1.16. Промышленные методы измерения температуры

Температура — важнейший технологический пара­метр процессов горячей обработки металлов давлением и, в частности, прокатки. Внедрение автоматических мето­дов ведения технологических процессов нагрева металла и его прокатки повышает требования к точности изме­рения температур, которая обусловливает энергосиловые параметры процесса, стойкость рабочего инструмента и качество готовой продукции.

Температуру как физическую величину измерить непосредственно невозможно. Для этой цели в термоприемниках используют какое-либо термометрическое свойство тела, связанное с его температурой функциональной зависимостью.

К таким термометрическим свойствам тел относятся:

• механические (тепловое расшир-е газа, жидкости, тверд. тела, измен-е упругих свойств газа и др.);

• тепловые (энтальпия, фазовые переходы);

• электрические (электрическое сопротивление, термоэлектирический эффект и др.);

• излучательные (тепловое излучение, отношение монохроматических яркостей и др.)

В табл. приведены наиболее употребительные в на­стоящее время термометрические свойства и соответст­вующие им промышленные методы измерения темпе­ратур.

Применение методов 1—6 требуют непосредственно­го контакта термоприемника с исследуемым телом или введения термоприемника в исследуемую среду. Поэто­му методы этой группы обычно называют контактными. Остальные не требуют непосредственного контакта приемника с исследуемой средой и позволяют осущест­влять дистанционное измерение температур с некоторого расстояния от объекта, их называют бесконтакт­ными.

При контроле технологических пар-ров большим преимуществом обладают промыш­ленные методы, позволяющие передавать для регистра­ции показания на значительные расстояния. Наибольшее распространение в прокатном производстве получили контактные методы 4 и 5 и бесконтактные 7 и 8, в кото­рых изменение температуры преобразуется в изменение какой-либо электрической величины.

Особенности измерения температур в прокатном переделе:

• широкий диапазон т-тур (т-ра нагрева Ме при горяч. пр-ке 1200-1250°С, при холодн. – до 200°С);

• высокая влажность и запыленность рабочей среды измерителей температуры;

• высокая скорость перемещения полосы (20 м/с при горяч. прокатке);

• на полосе при горячей прокатке имеется слой окалины, либо вода, охлаждающая жидкость, что создает определенные помехи при измерении.

Промышленные методы измерения температур

№	Метод измерения	Диапазон измер-я, °С	Термометрические свойства
1 2 3 4 5 6	Жидкостно-стеклянный термометр Манометрический и газовый термометр Дилатометрический Термометр сопротивления Термоэлектрический Реперных точек	До 700 До550 До1200 До2500 До2500 До2800	Объемное расширение тел Измен-е давл-я рабочего вещества Линейное расширение тел Электрич. сопротивл-е проводников Термоэлектрические явления Измен-е агрегатного состояния тел
7 8 9	Оптической и радиационной пирометрии Цветовой пирометрии Измерение температур пламени и плазмы	≥100 ≥400 -	Интенсив-ть теплового излуч-я тел Распредел-е энергии в сплошном спектре теплового излуч-я тел Законом-ти спектральн. излучения газообразн. Тел

К термоприемникам, в которых исп-ся бесконт. метод, относятся пирометры: радиационные, оптические (яркостные), фотоэлектрические (яркостные отношения), спектрометры и т.д. К термоприемникам, в которых исп-ся контакт. метод, относятся термометры сопротивления, термоэлектрические (первичным измерительным преобразователем является термопара), газовые жидкостные и т.д.

Применение тех или иных термоприемников зависит от конкретных требований контроля процессов, особенностей объектов измерения, диапазона измеряемых температур и т.д.

Бесконтактные методы применяют главным образом при измерении температуры движущихся объектов, например, слитков, слябов или полос при прокатке, струи жидкого металла при разливке, а также для измерения температуры, в закрытых объектах (в вакуумных печах) и других случаях, когда измерение контактным методом затруднено, особенно при температурах выше 2000˚ С. Этот метод незаменим при длительных измерениях температур выше 2000-2500˚ С.

Контактные методы применяются, когда может быть осуществлен непосредственный контакт между термоприемником и объектом измерения, например при измерении жидкой стали в конверторах, мартеновских, электродуговых, индукционных печах, ковшах; в закрытых малодоступных объектах, в которых тепловые процессы осуществляются в воздушных, нейтральных средах, водороде или вакууме; в некоторых движущихся и вращающихся объектах; при сравнительно быстротекущих реакциях - взрывах, газа, движущихся с большими скоростями и т.п.