[发明专利]一种炉内钢坯温度跟踪测试的方法

说明书

技术领域

本发明涉及温度测量的方法，具体涉及热工测量技术领域，特别是用于钢铁行业在线测量高温加热炉炉内钢坯表面与内部温度的方法。

背景技术

为了研究加热炉供热制度、温度制度、制定和优化钢坯合理的加热工艺制度，均需对钢坯在炉内加热过程中的表面和内部温度进行直接在线连续测量，利于真实了解钢坯炉内加热情况，可用于加热炉功能考核、数学模型系数提取和模型验证、加热问题诊断和加热工艺优化等多方面。

目前，测量钢坯温度，一般采用辐射高温计。它通过接收钢坯表面热辐射的能量，显示出钢坯表面的温度。利用辐射高温计测温的不足之处是只能测得钢坯表面温度的近似值，由于加热炉内高温环境的影响、表面又被一层氧化铁皮包围，测得的钢坯表面温度与其表面真实温度相差甚远，更难以测量钢坯内部温度。

“黑匣子”测温法是目前比较流行的一种在线直接测量炉内钢坯温度的测试技术，此方法为，把热电偶热端插入到钢坯表面或内部钻孔并固定后和经过耐热处理的温度记录仪随钢坯一起进入炉内加热。在整个加热过程中，热电偶信号不断通过传感器传输到“黑匣子”温度记录仪记录存储。

目前在线测量炉内钢坯温度一般采用铠装热电偶。铠装热电偶是将热电偶丝和陶瓷绝缘材料一起紧压在金属保护管中经拉拔而成的组合体，当热电偶中间部位的温度超过600℃ 时，其绝缘层的电阻就下降而产生分流误差。在铠装热电偶现场安装过程中，由于安装所需，要把铠装热电偶弯曲（最大时接近90°），偶丝容易断裂，如果从外部不知道偶丝断裂还继续使用，温度测试就得不到正确结果，费时费力。同时，一般的铠装热电偶使用温度范围多在1100℃以内，1100℃以上的测试精度就不能保证了。可见，采用铠装热电偶在线测量高温炉内钢坯的温度时存在一定弊端。

测温过程中，热电偶的安装与密封也是工艺上的难点。测定钢坯温度的热电偶偶头，如果在开始固定时与钢坯接触不良或在运动过程中松动，测量值就会受炉气的影响失真，测量精度下降。热电偶插入到钢坯测孔内，在热电偶和钢坯之间存在一定间隙。目前一般都是用耐火纤维填充或氧化铁皮填充空隙，也有采用填充耐火泥的办法。由于耐火纤维、氧化铁皮屑和耐火泥的导热系数和比热与所测钢坯差距很大，破坏了测点处的温度场，从而产生静态误差。在固定热电偶时，目前一般采用螺母焊接压紧电偶或楔入铁皮、钢套等措施使之固定，由于测试时钢坯要经历步进（推钢）等运动过程受到其它设备剧烈冲击，且热电偶和固定装置受热产生热应力发生变形，热电偶容易松动甚至脱落，从而影响测温精度。

由以上可见，炉内钢坯温度在线测试技术中，现有的热电偶型式及其安装和固定方式均存在一定的弊端，影响了测量的可靠性及测量精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的缺陷，提供一种炉内钢坯温度跟踪测试的方法，它能提高钢坯温度测试的准确性和可靠性。 

本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：一种炉内钢坯温度跟踪测试的方法，它包括前期准备的步骤和炉内跟踪测试的步骤。 

所述前期准备的步骤具体为：

步骤（1）、在待测钢坯上钻孔的步骤；

步骤（2）、将热电偶的热端部插入步骤（1）钻好的孔内，并使热电偶的热端和孔的底部接触；用与待测钢坯相同材质的铁粉将孔内空余空间填实压紧；

步骤（4）、把热电偶测量端连接到温度记录仪上，温度记录仪随钢坯一起进入炉内，进行炉内跟踪测试的步骤。

上述方案中，方法还包括：步骤（3）、锤击孔的顶部边缘，使孔的顶部边缘向孔中心变形。

上述方案中，所述热电偶包括两根偶丝和耐火纤维布；两根偶丝上分别套装有绝缘瓷管，两偶丝的一端连接形成热电偶的热端；所述绝缘瓷管为多段，绝缘瓷管一段段连续套在偶丝上；热端部之外的绝缘瓷管外部用耐火纤维布包裹并捆扎。

上述方案中，所述热电偶的热端部的绝缘瓷管外径沿热端方向逐步减小。

与现有“黑匣子”测温法相比，本发明具有以下优点：

1、被压入孔底的热电偶热端能与钢坯直接接触，热惰性小，动态误差小。由于孔内空隙的填充物质是与钢坯相同材质的铁粉，对钢坯温度场破坏较小，提高了钢坯温度测试的准确性和可靠性。

2、利用孔边缘变形金属的变形力能够紧紧卡住热电偶，即使钢坯受热，钢坯钻孔变形的部分随之一起膨胀，能够紧紧卡住热电偶使之不会松动。