一种连续退火炉的辐射板温计检测装置及方法

摘要

本发明属于温度测量技术领域，公开一种连续退火炉的板温计检测装置及方法。本发明主要包括在退火炉炉底和炉底的耐材层中开有相通孔道，外套管装于孔道内壁，热电偶和显示装置，在外套管内安装内保护套管，内外保护套管之间填充高温耐火纤维，测温热电偶置于内保护套管之中，内外保护套管、测温热电偶伸出炉外的部分全部置于可伸缩波纹管的密封之中。对辐射板温计进行校核时，旋转连杆底部的手轮，使连杆向上运动，内、外保护套管和热电偶随之被推入炉膛内部靠近带钢的位置，实现对板温的测量；根据测温热电偶测得的带钢温度，结合辐射板温计显示的板温，对辐射板温计进行校核，得到正确的辐射系数。本发明测量准确，结构简单，操作使用方便。

说明书

技术领域

本发明属于温度测量技术领域，公开一种连续退火炉的板温计检测装置及方法。

背景技术

连续退火炉，主要应用于带钢镀铝锌前的再结晶退火。镀铝锌带钢的基板是冷轧板。在冷轧之前，热轧带钢为等轴晶粒，晶格的排列比较规整。在冷轧过程中，由于晶体中原子产生位错，因此晶格沿着一定的滑移面和滑移方向进行滑移，出现塑性变形。冷轧后的带钢，形变抗力增大，塑性变差，产生加工硬化，为了恢复它的可塑性，必须经过再结晶退火。退火后，带钢在晶体中形成新的晶核并长大成为平衡态晶粒，消除了内应力，使得带钢的塑性得以恢复。此外，退火还具有清洁带钢表面、保持和改善带钢板型的作用。目前使用的带钢连续退火炉，不论是立式炉还是卧式炉，一般都由以下几个部分组成：预热段、加热段、均热段、快冷段和均衡段。带钢经炉门首先进入退火炉预热段，在预热段里带钢被烟气预热到120℃左右；然后带钢进入到加热段被加热到工艺要求的温度；在均热段里，带钢被充分保温以完成再结晶退火；在快冷段里，带钢经过喷射冷却，被冷却到465℃；最后带钢经过均衡段进入锌锅。带钢退火工艺曲线决定了带钢在退火炉各段中的被加热温度。如果带钢温度高于工艺曲线温度，则会造成燃料的浪费、带钢的过烧；如果带钢温度低于工艺曲线温度，则会造成退火不完全、镀铝锌镀不上，引发产品质量问题。因此，快速、准确的测量带钢温度，及时调整烧嘴功率，准确控制带钢温度始终符合退火工艺曲线，具有非常重要的意义。

目前镀铝锌生产线上应用较多的板温计是光学辐射板温计。光学辐射板温计通过检测带钢的热辐射来测量带钢温度。其原理是：在测量板温之前首先确定带钢的辐射系数，检测得到的热辐射通过辐射系数转换为带钢温度。其转换公式为：

T＝ε/λ                (1)

式中：T为带钢温度，ε为热辐射，λ为带钢的辐射系数。

对于不同钢种和牌号的带钢，辐射系数都会不同，因此针对每种带钢都要进行板温计的校核，以确定其辐射系数。由于连续退火炉在运行过程中，带钢是在密闭的炉体内连续运行，炉内是高温、高氢的保护气体，无法打开炉体去检测带钢的实际温度，因此如何准确测量带钢的实际温度成为确定辐射系数的关键。目前常用的方法是让带钢在炉内低速运行一段时间，以炉温检测值代替带钢温度检测值来校核板温计。这种校核方法误差大，操作周期长，无法保证板温计的检测精度和板温的控制精度。在整个退火过程中，带钢大部分时间处于高温状态(680℃以上)。为了防止带钢的氧化，不影响镀铝锌产品的质量，就必须保持炉内的还原性气氛，因此炉体以及测温装置也必须要有很好的密封性。

已有专利技术——一种卧式连续退火炉的辐射板温计校验装置(专利号ZL200720071270.7)采用球阀进行密封。如图1所示：在卧式退火炉炉体8底部和炉底的耐材层9中开有相通孔道，将套管2套装于孔道内壁，套管2上端与退火炉内腔相通，且上端开口处与辐射板温计12相对应，套管2下端与球阀3上端连接，在球阀3侧面安装有一手柄4通过旋转手柄4可控制球阀3的开闭。测温热电偶1通过球阀3套装于套管2内，且测温热电偶1可在套管2内上下自由移动。热电偶1下端通过导线与显示装置7相连，热电偶1表面装有标尺5。当需要检测带钢温度时，旋转手柄4打开球阀3，将测温热电偶1通过球阀3插入套管2内进行测量，通过热电偶1将温度信息传输到显示装置7，同时对标尺5进行人工读数；测量完毕后，将热电偶3从套管2内拔出，旋转手柄4关闭球阀3。该装置仅采用球阀进行密封，其操作过程如下：当需要测量时，打开球阀，插入热电偶再关闭球阀进行测量；当测量完毕时，打开球阀，取出热电偶再关闭球阀，测量完毕。操作过程中球阀的频繁开闭，必然导致该装置的密封性能大为降低；测温装置的整体密封性能不好而引发的炉内气体外泄，会导致操作温度过高；该装置对辐射板温计的校核属于离线校核。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续退火炉的辐射板温计检测装置及方法，解决装置安装及在线连续检测的整体密封性问题；

