铝卷带料测温影响因素分析

铝卷带料测温影响因素分析

李伦杰苏家林

广西南南铝箔有限责任公司广西南宁530031

摘要：本文通过对铝卷进行带料测温试验，分析影响带料测温试验准确性和可靠性的因素，包括热电偶自身因素、热电偶安装的影响、测温点选择、装炉方式影响等，并提出相应要求，为带料测温的准确性和可靠性提供保障。

关键词：退火炉；带料测温；铝卷

对退火炉实施带料测温试验是进行铝板带箔退火工艺研究和摸索的主要方法之一。每一台炉子在投入使用前或运行一段时间后，都需要进行空载测温和带料测温，以便确认每一台炉子的保温性能和在一定的测温工艺下的升温速率，为设备的正常投入运行和工艺设定、调整提供更可靠的保障。但是，在带料测温试验过程中，有时试验的结果总让人出乎意料，得到的温度曲线和理论设计的也相差甚远，导致带料测温以失败告终。

因此，本文在带料测温试验实践的基础上，对影响铝卷带料测温过程的相关因素加以分析讨论，减少和消除不利影响因素，确保带料测温试验的准确性和可靠性。

1.带料测温材料及方法

1.1测温材料

带料测温试验所用的测温材料设备有多路巡检仪；K型热电偶；补偿导线；测温料架；测温卷，保温石棉等。

1.2测温退火炉

本次测温使用的退火炉类型为强制热风循环式电阻加热退火炉，该类型退火炉在炉膛两侧装有钢隔板，加热元件悬挂于隔板与炉墙之间，采用两台大容量、低噪音轴流鼓风机，把热风从隔墙内抽出吹向铝板带箔卷，热量的传递主要靠热空气的对流。其中所使用的20吨退火炉设备主要技术性能如下表1：

2.影响因素分析

2.1热电偶自身因素影响

热电偶是测温过程中比较重要的测温元件，如果选用类型不当或选择本身就不准确的热电偶，直接影响测温结果的准确性。因此，测温前对热电偶类型的选择，校准和正确使用比较关键，以下就热电偶的选用、校准和使用时对测温的影响进行分析。

2.1.1热电偶类型

既然热电偶对整个测温过程如此重要，在测温前首先要了解热电偶的测温原理和类型。热电偶测温原理是根据不同的纯金属材料组成的一个闭合回路中，当两种金属材料连接的两端存在温度差异时，会产生电势。这就是塞贝克电势，主要由温差电势和接触电势组成。热电偶根据它所组成闭合回路材料的不同，有铂铑-铂热电偶、镍铬-镍硅热电偶，纯铜-铜镍热电偶，铁-铜镍热电偶，镍铬硅-镍铬热电偶，镍铬-铜镍热电偶等，分度号有S、R、B、N、K、E、J、T等几种.其中S、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。

本次试验使用的热电偶为K型热电偶，温度控制允差范围±2.5℃，K分度号热电偶的特点是抗氧化性能强,宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,长期使用温度1000℃,短期1200℃，在所有热电偶中使用最广泛。

不同类型的热电偶端头感温区域是不一样的，一般情况下热电偶的感温区域仅为端头一点，只有当感温点触及到金属表面，测得的温度准确性才会高。当感温点与被测金属接触不良或接触不到时，测得的温度则是周围环境温度，不能真实反映被测金属为实际温度。有部分热电偶则为端头回来的一小段距离都属于感温区域，这种类型的热电偶用于测量金属铝卷时，热电偶和被测金属接触面积较大，测量温度稳定性则较好。

因此在进行带料测温试验时，需要了解所选择的热电偶类型，感温区域结构等，便于根据需要做出正确的选择，确保带料测温的准确性。

2.1.2热电偶校准

新的K型镍铬-镍硅热电偶温度偏差控制标准范围为±2.5℃，经过出厂校准检验后一般都能达到使用标准要求，但是旧的热电偶由于经过多次使用，感温点测温材料在使用过程中不断被磨损，以及材料本身老化、氧化等，会影响测量温度的准确性。

因此，对于新购买的热电偶，出厂前已按JG351-1996《工业用廉金属热电偶检定规程》标准进行检定校准，有相应的检定报告的，便可直接投入使用；而对于使用了一段时间的热电偶或长期放置不用的热电偶，在使用前需要进行检定校准，且校准结果达到标准要求才可使用，以消除热电偶本身的因素引起的测量误差。

2.1.3补偿导线与冷端补偿影响

测温过程中，补偿导线作为冷端的连接线，也是影响测温准确性的因素，如冷端补偿导线型号与热电偶型号不匹配，补偿导线与热电偶连线不正确，补偿导线正负极的连接线长短不一，外部磁场干扰，环境温度变化大等，都会导致温度补偿出现偏差。

因此在选择补偿导线时，需要注意以下几点：1）使用的补偿导线必须与热电偶配套，不同型号的热电偶应选用不同的补偿导线；2）补偿导线与热电偶连接时应正极接正极，负极接负极；3）补偿导线与热电偶连接的两个接点必须同温，并确保外部温度维持在一个比较稳定的温度；4）补偿导线不宜过长，且要避免出现长度不一的现象。一般情况下，新采购的热电偶是带有补偿导线的，已经在出厂前连同热电偶一起进行过校准，可直接连接仪器使用。

