專利名稱：用計(jì)算機(jī)對(duì)鑄型壁離線檢測(cè)熱電偶安裝質(zhì)量的判斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種用動(dòng)態(tài)溫度信號(hào)檢測(cè)熱電偶安裝質(zhì)量的判斷技術(shù)，屬于溫度測(cè)量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，如連續(xù)鑄造，為了獲取鑄造過(guò)程的溫度信息，預(yù)先將鑄型外側(cè)壁上加工多個(gè)熱電偶安裝孔眼，然后，再將熱電偶插入各個(gè)孔眼內(nèi)，并緊固在其中，在澆鑄的過(guò)程中，同時(shí)采集溫度信號(hào)，對(duì)事故和質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控。如果孔內(nèi)存在油污、偶絲斷裂、或者熱電偶緊固在孔內(nèi)的裝置發(fā)生故障，就會(huì)造成熱電偶采集的溫度不準(zhǔn)確，產(chǎn)生誤報(bào)警，嚴(yán)重干擾生產(chǎn)過(guò)程的順利進(jìn)行。因而，在熱電偶離線安裝到鑄型上以后，還需要對(duì)其安裝質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，以便對(duì)安裝不合格的熱電偶的安裝進(jìn)行修正，然后才能開(kāi)始進(jìn)行工業(yè)澆注。
目前已知的用來(lái)檢測(cè)安裝質(zhì)量的方法，有水蒸氣加熱、氣焊槍加熱等，這類方法是利用水蒸氣對(duì)鑄型整體加熱或氣焊火焰局部燒烤，熱電偶對(duì)溫度的反應(yīng)將被數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)捕獲，通過(guò)熱電偶對(duì)溫度的反應(yīng)情況，來(lái)判斷熱電偶的安裝質(zhì)量。這些方法，只能將那些偶絲斷裂的熱電偶檢查出來(lái)，因?yàn)樵谒魵饣驓夂笜尲訜徇^(guò)程中，斷偶不會(huì)對(duì)溫度的變化作出任何的反應(yīng)。
這些方法的缺點(diǎn)是，不能判斷出由于油污、焊點(diǎn)等原因而導(dǎo)致偶頭部分偏離所要求的安裝位置的那些熱電偶，這是因?yàn)?，水蒸氣整體加熱鑄型的方法，很難保證鑄型整體溫度均勻，對(duì)于熱電偶檢測(cè)出的溫度差異是由于安裝不好，還是鑄型溫度不均勻造成，難于作出判斷。對(duì)于氣焊火焰烘烤加熱，由于熱源的熱量難于恒定控制，同樣會(huì)產(chǎn)生類似的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的和任務(wù)是要克服現(xiàn)有技術(shù)存在有1)加熱的溫度不能準(zhǔn)確控制；2)整個(gè)過(guò)程難以保證加熱溫度的一致性；3)不能判斷所采集溫度的準(zhǔn)確性的不足，并提供一種溫度準(zhǔn)確可控的局部可調(diào)功率電加熱器，和對(duì)熱電偶安裝質(zhì)量判斷準(zhǔn)確的用計(jì)算機(jī)對(duì)鑄型壁離線檢測(cè)熱電偶安裝質(zhì)量的判斷方法，特提出本發(fā)明的技術(shù)解決方案。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是，設(shè)計(jì)一個(gè)功率穩(wěn)定可控的局部可調(diào)功率電加熱器，確保每次檢測(cè)時(shí)鑄型的加熱環(huán)境一致；用計(jì)算機(jī)、放大板、數(shù)據(jù)采集卡和熱電偶組成溫度采集系統(tǒng)；采集鑄型的溫度，通過(guò)制定“控制溫度帶”來(lái)判斷熱電偶的安裝質(zhì)量。
