黑体空腔钢水连续测温维护使用说明书

1、一 公司简介东北大学自动化仪器仪表中心与沈阳泰合冶金测控技术有限公司(前身为沈阳市泰合仪表有限公司)长期密切合作，优势互补，主要从事钢铁生产过程参数的检测技术研究和测温仪器仪表的开发、研制和生产。中心和公司拥有一支以博士生导师、教授、博士、硕士和高级工程师为主体的高素质、高技术、结构合理的员工队伍。是集科、工、贸于一体的高新技术产业实体。在科研方面，自78年起，主要从事红外辐射测温理论和技术的研究，尤其是在黑体辐射源和黑体空腔理论研究方面居世界前沿。近年来又解决了不等温黑体空腔的理论问题。在产品方面，公司致力于将理论创新成果转化为技术产品，并不断地把新技术、新材料溶于产品之中，使产品具有优良的

2、质量及可靠的性能。中心和公司的主要产品有BCT 黑体空腔辐射测温仪系列产品。这些产品主要应用在连铸中间包钢水连续测温和均热炉、加热炉、热风炉、焦化厂克劳斯炉等领域，尤其是BCT-型黑体空腔钢水连续测温系统，填补了国内空白，跨入了国际先进行列，多次获得行业及部委的各种奖项，成为国内唯一一家供应连铸中间包钢水连续测温系统的企业，经过在包钢、宝钢、首钢、太钢、南钢、石钢、唐钢、湘钢、萍钢、八一、昆钢等28家钢铁企业多年的生产应用，证明了产品的可靠性和运行的稳定性，是替代快速热电偶间断测温的新技术产品。中心和公司的研究领域还包括连铸拉速和二冷区配水优化控制系统的研究，二冷区铸坯表面温度测量和转炉连续测

3、温与定碳的研究开发。中心和公司注重创新、注重质量、注重信誉、注重与企业的合作。二 产品介绍（一）产品原理钢水连续测温系统是“BCT型黑体空腔辐射测温仪”系列产品之一。该产品基于国家自然科学基金项目和发明者谢植教授的博士论文黑体辐射源理论研究的成果，经二十多年的技术开发而研制成功的新型测温装置。其测温原理是用黑体测温管插入到钢水中感知温度，以专门设计的测温探头接受测温管底部钢水处的温度相对应的红外辐射信号，并将其输送到信号处理器，以单片机为核心的信号处理器根据在线黑体理论确定钢水的实际温度。（二） 产品特点1 实现了中间包钢水温度的连续测量；2 提高了测量的稳定性和可靠性。由于测量位置固定，避免

4、了人为因素带来的测量误差和消耗式热电偶的分散性误差；3 系统操作简单、方便；4 使用连续测温系统成本与目前间断式热电偶的实际消耗成本相近。（三）应用意义1采用该产品可实现中间包钢水温度的连续和准确测量，为连铸过程实现闭环实时控制钢水的浇铸速度、调节结晶器和二冷区的冷却强度提供了温度检测保证，从而有利于提高连铸机的产量和稳定产品质量；2主控计算机记录钢水温度连续曲线，对生产过程监控、产品质量及生产事故分析提供温度检测数据；3准确连续测量中间包钢水温度，及时掌握钢水温度的变化趋势，从而减少漏钢和冻眼次数；4以准确连续测量中间包钢水温度及掌握变化规律，可从工艺上降低中间包钢水的过热度；5必要时可监测

5、烘包温度，十分有利于开浇，并延长中间包的使用寿命。6操作方便，明显减轻工人的劳动强度。实现中间包钢水温度的连续准确测量，对增加连铸产量、提高产品质量、降低耐材消耗、稳定生产，具有重要意义并可取得明显的综合效益。三 技术指标 技术指标见表3-1测 量 范 围钢水测温：14001600烘包测温：8001400测量不确定度3(14001600) 7(8001400)响 应 时 间热态响应时间75S 冷态响应时间4min测温管寿命2030小时使 用 温 度570标 准 输 出420mA/15V (对应14001600)输出驱动能力400（420mA）； 100K（15V）输 出 精 度0.5 级电 源

