Измерение высоких температур в металлургии - пирометр или термопара ?

Чтобы провести измерения температуры при плавке металла, в процессе литья в формы и при этом обеспечить безопасность, контроль технологических процессов в режиме онлайн, сохранить информационный массива с результатами в памяти для последующего анализа, установления зависимостей, потребуются металлургические ИК-пирометры, способные зафиксировать нагрев в несколько сотен или даже тысяч градусов, что позволяет придать необходимые свойства, состав и форму расплавленным заготовкам.

Но может быть есть альтернатива ?

Чем измерять температуру расплавленного металла ?

Измерять экстремальную температуру возможно как при помощи внешнего контактного датчика, так и дистанционным способом в зоне плавки.
Оба метода по-прежнему “на вооружении” на заводах, выплавляющих чугун, стали и сплавы, но по объективным причинам: техническим, экономическим и в плане снижения травматизма до минимума, "чаша весов" склоняется в пользу решения купить инфракрасный пирометр, который для безопасного температурного контроля в ряде случаев предпочтительнее, тем более учитывая, что Украина входит в ТОП-поставщиков металлургической продукции на мировом рынке и спрос на подобные приборы всегда будет.

Точка плавления стали достигает 1400-1500°C, чугуна – чуть меньше 1200-1300°C, что вызывает технические сложности, если проводить измерение температуры при помощи термопар.
Температурные показатели в значительной степени колеблются в зависимости от содержания углерода, и введения дополнительных легирующих добавок, что влияет на точность. При плавке в металле присутствуют нежелательные химические элементы – сера, фосфор, снижающие механические характеристики стали, чугуна и сплавов в процессе эксплуатации (возможно образование трещин, раковин и точек локального напряжения).

Измерение экстремально высоких температур расплавленного металла, используя контактные датчики организовать можно, но при достаточно серьезных ограничениях. Необходимо задействовать специальный измерительный зонд для безопасной работы производственного персонала на удалении.

Речь идет о дорогостоящих тугоплавких сенсорах на основе платины и вольфрама.
Другие материалы просто не подойдут - расплавятся и станут частью исследуемого материала как Терминатор из жидкой ртути в конце одноименного фильма.
Высок риск получения производственной травмы от расплавленных капель и теплового удара.
Но такой метод имеет ряд недостатков:

• периодичность - нет возможности осуществлять температурный контроль в непрерывном режиме;
• инерционность - датчик реагирует с опозданием, отставая от текущей температуры;
• необходимость приближаться к зоне выплавки;
• сложно встроить в систему автоматизированного управления технологической линией;
• высокие накладные затраты на расходные материалы.

Для объективности отметим преимущество - зонды, в отличие от пирометров, не нуждаются в подстройке коэффициента эмиссии и могут касаться или погружаться в любое вещество, с произвольным видом поверхности и отражающей способностью.

Низкая излучающая способность «зеркала» жидкого металла может в несколько раз занизить данные о реальной температуре. Неверно принятые производственные решения на основе недостоверной информации способны привести к остановке конвейера и возникновению аварий.
Отражательная способность шлака, плавающего на поверхности и расплавленного металла, различается в разы. Чтобы обеспечить точное измерение высокой температуры, в комплекте аксессуаров должна быть тугоплавкая чаша для погружения в раскаленную массу.

Точнее даже нужно уточнить - важно то, что чаша обладает постоянной отражательной способностью, а значит прибор можно настроить на заданный коэффициент эмиссии.
Образно можно сказать, что это двухступенчатое измерение высокой температуры.
Направив линзу на стенку чаши, можно получить более достоверный показатель - сведено к минимуму влияние искрящейся ванны и шлаковых масс.

Двухспектральные высокотемпературные пирометры, регистрирующие тепловое излучение раскаленной поверхности на двух разных длинах инфракрасных волн.

Полученная пара сигналов, пропорциональных значениям температуры на разных частотах, сравнивается, за счет чего уменьшается степень воздействия возмущающих факторов в виде шлака и окислов.

В зоне выплавки всегда присутствуют:

Для минимизации влияния указанных факторов, целесообразно применение оптических пирометров (с исчезающей нитью), слабо чувствительных к загрязнению воздуха в заводском цеху. У них есть еще одно преимущество - предел достигает впечатляющих 6000°C.

Благодаря непрерывности процесса контроля выплавки металлов и сплавов, они могут стать частью системы автоматизированного управления металлургическим циклом, которая включает набор контрольно измерительных приборов, датчиков, систем обратной связи, аварийной сигнализации.