摘要：本文主要介绍了快速热电偶、非接触式红外测温传感器、激光型传感器的工作原理、基本结构、测温注意事项及在炼钢测温中的具体应用。

1.引言

    温度是度量物体冷热程度的物理量，在生产和科学试验中占有极其重要的地位。在整个的炼钢过程中，在连铸、热风炉、热轧、冷轧、棒/线材轧制过程中随时需要测量温度信号。例如：在连铸上，要监测钢水的温度，还要监测从连铸出来的钢坯的温度；在棒材轧制车间，要随时监测工件，并把信号传输给轧机或者飞剪等等。在测量温度的时候，被测介质有的是液体钢水（或者铁水），有的是温度很高的钢坯，还有的是温度在500-600度左右的钢坯，这样我们就不能用同一种方法、同一种测量仪器来测量。本文就针对这种情况分别阐述了三种测量方法和测量仪器在钢铁冶炼中的具体应用。

2.快速热电偶

    众所周知，测量温度的方法有很多种，但是由于炼钢行业的特殊性，并不是所有的测温方式都能用于炼钢行业，那么在测量熔融的钢水的温度时我们选用的是快速热电偶。快速测温热电偶是热电偶的一种，主要用于测量钢水及高温熔融金属的温度，是一次性消耗式热电偶，从接触方式上来说也是一种接触性测量方法。它的工作原理是根据金属的热电效应，利用热电偶两端所产生的温差电热测量钢水及高熔融金属温度，它的全部零组件集中装入泥头中并以耐火填充剂粘合成一整体，而不可拆卸，故为一次性使用，又称消耗式热电偶。

    在使用热电偶测量钢水的温度时，首先要根据测量的对象和范围，选择适当保护纸管长度及适用的测温枪，把快速热电偶装在测温枪上，并使二次仪表指针（或数显器）回零。在测量的时候，热电偶插入钢水深度大约是300-400mm，在测量的过程中速度要快，持续的时间一般为5秒。测量精度高，测量范围广，所以很多测量钢水温度的场合一般选用快速热电偶。

    某年产1000万吨棒材的钢铁厂，在测量钢水的温度的时候，采用的是TC1200S-A1型的快速热电偶，如下图所示。

3.非接触式红外测温传感器

    测温原理是将钢水发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，红外线辐射能的大小与钢水本身的温度相对应，根据转变成电信号大小，可以确定钢水的温度。在使用的时候，我们只能用其测量物体的表面温度，不能测量其内部温度，也不能透过玻璃进行测量温度。

    加热好的钢坯由加热炉出来，然后进入轧机。在整个的轧制线上，共有12个扫描式热金属检测器（厂里都简称为热检），这几个热检仪器都是用的红外线传感器，使用红外线测温仪控制合适的冷却，以保证冶金性能正确；同时在对钢材进行切头切尾的时候也用到红外测温仪。在1#飞剪（7#轧机前）前有一台热检，目的是检测到有钢信号时，控制飞剪对到来的钢坯进行切头（也可以切尾，自己设定）；2#飞剪（13#轧机前）前也有一台热检，这台热检的目的是检测到无钢信号时，对钢坯进行切尾（也可以切头，自己设定）。中轧机组和精轧机组之间以及倍尺飞剪与预留的减定径机组之间预留控制水冷装置，生产优质光面圆钢时利用该装置对轧件进行水冷，采用低温精轧技术处理轧件。

    还有，钢坯从加热炉出来，首先是先经过水汽除磷装置再进入轧机。针对以上这几种有氧化铁皮、水汽和低温的情况，某钢铁厂选用的是Rota-Sonde DC 4000-L型的扫描式热金属检测器。

    Rota-Sonde DC 4000-L型号的热检器有400℃和230℃两个灵敏度切换范围，还有两种自监控功能，对预防性维护起到了很大的作用，并且这种扫描式热金属检测器非常适合低温轧制工件的检测以及对低发射率材料工件的检测。对于那些由于生产工艺或材料的改变将引起工件温度或发射率很大的应用场合，比如对穿水冷却后的工件的检测或对特殊工件的检测，能同时满足以上几种工作环境下的测量。下图为2号飞剪之前的热检，它的作用是检测到无钢信号时，来控制后面的2号回转式飞剪的动作，同时控制飞剪后面的2号活套的起套动作。

4.激光型传感器

    钢坯由连铸出来在运送至加热炉的过程中(或者直接用冷坯时)，温度已经降到500度左右，这时候钢坯表面的颜色已经是灰黑色的或者隐约有点红色，如果用红外传感器来测量就有可能就检测不到钢材的有无，所以在加热炉前检测是否有钢坯进入加热炉，那么这种情况下，就选择激光型传感器—型号为KDCZL6-4Z1-F、DC24V的冷热金属通用检测器。冷热金属通用检测器主要用于冶金工业生产流水线现场，通过对工件运动位置的到位检测，输出一控制用的开关信号，按照光源可分为激光(650nm)型、可见红光（650nm）型和红外（910nm）型三种。KDCZL型检测器采用可见半导体激光器作光源（属于激光型传感器），经调制后发光一束准平行可见红色激光，经光敏管接收放大后，输出一个开关量信号。该检测器抗干扰能力强，作用距离极远，检测富裕量大，安装调试方便，工作稳定可靠，可在潮湿，水雾，粉尘等恶劣环境下长期可靠使用，但当环境温度超过60摄氏度时应加水冷却。图2为用KDCZL6-4Z1-F型号的激光型传感器测量入炉钢坯的温度。 

5.结论

   最近天气很冷，在精轧区域有很大的水汽，不仅影响工作人员对生产过程中的故障做出判断和维修，也严重影响了热检仪器检测的准确性，大家都在讨论一种解决问题的办法。实际上，以上三种测温仪都属于传感器的范畴，当前技术水平下的传感器系统正向着微小型化（Micro）、智能化（Smart）、多功能化（Multifunction）和无线网络化（wireless networked）的方向发展，我想，随着CAD技术、MEMS技术、信息理论及数据分析算法的技术的发展，一定会生产出适合各种恶劣、复杂工作环境的传感器，也一定能解决因天冷水汽大产生的一系列问题。

本刊记者：羽轩