6、AC220V±10V、50HZ功 率信号处理器 30W 大屏幕显示器 30W四 系统结构及功能（一）系统组成钢水连续测温系统由钢水连续测温管、测温探头、信号处理器、大屏幕显示器、标准信号发生器及小屏幕显示器（用户根据需要另订）等部分组成。系统组成如图41所示。1. 测温探头2. 托盘3. 压铁4. 中间包包盖5. 钢水测温管6. 钢水7. 探头安置架8. 信号处理器9. 冷却气源10. 大屏幕显示器 图4-1 钢水连续测温系统组成示意图（二）各部分结构及功能1 钢水连续测温管1） 结构钢水连续测温管由一端封闭一端开口的内外两层管套装而成，通过锥面接管与测温探头联接，根据中间包钢水深度

7、不同，测温管长度备有多种规格。2） 功能直接插入钢水内感知温度，并向开口处辐射光信号。要求插入钢水深度300mm。2 测温探头1）结构测温探头由光学系统、光电转换器、信号传输线及冷却风路等组成。探头本体部与测温管锥面接管联接，输出部通过4P插件（分体探头为6P插件）与信号处理器联接，本体部与输出部之间由柔性冷却风路保护的信号传输线连接，总长约5米。4P（6P）插件的插针代号见图4-2，各插针间的电阻值见表4-1。图4-2 4P（6P）插件的插针代号图 6P插件 4P插件表4-1 各插针间电阻值4P插头阻值表（K）AGND外壳0IsAGND2022ItAGND3070+5VAGND1001506

8、P插头阻值表（K）6外壳016182026406036140160450102）功能光学系统将测温管的光信号处理后传递给光电转换器，再由光电转换器将光信号转换成电信号，由信号传输线输送至信号处理器。冷却风则经过输出部快速接头及冷却风路对探头本体部进行冷却，保证本体部环境温度不超过限定值。 3）技术指标测温探头技术指标见表4-2表4-2 测温探头技术指标项 目指 标测量范围（）8001600不确定度（）±2工作环境温度（）570冷却风源要 求纯净N2气或无水无油压缩空气风压（MPa）0.4风量（m3/h）15 4）使用方法 探头本体部与测温管锥面联接，输出部与信号处理器连接即可。3 信

9、号处理器： 1）结构信号处理器由供电系统、输入输出系统、显示系统、数据处理系统等组成，其外观及接口见图4-3，说明见表4-2。 图4-3 信号处理器外观及接口序号名 称说 明1绿色发光二极管仪表上电后，该灯闪烁，表示仪表正在运行中2黄色发光二极管在仪表运行中，如该灯发亮，表示仪表参数发生变化，可能造成测温不准。3红色发光二极管如该灯发亮，表示没插探头或探头损坏。4数码管显示屏显示钢水温度。5保 险 丝1A电源保险丝管。6接 线 端 子D/A输出，RS485，探头环境温度显示控制。7报警开关（红色）用来打开或关闭报警信号。8电源开关（绿色）仪表电源开关，该开关长亮不灭。9报 警 输 出 线当钢水

10、表报警时，该线输出AC220V的报警信号。10电 源 线仪表电源输入线，输入AC220V，2A电源。11通 讯 插 座该插头的输出线与大屏幕相连。12标准输出插座该插头可输出420mA或15V标准信号。13探头环境温度开关当该开关拨至右侧时，显示屏显示探头环境温度（单位为0.1）。14信号输入插座将探头插入该插座（该插座有4P，6P两种）。表4-2 信号处理器外观及接口说明2）功能信号处理器接收由探头输入的电信号，由单片机根据在线黑体理论计算出被测钢水温度并显示在显示屏上。并可输出420mA或15V标准信号进入主控室微机，便于对连铸工艺进行实时监控。还可将温度信号通过485总线送至大屏幕显示器

