加热炉内钢坯的在线温度测试与结果分析

加热炉内钢坯的在线温度测试与结果分析

刘占增!蒋扬虎!曾汉生!丁翠娇

武汉钢铁 集团 公司技术中心 湖北武汉430080

摘要!介绍了钢坯在加热炉内加热过程实际温度测试的设备和方法 对测试结果进行了分析 并提出

了优化加热制度的建议

关键词!加热炉 温度测试 黑匣子中图分类号!TG 156.1文献标识码!A 文章编号!1001-1447 Z 006 06-00Z 1-04

An On-li ne m easure m ent Of billet te m p erat ure i n reheati n g

f urnace and anal y s is Of m easured results

LI U Zhan-zen g JI ANG Yan g -hu ZENG ~an-shen g D I NG Cui- i ao T echnol o gy Cent er W uhan Ir on and S t eel Cor p . W uhan 430080Chi na

Abstract The devi ce and m et hod f or m easuri n g t he o p erati n g t e m p erat ure of bill et i nsi de t he reheati n g f ur nace are i ntr oduced i n t hi s p a p er .Based on anal y si s of m easured results so m e p r o p osal s t o o p ti m i ze heati n g t echnol o gy are p ut f or war d .

Ke y wOrds reheati n g f ur nace t e m p erat ure m easure m ent bl ack box 作者简介!刘占增 1977- 男 河北献县人 工程师 主要从事热工工艺研究.

对现代热轧加热炉而言 人们所追求的是高效 优质 低耗 这就必须有更加先进的热工制度

来指导生产操作 加热炉加热过程的数学模型最优化控制可以在最大程度上节约燃料消耗和提高加热质量 但是由于加热炉内钢坯表面和中心温度在线连续测量的困难 加热炉数学模型控制系统只能通过炉温来实现 再由数学模型计算得出钢坯的温度分布 因而需要对计算结果进行验证

本文采用俗称 黑匣子 的耐热记录仪测试设备对加热炉内钢坯加热温度进行在线测试 克服了长期以来存在的加热炉内钢坯断面温度在线测试的困难 研究炉内钢坯的温度规律 为加热炉控制数学模型验证或提取参数 加热炉故障诊断和功能考核以及优化加热工艺制度 以达到提高加热质量 降低燃料消耗和提高产品质量的目的

测试设备及方法1.1测试设备

测试设备为Ther mo p hil STOR 测试系统 黑匣子 它是一个动态测量数据的记录系统 随被

测物体一起运动 可测量物体在运动过程中的温度变化情况 根据预设的运行程序记录数据 并能对数据进行有效处理

黑匣子测试系统由STOR 记录仪和隔热箱组成 STOR 记录仪承担测量数据的检测 信号处理及数据储存 其技术参数见表1 隔热箱是承载记录仪和对记录仪起隔热保护作用的箱子 由耐热不锈钢制成

测试时将记录仪放入隔热

表1STOR 记录仪技术参数

项目

内容或数据

测量数据输入

测量通道数目

1Z 个

测量值输入N i C r-N i K 型 t Rh- t S 型测量范围

K 型 0 1400 S 型 0 1750 测量精确度

测量值分辨率8 10 1Z 或13位测量误差< 0.Z 测量范围

数据记录

测量间隔

0.1s Z 4h 测量数据记录容量

65536次测量间隔数据

Z 006年1Z 月第34卷第6期钢铁研究

Research on Ir on S t eel

D ec .Z 006

Vol .34No .6

箱隔热箱与被测物体一起运行通过热电偶等传感器记录仪可检测并记录数据

1.Z测试方法简介

测量前选定一块成分和尺寸等具有代表性的钢坯作为试验坯根据需要在试验坯的不同部位钻好测温孔将热电偶埋入测试坯的各测试点如试验坯的上~下表面~中部以及黑印和钢坯上方的炉气等处冷端与记录仪各通道一一对应连接通过计算机编程设定好各参数并下载到记录仪中记录仪放入隔热箱中跟随试验坯在炉内一同移动热电偶测得各段炉温及试验坯各测试点温度试验坯出炉后通过辊道和天车将其移至空地处取出记录仪将数据传输到计算机中打印出各通道的测量值绘制出钢坯温度-时间曲线和炉温沿炉长~炉宽方向的变化曲线

2钢坯在线温度测试

Z.1试验钢坯

黑匣子测试试验在武钢某轧钢厂Z号加热炉上进行试验钢坯钢种为O195钢坯规格为9600 mm>1Z55mm>Z10mm加热时间不大于150 m i n

Z号加热炉炉门框的高度为580mm而黑匣子设备本体的高度为350mm(上下各包裹厚度为100mm的隔热材料则其总高度为550mm>板坯厚度为Z10mm如图1所示由此可见必须在板坯上开挖合适的槽孔以保证整个测试装置的净高小于炉门框高度(炉门框高度为整个加热炉内最小净空>使得装有黑匣子的试验坯能够安全顺利地进出加热炉因此设计了如图Z所示的槽孔

图1黑匣子放置于板坯示意图

Z.Z热电偶布置

此次测试共布置了10支S型热电偶每个热电偶测点的位置分布和测点在板坯上的深度见图3和表Z所示其中第十只热电偶(测点10>

放在

图Z试验板坯槽孔尺寸

板坯表面指向炉气用于测量炉气温度其余各点用于测量钢坯不同长度方向和不同深度方向上的温度

为了保护铺设在试验钢坯上的电偶不被烧坏及与钢坯发生短路同时为了尽可能减小外界条件对测定结果的影响我们选用了外径3mm~内径为1mm~长100150mm的刚玉瓷珠套在电偶上再在瓷珠外边用纤维棉进行包扎此外测定钢坯内部温度的热电偶偶头如果与钢坯接触不良受空气热阻的影响测量结果往往比钢坯实际温度低很多为此我们将偶头放入一个外径8mm~内径为6mm的瓷管中再将瓷管插入钢坯钻孔瓷管内和钻孔内均用耐火纤维用细铁丝塞紧使偶头与钢坯接触固定良好

图3测试点实际布置图

表Z测点深度

测点1Z345678910

深度88115501Z4781Z55Z107Z0炉气

Z.3隔热保护罩

由于轧钢厂加热炉内温度很高因此特别配制了黑匣子隔热保护罩的隔热材料其耐热温度可达1600再根据黑匣子隔热箱的外型尺寸和加热炉炉门高度的限制特别设计了保护罩的结构将黑匣子放在保护罩中使黑匣子得到了很

钢铁研究第34卷