自动测温装置在铜熔炼熔体温度测量中的应用

铜熔炼过程中熔体温度是一个重要参数，温度过低，反应无法正常进行，温度过高会浪费能源，降低炉寿命，所以熔体温度在线检测成为实现生产过程自动控制的关键。但是目前国内转炉吹炼绝大多数没有温度在线检测的手段，基本上处于凭经验操作的落后状况，这主要由于冶炼生产的环境恶劣（高温辐射、高粉尘、腐蚀性气体、杂光干扰）造成的，如果使用热电偶接触法测温，由于熔体腐蚀性很强，在铜熔炼中难以实现长时间温度检测，而且转炉过程中炉体会经常转动，熔体处于强烈翻动状态，所以应用接触法测熔体温度非常困难。非接触法测温具有充分的灵活性，现在应用较多的仪表———辐射温度计，是根据物体的辐射强度与温度的函数关系来标定温度值。但由于辐射强度受辐射系数影响，必须要根据辐射系数来修正测量值才能接近真实温度，这种修正不仅在技术上存在很多困难，现场也只能根据经验判断，修正中难免引入人为误差。此外，由于在铜冶炼中烟尘、大气、杂光等介质对辐射能的影响很大，使所测温度偏低，很难进行修正。因而，在铜冶炼中要想简便而准确地测定物体的温度是比较困难的。为此，我们通过大量实验与研究，开发出运用比值测温法的熔体自动测温装置。
1.1原理
所谓比值测温原理，是根据普朗克—维恩定律.利用两个波段国辐射能的比值与温度的函数关系来确定被测物体的温度，从而克服了辐射系数对测温的影响。也就是说，辐射系数虽然影响辐射能，但不影响辐射能的比值。这样就解决了需要人为修正的缺点。
1.2.1利用比值法消除辐射系数的关键是两个波段的设计要合理，带宽要窄且彼此靠近，这就造成信号减小，信噪比减小，精度降低。为此我们采用单片机对信号进行处理，将电信号放大后，进行V／F转换，转换过程中对输入信号进行积分，以提高抗干扰能力。另外通过光电隔离，有效抑制了各种噪声干扰，大大提高了信噪比。
1.2.2铜矿是多种元素的共生矿，铜精矿中含有铜、硫、铁、钙、镁、铝等元素.有些元素在熔炼过程中参与反应，剧烈氧化时会发出特定波长的光谱，这些波长多在可见光波的范围，如将仪器的工作波段设计在可见光波段，这些杂色光将不可避免地引入干扰。而红外光波比可见光波在烟尘大气介质中的透过能力强，反射能力稍差，这有利于抑制杂散光的影响，且选用的接收器———硅光电池在近红外区比较敏感。根据铜冶炼中的这些特点，我们将仪器的工作波段设计在近红外波段，λ1和λ2在0.8～0.9μm间，避开这些杂光所产生的干扰。
2测温装置结构
2.1风幕及隔热罩
2.2温度传感器
2.3信号处理器
2.4测温控制开关
3装置特点及技术指标
装置采用比值测温的原理，因而决定温度高低的不是光信号的强弱而是光信号的比值。在一般烟尘情况下，即使两路光信号由于烟气而分别衰减较多，但其比值波动不大，因而测量值仍极接近真实温度。
可自动修正辐射系数对测温的影响，避免了人为修正引入的测量误差。
通过传感器和电子开关实现了测|考试|大|温的自动控制。利用集成电路和单片机进行信号处理，按最大值采样提高了测量精度和信号处理的灵活性。
4结论
测温装置不仅可用于转炉，还可用于液态鼓风炉、反射炉、阳极炉等。据专家预测，将转炉熔体温度控制在1250℃左右，就可使每吨铜耐火材料消耗减少1／2，炉寿命延长近一倍，仅此一项指标就可使每台转炉每年节约近百万元，推广应用将产生巨大的经济和社会效益。