11、进行温度显示。 3）技术指标表4-3 信号处理器技术指标 信号处理器技术指标见表4-3项 目指 标测量范围（）7501650显示分辨率（）1测量不确定度（）校准一年内1标 准 输 出420mA或15V（对应14001600）精 度 等 级0.5工作环境温度（）570电 源AC 220V，50Hz功 率（w）30 4）使用方法 信号处理器就位后，将探头输出部从其下方的孔穿入，插入信号处理器输入插座，用夹具夹紧，连接好通风胶管即可测温。如需观察探头环境温度，将环境温度开关13拨至右侧，此时显示屏即显示探头环境温度值（单位为0.1）。若探头环境温度72，显示屏将交替显示钢水温度和探头环境温度，并且报

12、警线输出AC 220V电源以驱动声光报警装置。4 大屏幕显示器 1）结构 大屏幕显示器由供电系统、通讯系统、显示系统等组成，其外观及接口见图4-4，说明见表4-3。 图4-4 大屏幕显示器外观及接口表4-3 大屏幕显示器外观及接口说明序号名 称说 明1绿 灯每闪一次，表示程序运行一个周期，即与每个连接设备通讯一次。2黄 灯在一个程序运行周期内，黄灯每闪一次表示和一个信号处理器通讯成功一次。3红 灯若红灯亮，表示信号处理器与大屏幕通讯没有成功，即故障状态。4开 关大屏幕电源开关。5电源插座大屏幕显示器电源输入端。6保险丝盖内部有1A保险丝管。7通 道 1连接钢水信号处理器。8通 道 2连接钢水信

13、号处理器。9扩展通道连接扩展设备,如小屏幕,从机大屏幕等。10数码显示屏显示温度数值2）功能 大屏幕显示器通过RS 485总线与信号处理器实行串行通讯，接收并显示钢水温度值。 3）技术指标 大屏幕显示器技术指标见表4-4表4-4 大屏幕显示器技术指标项 目指 标显示范围（）01999工作温度（）570电 源AC 220V，50Hz功 率（w）30 4）使用方法 大屏幕显示器就位后，将通道1、通道2分别用屏蔽线接到两台信号处理器上，并分别将两台信号处理器的KG2开关的第1位置于不同的位置上，通电后即可工作（显示两表中温度较高的值）。如有扩展设备，将扩展通道的引线接到扩展设备上即可。（扩展设备包括

14、小屏幕，从机大屏幕等）。大屏幕出现交替闪烁，说明探头环境温度过高，需加大通风量。5 标准信号发生器 1）结构 由输入输出系统、分压系统、档位开关等组成。其外观及接口见图4-5，说明见表4-4。表4-4 标准信号发生器外观及接口说明图4-5 标准信号发生器外观及接口序号名 称说 明1插 件有4P和6P两种2档位开关共有7个档位3接 线 柱用来检测信号发生器发出的信号是否准确2）功能 向信号处理器提供7挡位标准电压信号，以校准信号处理器。3）技术指标 标准电压信号转换成温度值1。4）使用方法 将信号发生器输出插头（4P或6P）插入信号处理器输入插座内，上电后，旋转档位开关2，7档位显示值与标签上标

15、准值对照即可。如需校验发出的电信号，可用相应等级的数字万用表测量两接线柱的电压值，与标签对照。6 小屏幕显示器（不成套供应，按需要供货） 1）外观及接口见图4-6 ，小屏幕显示器外观及接口说明见表4-5。图4-6 外观及接口表4-5 小屏幕显示器外观及接口说明表4-5 外观及接口说明序号名 称说 明1电源开关小屏幕电源开关。2电源插座小屏幕电源输入。3保险丝盖内部有1A保险丝管。4绿 灯小屏幕工作时，该灯亮。5黄 灯每次接收一次正确信号就闪一次。6红 灯如果没有通讯信号则该灯亮。7通讯接头连接到大屏幕。8数码显示屏显示温度数值2）功能及技术指标同大屏幕显示器。五 系统安装、连接（一） 测温管测

16、温管利用托盘、压铁放在中包盖上，插入中间包的钢水中，或另行订购专门设计的测温管专用升降装置（俗称机械手），通常要求在中包盖上开孔，开孔要求如下（如图51）：² 孔径180200mm，距大包浇注口尽量远；² 测温孔中心与中包内墙壁（根部）150mm；² 测温孔边沿距塞棒孔及烘包孔边沿150mm；² 测温孔上方600mm高度内无设备通过（若大包转包时通过测温孔，则要求大包臂底部距中包盖顶部距离600mm）。 图5-1 测温管安装示意图信号电缆技术要求1. 要求测温管插入钢水深度300mm；2. 中包盖测温孔直径在180mm200mm之间；3. 信号处理器与测

