книги из ГПНТБ / Курочкин Б.Н. Теплотехнические испытания мартеновских печей

где Т — действительная температура тела, °К; Т' — замеренная температура, °К;

а — степень черноты тела.

Измерение температур главного свода и насадок регенераторов

При теплотехнических испытаниях мартеновских печей или

исследованиях, связанных с их тепловой работой, большое зна­ чение имеет точный и надежный контроль температуры внутрен­ ней поверхности главного свода, сводов регенераторов и поверх­ ности насадок регенераторов.

Наиболее известны следующие способы измерения темпера­ туры сводов:

1)термопарой, закрепленной в сводовом кирпиче на некото­ ром расстоянии от его поверхности, выходящей в печь;

2)радиационным пирометром, визируемым на дно стакана из

карбофракса или другого высокоогнеупорного материала, встав­

ленного в свод печи; 3) радиационным пирометром, визированным на внутреннюю

поверхность свода печи через водоохлаждаемую фурму, установ­

ленную со стороны задней или передней стенки печи.

Все эти способы имеют существенные недостатки, подробно описанные в литературе, поэтому они имеют ограниченное при­ менение.

Наибольшее распространение' получил последний способ.

Основные недостатки его заключаются в следующем:

1)на пути визирования прибора попадают слои горящего га­ за (факела), вследствие чего показания прибора часто бывают завышены;

2)происходит быстрое зашлаковывание отверстия для визи­ рования прибора, в связи с чем показания прибора оказываются

заниженными;

3)требуется частая чистка линз прибора.

Помимо способов, описанных выше, температуру свода мож­ но определять путем замера величин лучистых потоков, падаю­

щих на свод. При незначительных потерях тепла сводом, по

сравнению с тепловым потоком, падающим на свод, температура

верхность свода, ккал1м?час.

Величину лучистого потока можно определить непосредствен­ но путем установки соответствующего прибора в свод. В каче­ стве такого прибора можно использовать радиометр, аналогич­ ный по конструкции с выше описанным термозондом ВНИИМТ.

112

Радиометр воспринимает лучистый поток в направлении все­ го полусферического угла и при внимательном уходе за ним может достаточно точно замерять и регистрировать температу­ ру свода.

Рис. 51. Головка и общий вид радиометра:

Разработка конструкции радиометра и его опробование в ря­ де испытаний мартеновских печей было произведено ВНИИМТ

нальна замеряемой э. д. с.

Фкл = k (А ма) ккал/м2 час,

k — тарировочный коэффициент. Показания вторичного прибора, подключенного к радиометру, мож­

главном своде 125-т мартеновской печи. На ленте обозначены периоды плавки.

Замер температуры насадок в процессе эксплуатации про­

изводится обычно радиационными пирометрами, визированными на какой-нибудь участок верхнего ряда насадочного кирпича.

Рис. 53. График изменения температуры свода 125-г мартеновской печи

по показаниям радиометра.

Рис. 54. График изменения темпера­ туры верха воздушных насадок:

/ — левая насадка; 2— правая насадка.

Такие замеры не свободны от случайных ошибок, вызванных пе­

риодическим появлением еще несгоревших газов в поле видимо­ сти прибора, а также изменением угла наклона прибора вслед­ ствие вибрации опорных металлических конструкций, на которых закреплен пирометр. Более устойчивые показания могут быть

получены при помощи радиометра, который показывает величи­ ну некоторой средней по площади насадки температуры. На рис. 54 показана запись на ленте регистратора показаний радио­ метра, установленного на своде регенератора одной из исследо­ ванных печей. По кривым температур правой и левой воздуш­

ных насадок отчетливо видны периоды перекидки клапанов.

Установленные для исследования печи радиометры нужда­ ются в периодической чистке теплоприемников от оседающей на них пыли.

Измерение температуры жидкой ванны

Контроль за температурой жидкого металла по ходу плавки и перед выпуском плавки из печи имеет большое значение в обеспечении получения нужного качества стали. Такой контроль позволяет избежать излишнего перегрева металла, способствует повышению производительности печи и снижению расхода топ­ лива. При измерении температуры ванны в доводку сокращает­ ся время нагрева металла, так как нередко достаточно нагретый металл излишне выдерживают в печи перед выпуском.