本发明利用波纹管的伸缩性保证了该装置良好的整体密封性。同时在保证密封的前提下，热电偶还能够上下自由移动，实现了密封中的运动，解决了密封和运动不能同时实现的难题。采用合理的传动结构形式解决了操作温度过高的问题；解决辐射板温计离线校核的问题；可在辐射板温计失效的情况下对辐射板温进行控制；可以实现带钢穿带时对该装置的保护。

本发明通过如下方式实现：a)测温热电偶置于内保护套管之中，在内外保护套管之间填充高温耐火纤维，内外保护套管、测温热电偶整体安装，工作时一起运动，伸出炉外的部分全部置于可伸缩波纹管的密封之中，波纹管另一端与炉体相连。通过传动机构的上下运动，来促使波纹管产生压缩和拉伸的变化，从而推动保护套管和测温热电偶靠近和远离带钢，实现对带钢温度的准确测量，同时保证该装置具有良好的整体密封性；b)波纹管的自由端通过连杆和旋转手轮与固定框架相连。根据校核的需要，通过旋转手轮使连杆产生上下运动，推动测温热电偶靠近或远离带钢，达到对板温进行测量的目的，同时避免了操作温度过高的问题；c)热电偶测量得到的带钢温度信号，通过计算机自动控制系统，根据辐射板温计校核原理，进行在线校核，从而实现辐射板温计在线连续校核；d)当辐射板温计失效时，旋转手轮，将测温热电偶推入到测量位置，热电偶测得的带钢温度信号将被送入自动控制系统，实现对板温的精确控制；e)穿带时，将测温热电偶及保护套管拉出至远离带钢中心线的位置，可以使该装置在穿带时免遭破坏。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图。

图中：件1热电偶，件2套管，件3球阀，件4手柄，件5标尺，件6导线，件7显示装置，件8炉体，件9耐材层，件10炉辊，件11带钢，件12辐射板温计，件13旋转手轮，件14固定框架，件15波纹管，件16内保护套管，件17连杆，件18高温耐火纤维。

具体实施方式

下面结合附图2对本发明作进一步说明。

本发明包括热电偶1；外保护套管2；炉辊10；辐射板温计12；旋转手轮13；固定框架14；波纹管15；内保护套管16；连杆17；高温耐火纤维18。

在退火炉炉体的底部和炉底的耐火材料层开有相通的孔道，将内、外保护套管16和2安装在孔道内壁，套管可沿孔道上下自由滑动。保护套管的顶部伸入退火炉的内腔，直到靠近带钢中心线的位置，以方便对板温进行准确测量。内、外保护套管16和2之间填充有高温耐火纤维18，以对套管内的热电偶1进行保护。波纹管15的上端密封固定于炉体底部，其直径大于炉底孔道直径；波纹管15的下端与内、外保护套管16和2、热电偶1以及连杆17通过法兰盘密封固定连接。连杆17上有外螺纹，通过螺纹安装在固定框架14上。连杆17端部装有旋转手轮13，通过手轮13的旋转，使连杆17产生上下运动。

本发明装置是这样工作的：

当需要对辐射板温计12进行校核时，旋转连杆17底部的手轮13，使连杆17向上运动，波纹管15受到连杆17的压缩作用而变短，内、外保护套管16、2和热电偶1随之被推入炉膛内部靠近带钢的位置，实现对板温的测量。根据测温热电偶1测得的带钢温度，结合辐射板温计12显示的板温，就可以对辐射板温计12进行校核，得到正确的辐射系数。

假设辐射板温计12显示的温度为T，初始辐射系数为λ0，则根据式(1)可知，辐射板温计12接受到的热辐射为：

ε＝T·λ₀                    (2)

若热电偶1测得的带钢温度为t，根据式(1)和式(2)可知：

$\lambda =\frac{ϵ}{t}=\frac{T}{t}·{\lambda }_0---\left(3\right)$

由式(3)便可得知正确的带钢辐射系数，从而实现对辐射板温计12进行快速、准确的校核。

当校核结束时，反方向旋转手轮13，使连杆17向下运动，波纹管15受连杆17的拉伸作用而变长，内、外保护套管16、2和热电偶1随之被拉至远离带钢的位置，至此完成了对板温的测量，实现了对辐射板温计12的快速校核；整个过程除了旋转手轮13需要人工操作以外，其余步骤可全部由自动控制系统完成。因此该装置解决了辐射板温计离线校核的问题，实现了辐射板温计的在线连续检测。

当辐射板温计12失效时，旋转手轮13，将热电偶1推入到测量板温的位置。热电偶1测得的带钢温度信号取代辐射板温计12的温度信号被送入控制系统，从而替代辐射板温计12，实现辐射板温计12失效时对带钢温度的连续测量与精确控制。穿带时，将内、外保护套管16、2及热电偶1拉出至远离带钢的位置，可以使该装置免遭穿带破坏。

本发明技术能在带钢正常运行时，实现对辐射板温计的在线连续检测，确定带钢的辐射系数，从而快速、精确校验辐射板温计；解决了安装及在线连续检测的整体密封性问题；解决了操作温度过高的问题以及板温计离线校核的问题；可在辐射板温计失效的情况下对板温进行控制；可以实现带钢穿带时对该装置的保护，其测量准确，结构简单，操作使用方便。