17、温探头插头间的信号线长度为4800mm，因此测温探头与信号处理器之间距离应小于4000mm。（二） 测温探头测温探头为柔性结构，无需固定安装位置，因其需连接测温管及信号处理器，而探头信号传输线长度约为4800mm，要求测温管与信号处理器的直线距离4000mm。探头在出厂前已经过严格调试，内部参数匹配，现场无须调试，除防尘镜片外，其他部分切不可随意拆开，一旦拆开须返回厂家重新分度和调试。（三） 信号处理器1 信号处理器外形尺寸（见图52）2 信号处理器安装两台信号处理器分别安装在两台中包车上安全、可靠的位置，距测温孔距离4米，可随中包车移动。分别与每台信号处理器连接的有： ² 电源AC

18、 220V、50Hz、30W，要求电缆线为250V、1.5mm2×2； ² 输出至计算机标准信号，要求屏蔽电缆线为1.0mm2×2；² 输出至大屏幕串行脉冲信号，要求屏蔽电缆线为1.0mm2×2；² 冷却风源要求压力0.4MPa，流量15m3/h，纯净N2或无油无水压缩空气；通风管内= 8mm。图5-2 信号处理器外形尺寸图 技术要求 1. 信号处理器应安装在中包车靠测温孔一侧安全部位；2. 电源线：耐压250V，1.5mm2*2，50Hz；3. 信号处理器与用户计算机信号线：1.0mm2*2屏蔽线。4. 冷却风源：氮气或无水无油压缩

19、空气；压力0.4Mpa；流量1216m3/h。3 信号处理器调试标准信号出厂预设置为420mA电流输出。若需要15V输出，可按以下方法设置并进行简单调整即可：² 420mA输出，设置KG3=0001² 15V输出，设置KG3=0011输出调整步骤：1）置KG1=01000000，显示400，调BW2使输出信号为4mA或1V ；2）置KG1=01001111，显示2000，调BW3使输出信号为20mA或5V；3）反复 、，使、同时满足；4）输出调整结束后，将KG1置00000000。注：0001等对应拨码开关顺序为4321，见主板示意图5-3。（四）大屏幕显示器1 大屏幕显示

20、器安装安装固定在各岗位都便于观察的醒目位置，与其连接的有：² 电源50Hz、220V、30W ，要求电缆线为250V、1.5mm2×2；² 两台信号处理器的信号输入线。 2 大屏幕显示器外形尺寸 外形尺寸见图5-4。图5-3 主板示意图（横线以下是前置放大部分）图5-4 大屏幕显示器外形尺寸图700技 术 要 求1. 大屏幕显示器应安装在现场醒目的位置；2. 电源：AC220±10V，50Hz；电源线耐压250V，1.5mm2*2；3. 大屏幕与信号处理器间信号线1.0 mm2*2屏蔽电缆。290140110800760（五）系统接口连接 系统接口连接见

21、图5-5。图5-5 系统接口连接示意图六 操作使用（一） 准备 1 检查² 信号处理器、大屏幕显示器安装就位，固定牢固；² 电源、冷却风源已接入系统；² 所有接口的信号线、通讯线已妥善连接（注：两台信号处理器的KG 2开关的第一档置于不同位置）。 2 探头与信号处理器联接 将探头输出部从信号处理器下方的孔穿过，插入信号处理器输入插座，用夹具夹紧，用胶管连接好通风管路，探头本体部及通风管盘绕在探头安置架上，待用。 3 通电 打开信号处理器及大屏幕显示器的电源开关，显示值应为0。（二） 操作1 将托盘放在测温管安放架上。2 除去测温管外包装，装入托盘中，压好压铁，盖上

