Устройство для измерения температуры в колпаковой печи

 

Изобретение относится к контролю температуры в металлургии, в частности к измерению температуры в колпаковой печи. Устройство содержит термометр с регистрирующим прибором, причем термометр снабжен чувствительным элементом и механизмом перемещения. Устройство обладает высокой точностью и надежностью. 1 ил.

Изобретение относится к контролю температуры в металлургии, в частности к измерению температуры в колпаковых печах.

Колпаковые печи предназначены для светлого отжига плотносмотанных рулонов стальной холоднокатаной полосы, расположенных в печи в виде стопы и защищенных от воздействия сжигаемого топлива стальным муфелем, образующим внутри себя замкнутое пространство, в котором циркулирует защитный газ, нагревающийся от муфеля и передающий тепло к торцам рулонов через разделяющие их конвенторные кольца. Рулоны являются теплотехнически массивными телами, причем температуру их центра измерить практически невозможно. Поэтому процесс отжига контролируется по косвенным показателям, в основном по температуре муфеля, т. к. необходимо интенсивно вести процесс нагрева и в то же время обеспечить эксплуатационную стойкость муфеля, выполняемого из дорогостоящей жароупорной стали.

Известно устройство для контроля температуры муфеля по показаниям гибкого термоэлектрического термометра, работающего в комплекте с регистрирующим прибором, причем рабочий спай термометра зачеканен или приварен к телу муфеля [1] Недостаток данного устройства заключается в малой эксплуатационной стойкости термопары, т.к. термоэлектроны расположены в печи без защитного чехла и подвергаются длительному воздействию омывающих их продуктов сгорания, что приводит к изменению градуировочной характеристики и практически исключает их повторное использование. Кроме того, установка термопары очень трудоемка, т.к. необходимо при каждом новом отжиге отсоединять ее при распаковке стенда и вновь подсоединять после установки муфеля на новую отжигаемую стопу.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа термоэлектрический термометр с регистрирующим прибором, расположенный в боковой стенке нагревательного колпака несколько выше уровня горелок [2] Конец защитного чехла термометра выдвинут в рабочее пространство печи на 50 60 мм. Главная задача данного термометра исключить перегрев муфеля, в то же время поддерживая максимально допустимую температуру. Данная задача решается недостаточно хорошо. Во-первых, термометр не контролирует действительную температуру муфеля, так как не касается его поверхности. Во-вторых, на показания термометра большое влияние оказывают смывающие его продукты сгорания, температуры которых выше, чем температура муфеля. Последнее приводит к занижению температуры муфеля и удлинению процессов отжига.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности определения температуры муфеля.

Результат достигается тем, что в устройстве для измерения температуры муфеля в колпаковой печи, содержащем термометр и регистрирующий прибор, термометр снабжен чувствительным элементом, жестко закрепленным на его конце, имеющим площадь контакта с муфелем, превышающую в 5-10 раз площадь поперечного сечения термометра, и фиксирующим покрытую огнеупорной ватой керамическую огнеупорную трубку, причем другой конец последней закреплен фиксирующей втулкой, кроме того термометр снабжен механизмом перемещения, включающим в себя керамическую трубку, закрепленную двумя керамическими фигурными дисками и четырьмя тагями на неподвижном фланце, укрепленном на трубе, прикрепленной к кожуху нагревательного колпака, а также жестко закрепленную на термометре втулку, на которую насажена подвижная относительно термометра втулка с присоединенными к ней ручками-фиксаторами, фиксируемыми в пазах трубы-стопора, закрепленной вместе с подвижным фланцем на трубе, прикрепленной к кожуху нагревательного колпака.

Соотношение площади, контакта чувствительного элемента и площади сечения термометра получено экспериментально. Опыты показали что именно при соотношении площадей равном 5-10 достигается наибольшая надежность и быстрота измерения температуры.

Предлагаемая конструкция изображена на чертеже, где дан ее разрез.