2.2热电偶布线安装因素影响

在带料测温试验过程中，关键是测量一定测温工艺条件下铝卷内的温度变化曲线。因此，确保热电偶端头感温点与被测铝卷接触良好，同时与外界隔热良好，避免炉气通过测温孔洞侵入铝卷，是保证测温试验成功和准确的前提。如果在热电偶安装过程中疏忽这一点，则可能导致测温试验的失败。以下是在进行带料测温试验过程中总结出来的关于热电偶安装操作方面对测温准确性的影响因素。

2.2.1测温孔填充料影响

热电偶端头插入测温孔后，孔洞周围的空隙需要填充绝热材料，一是固定热电偶，确保热电偶的端头与铝卷金属接触良好；二是确保热电偶端头的感温点与外界炉气隔离，避免铝卷内部测温点受外界炉气的影响。填充料要求选择绝热性和紧固性较好的耐火棉材料，一般选用耐火石棉毡、玻璃棉等材料，切勿使用铝箔碎屑作为填充料。若使用铝箔填充，其绝热性和紧固性都比较差，外界炉气比较容易渗近卷心，热电偶在测温过程中也容易脱落，造成测温不准确。

2.2.2测温孔填充方式影响

测温试验中，选用耐火石棉毡作为填充测温孔的填充材料，填充测温孔时，要求插入的热电偶端头触及到测温孔底部，再在热电偶周围填充石棉毡碎屑材料，一边填充一边压紧，直到石棉材料紧固填满测温孔为止，此时热电偶应该是紧固的。如果填充完测温孔后热电偶仍无法固定，有脱离现象，说明保温棉材料压得不够紧，需要重新填充压紧，避免热电偶测温过程中脱离，影响测温准确性。

2.2.3热电偶固定与否的影响

每一根热电偶安装完成后，需要使用铁线将热电偶捆绑在周围的的料架上进行固定，否则容易在拖动安装其他热电偶时影响已安装热电偶的紧固性，造成已安装的热电偶松动。

全部安装完成后，需要对所安装的热电偶逐一进行检查其紧固程度，确保热电偶端头与铝卷接触良好。

2.3测温点的影响

测温卷的钻孔位置和要求如图2所示，在卷面宽度的中间不同位置分别钻两个孔，钻孔深度为卷外径和内径差值的一半；在两侧端面卷内外径连线的中心点线不同位置分别钻两个孔，深度为卷面宽度的一半。然后分别正确规范安装热电偶，填紧测温孔周围的空隙后进行测温。理论上铝合金各处的热传导速度相同，这四个测温点的升温速度应该也是相同的，但通过多次带料测温的数据发现，卷面钻孔的测温点和端面钻孔的测温点升温速率并不一致，如下图3，为进行300℃带料测温时卷面和端面测温点升温曲线，端面测温点的升温速率稍快于卷面的。

由此可见，在其他条件相应的情况下，不同测温点的选取，对带料测温也有一定影响。在进行带料测温过程中，最好在卷面和端面都分别选取多个测温点，试验结果将异常测温点排除后取正常测温点数据的均值，可提高测温准确性。

2.4铝卷装炉方式的影响

由于大部分退火炉的加热方式是依靠从炉子隔墙内吹出热风加热铝卷的，当铝卷放置方式为端面正好对着热风吹出位置被加热，且在铝卷端面由于铝板本身的凸度和卷取密度的影响，层与层之间是有一定空隙的，按这种方式放置的铝卷被加热升温速度要比铝卷端面与炉气吹出的方向平行的放置方式快一些。因此，测温时铝卷在炉内的放置方式应与正常生产时铝卷的放置方式一致，才能保证测温摸索出来的工艺与实际生产相适应。

3.结论

在进行带料测温试验过程中，我们需要注意控制以下几个方面的影响因素，确保测温试验的准确和可靠：

（1）根据测温要求的精度选择热电偶的型号，并对热电偶进行检查核实，旧的热电偶要求进行校准；补偿导线要求与热电偶类型匹配，最好选用原热电偶配送的补偿导线。

（2）热电偶布线安装是整个测温过程中最为关键的环节，需要做好其中每一个细节工作，包括热电偶的规范布线安装、填充隔热材料，到最后热电偶的固定，逐一复查等，才能确保整个测温精度不受影响。

（3）铝卷测温点的选择，对测温过程影响不大，但选择不同位置的测温点对测温结果会有一些小偏差，因此要选取多个测温点进行测温取平均值，以提高测温数据的精度。

（4）带料测温试验的数据最终将应用于实际生产，因此带料测温的铝卷在炉内的放置方式应保持与实际生产时铝卷的放置方式一致，才能保证测温摸索出来的工艺与实际生产相适应。

参考文献

[1]彭志辉.中小型铝加工厂铝板、带、箔材生产中南大学出版社2005，10.