374A2 (en) Robust spectroscopic optical probe
CA2739070C (en) Sensor arrangement for temperature measurement, and method for the measurement
KR20080038455A (en) The method for continuously measuring melting steel temperature and measuring temperature pipe
RU2617725C1 (en) Method for determining emissivity of hard materials and device for its implementation
CN108139275A (en) Temperature probe
RU2150091C1 (en) Process measuring temperature of melt and gear for its implementation
JPH03206927A (en) High temperature sensor
US6106150A (en) Method and apparatus for measuring the melt temperature in a melt vessel
JP2897496B2 (en) Consumable optical fiber thermometer
DE60221554D1 (en) Pyrometer
ATE288585T1 (en) FREEZING POINT MEASUREMENT DEVICE AND METHOD FOR MEASURING THE FREEZING POINT
CN210774419U (en) Sapphire fiber grating high temperature sensor
US4082460A (en) Graphite tube for use in a flameless atomic absorption spectrometer
JPS60133327A (en) Method for measuring temperature in furnace in hot hydrostatic-pressure applying apparatus using closed-end pipe
Garnov et al. High-temperature measurements of reflectivity and heat capacity of metals and dielectrics at 1064 nm
JPS5988629A (en) Light receiving section of optical temperature measuring apparatus
JPH04329323A (en) Temperature measuring apparatus for high temperature molten body
JPH05507356A (en) Object temperature measurement method and device and heating method
RU2015827C1 (en) Method and apparatus for control of manufacturing process of metal continuous casting
RU2124706C1 (en) Method and device determining temperature of internal walls of multiwall vessels
JPS60129626A (en) Optical temperature distribution measurement
Matthews Industrial applications of a fiber optic emissivity measuring infrared pyrometer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100418