Устройство для измерения температуры муфеля 1 устанавливают в отверстии нагревательного колпака 2, имеющего кожух 3. Устройство снабжено термометром 4, регистрирующим прибором и механизмом перемещения. Термометр снабжен чувствительным элементом 5, закрепленным на конце чехла при помощи винтов. Для предотвращения передачи тепла конвекцией чехлу (и тем самым для предотвращения внесения погрешностей в показания термометра 4) на него надета керамическая трубка 6, укрепленная с одной стороны чувствительным элементом 5, а с другой стороны фиксирующей втулкой 7, и покрытая слоем огнеупорной ваты 8. Механизм перемещения включает в себя керамическую трубку 9, направляющую перемещения термометра 4. Трубка укреплена при помощи двух керамических фигурных дисков 10 и четырех тяг 11 на неподвижном фланце 12, закрепленном при помощи болтов на трубе 13, приваренной к кожуху 3 нагревательного колпака 2. На термометре 4 винтами жестко закреплена втулка 14, на которой укреплены пружина 15 и подвижная относительно термометра 4 втулка 16, при помощи резьбового соединения присоединены ручки-фиксаторы 17, которые фиксируются в прорезях трубы-стопора 18, закрепленной при помощи болтов на трубе 13 (помимо неподвижного фланца 12).

Устройство работает следующим образом.

В нагревательном колпаке 2 сверлится отверстие, к кожуху 3 нагревательного колпака 2 приваривается труба 13 с неподвижным фланцем 12, на котором при помощи болтов укрепляется труба-стопор 13 и фланец 12 с закрепленной на нем при помощи двух керамических фигурных дисков 10 и четырех тяг 11 керамической направляющей трубкой 9. В трубку 9 вставляется термометр 4 в чехле с закрепленными на нем чувствительным элементом 5, огнеупорной керамической трубкой 6, втулками 14 и 16 с пружиной 15. Через прорезь в трубе-стопоре 18 во втулку 16 вкручиваются ручки-фиксаторы 17.

После сборки стопы рулонов, разделяемых конвекторными кольцами, на стенд устанавливается муфель 1, а затем нагревательный колпак 2. После этого оператор за ручки-фиксаторы 17 перемещает по направлению к кожуху 3 нагревательного колпака 2 термометр 4, который скользит по направляющей керамической трубке 9, при этом чувствительный элемент 5 движется по направлению к муфелю 1. Постепенно перемещая ручки-фиксаторы 17, добиваются достижения контакта с поверхностью муфеля 1. После этого при дальнейшем перемещении ручек-фиксаторов 17 начинает сжиматься пружина 15, которая обеспечивает плотность контакта. Ручки-фиксаторы 17 поворотом вокруг оси заводятся в пазы, вырезанные на трубе-стопоре 18. Тем самым обеспечивается постоянство контакта чувствительного элемента 5 и поверхности муфеля 1. Пружина 15 обеспечивает плотность контакта при возможных перемещениях муфеля 1 во время отжига.

Перед снятием колпака оператор поворотом ручек-фиксаторов 17 выводит их из зацепления с трубкой со стопором 18 и переводит термометр 4 в исходное положение, при котором чувствительный элемент 5 располагается в отверстии колпака 2 заподлицо с внутренней поверхностью кладки, что исключает его повреждение при подъеме нагревательного колпака 2 и его установке на другой стенд для нагрева новой садки.

Повышение надежности контроля температуры муфеля обеспечивает возможность повышения его средней температуры на 30 60^oC по сравнению с тем уровнем температур, который имеется в настоящее время. Это позволит увеличить производительность колпаковых печей за счет увеличения скорости нагрева садки и уменьшения длительности периода нагрева в цикле отжига рулонов стали.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры в колпаковой печи, содержащее термометр, соединенный с регистрирующим прибором, отличающееся тем, что оно снабжено чувствительным элементом, керамической огнеупорной трубкой, фиксирующей втулкой и механизмом перемещения, причем чувствительный элемент жестко закреплен на рабочем конце термометра и выполнен с площадью контакта с муфелем, превышающей в 5 10 раз площадь поперечного сечения термометра, термометр расположен внутри керамической огнеупорной трубки, внешняя поверхность которой покрыта огнеупорной ватой, керамическая огнеупорная трубка установлена между чувствительным элементом и фиксирующей втулкой, механизм перемещения включает в себя керамическую трубку, закрепленную керамическими дисками и тягами на неподвижном фланце, укрепленном на трубе, прикрепленной к кожуху нагревательного колпака, а также жестко закрепленную на термометре втулку, на которую насажена с возможностью перемещения относительно термометра втулка с присоединенными к ней ручками-фиксаторами, фиксируемыми в пазах трубы-стопора, закрепленной вместе с неподвижным фланцем на трубе, прикрепленной к кожуху нагревательного колпака, при этом термометр расположен внутри керамической трубки, которая расположена внутри трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1