22、防尘帽。3 开浇前3090min，用天车将托盘连同测温管吊起，放入中包测温孔中，大火烘烤（如果测温管不能在中包内烘烤，则将测温管放在测温管安放架上，在开浇前3090min用煤气火烘烤，中包注入钢水前，用天车将托盘连同预热好的测温管吊起，放入中包测温孔中）。4 开浇5分钟左右，取下测温管防尘帽，拧下测温探头防尘帽，将测温探头插在测温管上，打开冷却风源。5 检查测温探头环境温度，通过调整冷却气体压力的方式，将环境温度控制在25.560之间，最高不超过70。6 一个浇次结束后，关闭冷却气源，拔下测温探头，盖上测温管防尘帽。7 测温探头拧上防尘盖，盘在测温探头安置架上。用天车吊出测温管，放在测温管安放

23、架上（连浇时可将吊出的测温管直接放入另一个中包的测温孔中）。（三） 注意事项注意事项见表6-1。表61操作中注意事项项 目注 意 事 项测温管的插拔操作测温管在中包中插拔时，操作者一定要用夹具保护，不得使测温管与包盖发生碰撞；钢水液面保证高度正常浇铸时，保证测温管插入钢水深度超过300mm；测温管上结渣测温管在使用中，有时在渣线处结渣，出现这种情况时，应每隔一定时间在测温管周围扔稻壳或化渣剂。避免天车吊测温管时，由于结渣而将测温管拽断；测温管的寿命测温管从中包内拔出，发现断管、漏洞或渣线处管径小于45mm时，应停止使用。测温管的运输测温管在使用前的运输过程中，一定要采取保护措施，以防在运输中损

24、坏，影响测温管使用寿命；测温管防潮及防尘测温管应防潮湿，否则会大大降低测温管的寿命。停浇不测温时，应扣上防尘帽，以防杂物掉进测温孔内；冷却风源的通断测温探头插入测温管后通风，测温探头从测温管上拨下之前停风，否则会污染防尘镜片；测温探头的安装测温管与测温探头间依靠锥度配合联接的，插上测温探头时，不可用力向下按，否则测温探头从测温管上拔下时会有困难；防尘盖的作用测温探头不工作时，一定要拧上防尘盖，否则现场的灰尘将直接污染防尘镜片；防尘镜片的检查与擦拭测温探头使用一次段时间，应对防尘玻璃进行检查，若不清洁应及时更换或擦拭（被灰尘污染的防尘镜片经擦拭后可继续使用）；测温探头环境温度高测温探头光电转换器

25、环境温度超过70时，信号处理器和大屏幕显示器进行钢水温度和测温探头环境温度交替显示或声光报警，应立即加大冷却风量并采取 隔热措施，当测温探头环境温度超过80时，输入至计算机的信号也有报警显示；项 目注 意 事 项插拨测温探头安装及取下测温探头时，手一定要拿住头部，不可只拿通风管部分，防止测温探头悬空碰坏。要轻拿轻放，防止严重撞击及掉在地上；保证风源质量测温探头所使用的冷却风源必须是无油无水，否则测温探头光路系统会受污染而无法正常工作；测温探头的联接测温探头与信号处理器联接时注意方向，4P（分体探头为6P）矩形插件，定位螺钉方向朝外，联接时应将插头与插座置于同一轴线上对齐插上，用定位卡使其可靠联

26、接，后用压板将其固定；测量烘包温度使用钢水连续测温系统可以测量烘包温度。估计烘包温度超过1000以上时，将测温管放入测温孔内，插好测温探头，开通冷却风源，（并保证测温探头联接软管不直接在火焰区内或严加保护），这时仪表即可显示烘包温度。若同一台铸机的另一台中包车正在浇铸，则大屏幕显示值为钢水测温值，若另一台中包车未工作，则大屏幕显示值为烘包温度值；七 维护、检查（一） 日常维护主要为防尘镜片的清洁 1 探头防尘镜片结构 探头防尘镜片结构示意见图7-1。2 维护程序 1）外镜片及中镜片外测清洁程序按图7-2；2）如果因非正常因素，使内防尘镜片污染（对外、中防尘镜片清洁后，测温显示值仍低），其清洁程序则按图7-3。图7-2 图7-3拧下测温探头防尘帽1及静压管2拧下测温探头防尘帽1拧下静压管2