RU2749410C2

RU2749410C2 - Sensor for measuring temperature in a molten metal medium

Info

Publication number: RU2749410C2
Application number: RU2019112218A
Authority: RU
Inventors: Зуфар Гарифуллинович САЛИХОВ; Александр Викторович Дёмин; Наталья Владимировна Агашкова
Original assignee: Зуфар Гарифуллинович САЛИХОВ
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2021-06-09
Also published as: RU2019112218A; RU2019112218A3

Abstract

FIELD: measuring equipment.SUBSTANCE: invention relates to the area of high temperature measuring elements in metallurgical processes. The sensor comprises a high-melting rod installed in a fire-resistant heat-insulating tube and configured to come into contact with the molten metal medium by the end thereof protruding from the tube and a thermocouple with electrodes located in said tube, wherein a socket is made at the other end of the high-melting rod wherein a junction of the thermocouple electrodes is located ensuring contact with the rod. Said tube is made comprised of two rigidly connected parts, one made of titanium wherein the end of said rod with a socket for accommodation of the junction of the thermocouple electrodes is located and a second one made of a non-thermally conductive material wherein the electrodes of the thermocouple are located.EFFECT: use of the invention allows to increase operational life of the sensor and accuracy of temperature control.2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерению высоких температур преимущественно жидкого металла в окислительно-восстановительной среде.The invention relates to the measurement of high temperatures of predominantly liquid metal in a redox environment.

Предполагаемое изобретение может решить проблему автоматизации основных процессов производства чугуна и стали, которые в настоящее время не полностью(без обратной связи по температуре) автоматизированы, хотя относятся к самым основным процессам металлургии. Из-за этого не решены вопросы экономного использования энерго-топливных ресурсов, а также получить высококачественные изделия из высокотемпературных материалов. Имеются также датчики инфракрасного излучения, которые могут контролировать только поверхностные температуры и имеют низкую точность контроля и высокочувствительны к случайным помехам. Например, датчики, защищенные патентами Салихова З.Г. (242244 С2 МПК, И BN №2459168 С2); одноразовые переносные штанги конструкции «Черметавтоматика», оснащенные пакетами платиновой группы. Цикл их использования не превышает 3-10 сек.The alleged invention can solve the problem of automating the main processes of iron and steel production, which are currently not fully (without temperature feedback) automated, although they belong to the most basic processes in metallurgy. Because of this, the issues of economical use of energy and fuel resources have not been resolved, as well as to obtain high-quality products from high-temperature materials. There are also infrared sensors that can only monitor surface temperatures and have low control accuracy and are highly susceptible to random interference. For example, sensors protected by Z.G. Salikhov's patents. (IPC 242244 C2, And BN No. 2459168 C2); disposable portable rods of "Chermetavtomatika" design, equipped with platinum group packages. The cycle of their use does not exceed 3-10 seconds.

Наиболее близким аналогом и/или прототипом предполагаемого изобретения по функциональному назначению и совокупности признаков является изобретение РФ по патенту 2459168. Поэтому он принимается за прототип заявляемого датчика.The closest analogue and / or prototype of the alleged invention in terms of functionality and set of features is the invention of the Russian Federation under patent 2459168. Therefore, it is taken as a prototype of the proposed sensor.

СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДАТЧИКА.CONNECTION OF SENSOR ELEMENTS.

Заявляемое изобретение представлено на рис. 1. Оно содержит:The claimed invention is shown in Fig. 1. It contains:

Тугоплавкий стержень 1; трубочку тугоплавкую 2; термопару с электродами 3 и 4, полностью изолированные известными фарфоровыми материалами.Refractory rod 1; refractory tube 2; thermocouple with electrodes 3 and 4, completely insulated with known porcelain materials.

Трубочка 2 выполнена из двух жестко соединенных между собой частей, одна выполнена из титана, внутри которой расположен конец упомянутого стержня с гнездом для размещения спая электродов термопары, а вторая выполнена из нетеплопроводного материала, внутри которой расположены электроды термопары.The tube 2 is made of two rigidly interconnected parts, one is made of titanium, inside which the end of the said rod with a socket for placing the junction of the thermocouple electrodes is located, and the second is made of a non-thermally conductive material, inside which the thermocouple electrodes are located.

Один (открытый) конец стержня 1 любым известным способом погружается в контролируемую среду, например, в реактор плавильного агрегата, где создается окислительно-восстановительная среда.One (open) end of the rod 1 is immersed in a controlled environment by any known method, for example, in the reactor of a melting unit, where a redox environment is created.

