石横特钢自制热电偶测温误差分析

摘要:石横特钢为降低生产成本,自制快速测温热电偶。分析了引起自制热电偶测温误差的因素,并相应提出了提高测温精度的措施。应用表明，自制热电偶测温正确率达到了98%以上,满足了炼钢生产工艺要求，节约了成本。
1前言
　　利用热电偶测量钢水的温度,是炼钢生产各环节中非常重要的检测手段,它对钢的质量、品种及炉机节奏(即转炉、精炼、连铸各工序之间的衔接)起着十分关键的作用,是现代化炼钢生产中必不可少的配套技术。石横特钢通过对制作热电偶所需材料的质量、热电偶制作工艺、测温正确性检测等环节进行有效控制,提高了热电偶测温的正确性。现对石横特钢自制热电偶过程中--些影响测量误差的因素及对热电偶检测方法进行简要论述。
2自制热电偶测温误差分析
2.1热电偶测温原理和结构
　　热电偶测温原理是金属的热电效应,利用测量端和冷端温差产生的热电势测量钢水的温度。石横特钢主要自制铂铑型热电偶,丝材为铂铑30-铂铑6。热电偶主要由测温偶头和纸管构成,偶丝测量端焊接后穿进石英管(U型管),利用石英管保护和支撑偶丝,偶丝正负极分别焊接在补偿导线上,补偿导线穿嵌在塑料支架上。偶头顶端装有防渣铝帽,全部零部件集中装人泥头中,并用快干水泥浇筑在一-起,结构如1所示。
 
2.2材料引起的误差
1)偶丝质量引起的误差。每批偶丝必须进行外观检查和检测,外观检查是最直接和快速的检查方法。放大观察偶丝表面，主要观察偶丝表面的平滑度,高质量的偶丝表面不应出现凹凸不平或有缺损的现象。选用直径0.05mm的偶丝,可用分度值0.01mm的千分尺进行检测。对偶丝进行检测,确保偶丝测温的正确性。
2)其他辅助材料引起的误差。根据国家标准,补偿导线有两种规格,即普通级和精密级。精密级补偿导线可更好地消除冷端温度变化对热电偶测温的影响,应选精密级的补偿导线。热电偶进入钢水测温时,温度的骤升会导致泥头爆裂,直接影响测温的精度或测温成败,因此，耐火泥头及灌装的快干水泥耐热性要强。塑料支架应保持垂直,否则不能保证石英管的垂直,热电偶的测量端就不能保证在偶头的中间,测量端偏离中央会影响测温的正确性。
2.3制作工艺引起的误差
1)制作尺寸引起的误差。热电偶主要依靠偶丝正、负极产生的电势进行测温。偶丝太短，产生的热电势不稳定,直接影响测温精度;铂铑丝属贵金属,偶丝太长则成本较高。经性价比分析和多次试验,石横特钢将偶丝长度控制在28mm(国家标准最低不低于27mm)。热电偶测量端高度与冷端埋人深度各保证在13mm。只有保证标准的尺寸，才能确保热电偶进人钢水测温的瞬时间(2~4s)内达到热平衡,确保钢水测量的稳定性和正确性。
2)焊接引起的误差。焊接有电弧焊、压焊两种方法。压焊主要采用压力、电流、通电时间三要素进行控制,具有污染小、偶丝的损伤程度较小等优点,因此优先选用压焊。测量端焊接要求“三要三无”,即焊点要小、要牢要光滑、无裂纹、无夹渣、无折叠,冷端焊接应无假焊、虛焊,并保证两个焊点在同一水平线上。
3)退火引起的误差。退火可以消除偶丝应力,并使偶丝杂质挥发,提高热电偶的稳定性。有的生产厂家工艺是先退火后穿丝,石横特钢采用先穿丝后退火,偶丝在穿石英管时可能产生应力,穿丝后退火可以消除内部应力。退火温度过高、时间过长,会导致偶丝变脆,影响热电偶的使用寿命;退火温度太低时间不足,达不到退火的目的。经长期实践,石横特钢制作热电偶退火温度控制在900C,退火时间控制在20min。
4)快干水泥引起的误差。热电偶在浇灌快干水泥时,快干水泥反应完全后再往耐火泥头里浇灌。快干水泥反应不充分,与搅拌不均匀、搅拌时间不够有关。浇灌时应灌实,不应有气孔,如有气孔,在测量时会导致参考端温度升高,影响测温精度。
2.4储存、运输引起的误差
　　为确保热电偶绝缘度,应保证储存室内恒定的温度和湿度,避免热电偶受潮。温度控制在30~45℃，湿度控制在30%~40%RH;热电偶偶丝直径仅为0.05mm,容易损坏,因此在运输、使用过程中应注意轻拿轻放,尽量减轻震荡、撞击,禁止抛、摔，以免影响热电偶的使用。
2.5热电偶正确性的检测
　　与标准热电偶高温对比检测。采用双枪双支捆绑比对试验方法，即高精度标准热电偶与被测热电偶捆绑,使标准热电偶与被测热电偶测量端在同一插入深度,由同一操作人员进行双枪比对。试验时,应在温场比较均匀稳定的金属熔池中进行,钢铁厂中间包温度相对稳定,因此选中间包为试验地点。铂铑类热电偶最大允许误差e=0.4%X(X为测.温真值,即标准热电偶测出的温度),超出最大允许误差的被测热电偶即为检测不合格的热电偶。每次试验,抽检10支热电偶,中间包真实温度--般为1530℃(标准热电偶测得温度),则最大允许误差为6.12℃,10支被测热电偶测得的温度与标准热电偶之差≤6℃视为检测合格,合格率应不低于90%。
　　自我比对的检测方法。在无标准偶的情况下，对同批次热电偶采用自我比对的方法,检测热电偶的正确性。每批次抽检40支,40支热电偶分4组测量,每组10支,10支热电偶在同一中间包当钢水拉到一半时测量(此时温场最均匀稳定)。-组中10支测量数据去掉数据差距最大及最小的取平均值作为本包铁水的测量真值。一组中10支测量数据同真值比较,温度波动在±5℃内视为合格,4组数据判定热电偶的合格率。
3结语
　　石横特钢通过不断提升制作热电偶生产工艺,加强技术管理和质量控制,减小了自制热电偶测温误差,提高了测温正确性,质量合格率达到了98%以上,满足了炼钢工艺要求.同时降低了生产成本,确保了炼钢生产顺行。