Определение температуры металла и шлака по ходу плавки—

знание этой температуры позволяет производить расчеты по со­ ставлению теплового баланса плавки или анализу теплообмен­ ных процессов в плавильном пространстве.

Существует два способа контактного измерения температуры жидкого металла: в пробной ложке и непосредственно в печи. Измерение температуры металла в пробной ложке заключается

в том, что сразу же после извлечения ложки с пробой металла из печи в ложку погружают термопару небольших размеров и

производят измерение температуры. Измерение выполняют быст­

ро (6—10 сек.). Производство замеров несложно и может быть

неоднократно повторено в процессе плавки. Однако вследствие

быстрого охлаждения металла в ложке точность измерения неве­ лика и погрешность может достигать 30—35° С.

В пробной ложке может определяться температура затверде­ вания металла. Комбинируя замеры температуры металла в лож­ ке с замерами в ванне, можно определить величину перегрева металла.

Наиболее точным является измерение температуры жидкого металла термопарой непосредственно в печи. Этот прибор пред­ ставляет собой металлическую трубу, конец которой, предназна­ ченный для погружения в металл, армирован графитной встав­ кой. Горячий спай термопары защищен кварцевым наконечни­

ком.

В момент погружения, которое длится 10—15 сек., измерение производится по показаниям переносного потенциометра или регистрирующего вторичного прибора, стационарно установлен­

ного на щите.

Необходимость большой точности измерений требует тща­ тельного контроля за температурой холодных спаев термопары.

вольфрам-молибденовые и платино-платинородиевые термопары.

Последние имеют постоянную градуировку и обеспечивают до­ статочную точность измерений, но вследствие высоких темпера­ тур часто выходят из строя. Спай термопары выдерживает обыч­ но’около 10 замеров. Вольфрам-молибденовые термопары хоро­ шо выдерживают действие высоких температур, но не имеют

постоянной градуировочной кривой, в связи с чем при их приме­ нении необходимы градуировочные кривые для каждой отдель­ ной партии термопар. Точность замеров этими термопарами ниже, чем платино-платинородиевыми.

На рис. 56 показана наиболее распространенная на отече­ ственных заводах термопара погружения для замера температу­ ры жидкой стали в печи.

Как видно из рисунка, рабочая часть или наконечник термо­ пары представляет собой графитовую насадку 3, которая навин­ чивается на металлический кожух 1. Внутри кожуха находятся вольфрам-молибденовые электроды термопары, армированные в

116

ГЛАВА V

МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

Первичная документация опытов

Для успешной обработки результатов опытов необходимо обеспечить правильное ведение первичной документации. После составления плана и программы проведения опытов в соответ­ ствии с задачами испытания следует разработать формы блан­ ков для записи показаний приборов и других наблюдений.

Стандартизация первичной документации и единая форма записи результатов одного вида измерений во всех опытах имеет большое значение для последующей их обработки, так как при этом обеспечивается простота обращения с однотипным материа­ лом. Стандартизация избавляет также от путаницы, неизбежной при произвольной форме записей в каждом опыте.

В каждом бланке первичных записей замеров, независимо от назначения прибора, показания которого записываются, должны

содержаться следующие обязательные сведения, записываемые в

соответствующие графы бланка перед каждым опытом:

дата и порядковый номер опыта; наименование и номер агрегата или установки, на которых

вающей термопары, запись анализов продуктов горения в дымо­ вой трубе и т. д.);

номера приборов; фамилия лица, ведущего записи в бланке;

время (часы, минуты) каждого измерения.

На каждый опыт заготовляется (лучше типографским или

стеклографическим способами) отдельный бланк по каждой груп­

пе замеров, запись которых в целях удобства может быть объ­ единена на одном листе.