Другой конец стержня 1 имеет гнездо 7 для плотного соприкосновения соединенных вместе концов электродов, как можно с большей поверхностью гнезда 7, а следовательно, со стержнем 1. Длина погружения этого конца стержня 1 зависит от размера толщины футеровочного материала объекта (плавильной печи) и закрепляется прижимными винтами 5 к стенке тугоплавкой трубочки 2. Необходимо, чтобы внутренний диаметр трубочки 2 был близок размеру внешнего диаметра стержня 1 так, чтобы стержень 1 туго входил во внутрь трубочки 2. После сборки датчика, он обматывается изолирующим материалом и в виде цельного изделия пропускается через специальное отверстие в футеровке (иногда и через броню реактора объекта) до соприкосновения стержня 1 со средой расплавленного металла, с изменением температуры в пределах (1600°С-3400°С).The other end of the rod 1 has a socket 7 for tight contact of the ends of the electrodes connected together, with the largest possible surface of the socket 7, and therefore with the rod 1. The immersion length of this end of the rod 1 depends on the size of the thickness of the lining material of the object (melting furnace) and is fixed by pressing screws 5 to the wall of the refractory tube 2. It is necessary that the inner diameter of the tube 2 be close to the size of the outer diameter of the rod 1 so that the rod 1 fits tightly inside the tube 2. After assembling the sensor, it is wrapped with an insulating material and is passed through a special a hole in the lining (sometimes through the reactor armor of the object) until the rod 1 comes into contact with the molten metal medium, with a temperature change within (1600 ° C-3400 ° C).

РАБОТА ДАТЧИКА.SENSOR OPERATION.

Конец стержня в объекте с жидким металлом нагревается до внутренней температуры контролируемого объекта. Поскольку стержень теплопроводный, то нагревается также его второй конец с гнездом 7 для спаянных концов термопары, например, платино-родиевой. Однако, степень нагретости гнезда 7 из-за потерь тепла на футеровке трубочки 2 и футеровки объекта в зоне прохождения датчика будет снижаться. Величина снижения температуры будет зависеть от качества теплоизолирующих огнеупорных материалов вокруг датчика. Это изменение будет компенсировано переносом начала шкалы при тестировании измерительного прибора. Электроды 3 и 4 через компенсационные провода (они не обозначены на рис. 1) соединены измерительном прибором.The end of the rod in an object with liquid metal is heated to the internal temperature of the controlled object. Since the rod is heat-conducting, its second end with a socket 7 for soldered ends of a thermocouple, for example, a platinum-rhodium one, is also heated. However, the degree of heating of the socket 7 due to heat loss on the lining of the tube 2 and the lining of the object in the zone of the sensor passage will decrease. The amount of temperature reduction will depend on the quality of the insulating refractory materials around the sensor. This change will be compensated for by shifting the start of the scale when testing the meter. Electrodes 3 and 4 are connected by a measuring device through compensation wires (they are not indicated in Fig. 1).

Следует отметить, что глубина или длина погружения в контролируемую по температуре среду расплавленного металла (конец стержня 1 без изоляции) регулируется винтами 5 (или без них - если стержень 1 туго сидит в трубочке 2). При этом линия среза 6 перемещается в направлении неиспользованного конца стержня или наоборот. Материал стержня 1 и всевозможные изолирующие материалы здесь не приводятся, т.к. относятся к области ноу-хау. Трубочка 2 закреплена на корпусе объекта (печи) через отверстие в корпусе (или без него) и постоянно находится под прикрытием футеровочного материала объекта, т.е. в зоне низких температур.It should be noted that the depth or length of immersion in a temperature-controlled environment of molten metal (the end of the rod 1 without insulation) is regulated by screws 5 (or without them - if the rod 1 sits tightly in the tube 2). In this case, the shear line 6 moves in the direction of the unused end of the bar or vice versa. The material of the rod 1 and all kinds of insulating materials are not shown here, since belong to the area of know-how. The tube 2 is fixed on the body of the object (furnace) through a hole in the body (or without it) and is constantly under the cover of the object's lining material, i.e. in the low temperature zone.

Описание работы предлагаемого датчика - простое и поэтому понятно любому специалисту по металлургии и по датчикам температуры. Просьба не путать стержень инфракрасного излучения с тугоплавким стержнем в окислительно-восстановительной среде расплавленного металла. Отметим лишь то, что трубочка 2 легко поддается механической обработке, выдержит сотни измерений температуры среды расплавленного металла. Датчик измерения температуры в среде расплавленного металла обеспечит высокое качество ведения металлургического процесса и увеличит срок службы дорогостоящих термопар. The description of operation of the proposed sensor is simple and therefore understandable to any specialist in metallurgy and temperature sensors. Please do not confuse the infrared rod with the refractory rod in the redox environment of the molten metal. We only note that the tube 2 is easily machinable and can withstand hundreds of measurements of the temperature of the molten metal medium. A sensor for measuring temperature in a molten metal environment will provide high quality metallurgical process and increase the service life of expensive thermocouples.

Claims

1. A sensor for measuring temperature in a molten metal environment, containing a refractory rod installed in a refractory heat-insulating tube with the possibility of contacting its end protruding from the tube with the molten metal environment, and a thermocouple with electrodes located in the said tube made with the possibility of stationary fixation in the the lining layer of the body of the object with molten metal, characterized in that a socket is made at the other end of the refractory rod, in which the junction of the thermocouple electrodes is located to ensure contact with the rod, while the said tube is made of two rigidly interconnected parts, one made of titanium, inside which the end of the mentioned rod is located with a socket for placing the junction of the thermocouple electrodes, and the second, made of non-thermally conductive material, inside which the thermocouple electrodes are located, isolated by an insulating material.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that it is provided with a heat-insulating material wrapped around said tube except for the end of the refractory rod protruding from it.