Необходимость повышения производительности и обеспечения безаварийной работы машин непрерывного литья заготовок требует совершенствования методов и средств контроля и управления технологическим процессом [1]. Основными управляемыми параметрами являются: 1) уровень металла в промежуточном ковше и кристаллизаторе; 2) температура в кристаллизаторе и зоне вторичного охлаждения; 3) линейные размеры слитка в процессе резки. При этом одной из наиболее важных задач с точки зрения качества заготовки является регулирование ее температурного режима. В частности – контроль температуры поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения, что необходимо для предотвращения формирования различного рода термических внутренних напряжений в твердом каркасе заготовки, а также не допущения прорыва оболочки формирующегося слитка или предотвращения появления в нем трещин. Для получения полной картины о состоянии слитка измерения температуры осуществляют по всей его длине (от трех до шести точек) [2].

      Существует два метода измерения температуры: контактный и бесконтактный. Измерение температуры движущегося слитка в зоне вторичного охлаждения возможно осуществить только бесконтактным способом [2]. Методы измерения температуры тел по их тепловому излучению называют методами пирометрии излучения, а средства измерений - пирометрами. При измерении температуры с помощью пирометров температурное поле объекта измерения не искажается, так как измерение не требует непосредственного соприкосновения с телом какого-либо термоприемника. Использующие энергию излучения нагретых тел пирометры делятся на радиационные, яркостные и цветовые.

      В качестве прибора для бесконтактного измерения температуры слитка в зоне вторичного охлаждения используются радиационные пирометры, которые получили широкое распространение главным образом в качестве первичного прибора при автоматическом регулировании температур. К достоинствам так же относятся простая конструкция и объективность способа измерений. Недостаток измерения радиационным пирометром заключается в том, что он позволяет измерять т.н. псевдотемпературы тел, которые тем больше отличаются от действительных температур реальных тел, чем сильнее характер излучения этих тел отличается от характера излучения абсолютно черного тела. И хотя существуют методы введения соответствующих поправок в показаниях приборов, позволяющие перейти от измеренных псевдотемператур к действительным температурам, но они являются мало надежными и вносят в результаты определения действительных температур тел значительные погрешности [3].

      В отличие от радиационных пирометров, оптические пирометры обладают большей точностью при измерении температур. Но так они не могут быть использованы для регистрации или автоматического регулирования температуры, их можно использовать для коррекции показаний менее точных радиационных пирометров. Поэтому целесообразно применять оптический пирометр в качестве образцового для ряда радиационных пирометров. Разработанная структурная схема представлена на рисунке 1.

      При измерении температуры оператор (О) направляет телескоп оптического пирометра (ОП) на исследуемое тело и добивается четкого изображения тела и нити фотометрической лампы в одной плоскости. Затем, изменяя яркость нити путем изменения тока через нее, добивается одинаковой яркости изображения нити и исследуемого объекта. Сигнал с оптического пирометра поступает на устройство сравнения (УС). Туда так же поступает сигнал с радиационного пирометра (РП1), и на устройстве сравнения полученные сигналы сравниваются. От устройства сравнения сигнал поступает на корректирующее устройство (КУ), которое вносит поправки на показания всех радиационных пирометров (РП2…РПn). Затем сигнал поступает на управляющее устройство (УУ) с которого подается сигнал на исполнительные механизмы, а так же информация на дисплей (И) оператора.

      Для реализации описанной схемы разработан радиационный пирометр с классом точности 4%, уравнение преобразования которого имеет вид:

где:

- телесный угол;	- коэффициент пропускания линзы;
- коэффициент поглощения приемной поверхности;	T - температура cлитка;
=5,668710Вт/мград	-установившаяся температура поверхности;
-коэффициент теплоотдачи;	n -число термоэлектродов;
S-поперечное сечение термоэлектрода;	-коэффициент теплопроводности термоэлектродов;
l -длина термоэлектродов, м;
-температура корпуса;	-коэффициент усиления.

Полученные метрологические характеристики представлены на рисунке 2.

а) градуировочная характеристика;

б) семейство рабочих характеристик радиационного пирометра.

      Таким образом, разработанная схема измерения температуры позволяет перейти к дальнейшему синтезу элементов структурной схемы. Устройства сравнения, корректирующее и управления в дальнейшем будут разработаны на базе микроконтроллера.

Перечень ссылок

1.Смирнов А.Н. Пилюшенко В.А. Минаев А.А Процессы непрерывной разливки. Донецк: ДонНТУ, 2002.-536с.

2.Глинков Г.М. Контроль и автоматизация металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989.-456с.

3.Гордов А. Н. Основы пирометрии. Изд-во «Металлургия», 1971, 2-е изд., 448с.