Все бланки одного опыта, собранные и сброшюрованные в одну папку, после опыта будут представлять собой первичную

118

документацию этого опыта и материал для дальнейшей обработ­ ки и изучения искомых зависимостей.

Весьма важным начальным этапом первичной обработки по­ лученных материалов является тщательная проверка содержания записей сразу же после опыта, что особенно важно для проверки одновременности записей во всех бланках, разборчивости запол­

нения, выяснения причины отклонения значений отдельных

ственно на месте опыта должна заканчиваться отметкой руково­ дителя опыта на каждом бланке записи замеров.

Дальнейшая обработка материалов опытов

Конечной целью проведенных опытов является установление определенных зависимостей между параметрами работы марте­

новской печи.

Однако, как правило, непосредственно по данным замеров эти закономерности установить не удается и в ряде случаев не­ обходимы значительные промежуточные вычисления для полу­

чения связи искомого параметра с определяющими его значение

другими величинами. Например, для подсчета коэффициента из­

бытка воздуха в отводящей головке необходимы данные по ана­ лизу продуктов горения в головке и количеству продуктов го­

рения, образующихся при сжигании топлива.

Известная унификация приемов расчета и записи результатов опыта экономит время и, главное, повышает достоверность полу­

чаемых результатов за счет упорядочения схемы вычислительно­

го процесса.

В Приложении I представлены формы порядка расчета почти всех основных величин, необходимых при анализе тепловой ра­ боты печи. Обработка большого количества данных исследова­ ний, проведенная с использованием этих форм, подтверждает це­ лесообразность их применения.

Порядок пользования формами вытекает из их содержания и не требует дополнительных пояснений. Следует сделать лишь не­ сколько замечаний об общих правилах проведения вычислитель­ ных работ.

1. При расчетах, связанных с большим количеством вычисле­ ний, необходимо использовать счетные машины, позволяющие значительно сократить время расчета и повышающие его точ­ ность.

2.С целью повышения точности расчетов целесообразно один

итот же расчет поручать двум исполнителям с последующей

взаимной проверкой результатов.

3. Для упрощения проверки и отыскания возможных ошибок форма записи любых вычислений должна отражать всю последо­

119

вательность расчета с указанием значений всех входящих в рас­

чет величин.

4. Степень точности расчета промежуточных величин должна соответствовать степени точности расчета конечной величины. Так, например, если значения начальных величин, входящих в расчет, известны с точностью до 1%, то нет смысла в конечных величинах расчета определять десятые доли процента.

5. При проведении исследования и при последующей обра­ ботке материалов опыта следует, хотя бы приближенно, устанав­ ливать общую погрешность, возможную в процессе получения искомой зависимости. Это позволит установить причину имею­ щей иногда место невязки между теоретическими зависимостями

и экспериментальными данными, отнеся ее или к точности экс­ перимента и вычислений, или к погрешностям в методике

опыта.

Ниже рассматриваются некоторые методы оценки точности измерений, методы усреднения получаемых экспериментальных величин и некоторые приемы анализа опытных данных.

Величины, получаемые в результате инструментальных изме­ рений, всегда несколько неточны. Степень неточности опреде­ ляется качеством прибора и субъективными свойствами наблю­ дите»!я.

Для оценки величины этой неточности или ошибки поль­ зуются следующими понятиями:

1)абсолютная ошибка d — разность между точным и прибли­

женным значением величины;

2)относительная ошибка Д — отношение значения абсолют­ ной ошибки к точному значению величины

100%,

А

где А — точное значение измеряемой величины.

Для определения суммарной абсолютной или относительной ошибки в табл. 25 приведены формулы расчета ошибок по наи­ более распространенным функциям, причем приняты следующие обозначения [19]; абсолютные ошибки величин у; х2 и т. д.

Для иллюстрации методики определения относительной ошиб­ ки измерения и пользования таблицей рассмотрим следующий

пример.

Сравним относительную точность измерения расхода охлаж­ дающей воды измерительным баком и дроссельной диафрагмой.

При пользовании измерительным баком расход воды вычис­ ляется по формуле

PH

G = ---- у кг/час.

120