本發(fā)明所提出的用計(jì)算機(jī)對(duì)鑄型壁離線檢測(cè)熱電偶安裝質(zhì)量的判斷方法，包括將多支熱電偶[8]分別插入鑄型[6]外側(cè)壁上已清理干凈的各熱電偶安裝孔[7]中并緊固、鑄型壁局部加熱、采集溫度和安裝質(zhì)量的判斷準(zhǔn)則，其特征在于在多個(gè)熱電偶[8]的安裝中，其中，應(yīng)預(yù)先設(shè)定二支熱電偶[8]的安裝條件其一支是熱電偶的端點(diǎn)應(yīng)與熱電偶安裝孔[7]的底邊緊密接觸，其另一支熱電偶的端點(diǎn)應(yīng)與熱電偶安裝孔[7]的底邊相距1-2mm的距離，以用于在其該兩條升溫曲線上制作安裝質(zhì)量的“控制溫度帶”[37]，而其余的各熱電偶[8]則是按常規(guī)方法隨機(jī)裝于各熱電偶安裝孔[7]中，檢測(cè)時(shí)，被檢測(cè)的熱電偶[8]應(yīng)將其補(bǔ)償導(dǎo)線[9]和放大板[12]、數(shù)據(jù)采集卡[15]相連，以將溫度信號(hào)送入計(jì)算機(jī)[14]，記錄和顯示溫度數(shù)據(jù)，并作出升溫曲線，如此，各熱電偶[8]的檢測(cè)分別逐一進(jìn)行，通過(guò)各熱電偶測(cè)得的升溫曲線與“控制溫度帶”[37]進(jìn)行安裝質(zhì)量判斷；鑄型[6]壁的局部加熱，是采用其加熱端面[16]與鑄型內(nèi)壁形狀相適應(yīng)的平面或弧面結(jié)構(gòu)的局部可調(diào)功率電加熱器[3]，并在該局部可調(diào)功率電加熱器的加熱端面[16]的上側(cè)，設(shè)有與數(shù)字溫度儀[5]相連接的數(shù)字溫度儀感應(yīng)頭[4]；用計(jì)算機(jī)離線檢測(cè)熱電偶安裝質(zhì)量的步驟是第一步，用預(yù)先設(shè)定的二支熱電偶建立升溫曲線上控制線和下控制線將所設(shè)定的其端點(diǎn)與熱電偶安裝孔[7]底邊緊密接觸的熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線[9]，與放大板[12]和數(shù)據(jù)采集卡[15]連接，接通計(jì)算機(jī)[14]，然后，將局部可調(diào)功率電加熱器[3]電源打開(kāi)，當(dāng)其設(shè)在加熱端面[16]上側(cè)的數(shù)字溫度儀感應(yīng)頭[4]，通過(guò)數(shù)字溫度儀[5]顯示溫度為420℃時(shí)，再將其加熱端面[16]緊靠到鑄型[6]內(nèi)側(cè)壁上，并應(yīng)使局部可調(diào)功率電加熱器[3]的中軸線與該熱電偶安裝孔[7]的中軸線相重合，加熱15分鐘，其溫度信息是通過(guò)與放大板和數(shù)據(jù)采集卡相連的熱電偶[8]采集并輸送到計(jì)算機(jī)內(nèi)記錄、顯示并繪制出升溫曲線，以用于制作判斷安裝質(zhì)量的“控制溫度帶”[37]的上控制線[36]，之后，再將另一支所設(shè)定的其端點(diǎn)與熱電偶安裝孔[7]底面相距1-2mm距離的熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線[9]，與放大板[12]和數(shù)據(jù)采集卡[15]連接，接通計(jì)算機(jī)[14]，然后，將局部可調(diào)功率電加熱器[3]電源打開(kāi)，當(dāng)其數(shù)字溫度儀顯示溫度為420℃時(shí)，再將其加熱端面[16]緊靠到鑄型[6]的內(nèi)側(cè)壁上，并使局部可調(diào)功率電加熱器[3]的中軸線與該熱電偶安裝孔[7]的中軸線相重合，加熱15分鐘，其溫度信息是通過(guò)與放大板和數(shù)據(jù)采集卡相連的熱電偶[8]采集并輸送到計(jì)算機(jī)[14]內(nèi)記錄、顯示并繪制出升溫曲線，以用于制作判斷安裝質(zhì)量的“控制溫度帶”[37]的下控制線[38]；第二步，確立判斷安裝質(zhì)量的“控制溫度帶”升溫曲線其上控制線[36]與下控制線[38]由計(jì)算機(jī)繪制在同一坐標(biāo)系內(nèi)，并在該升溫曲線上截取加熱4分鐘到15分鐘的時(shí)間段，由溫度和時(shí)間所構(gòu)成的區(qū)間，即稱之為“控制溫度帶”[37]，并作為判斷安裝質(zhì)量的準(zhǔn)則；第三步，用“控制溫度帶”作為判據(jù)，逐一檢測(cè)其余各熱電偶的安裝質(zhì)量將安裝在鑄型[6]上的各熱電偶[8]，分別用第一步的方法，制作出各自的升溫曲線，并逐一的通過(guò)上述第二步由計(jì)算機(jī)控制作出的“控制溫度帶”的判斷準(zhǔn)則，計(jì)算機(jī)將隨時(shí)顯示出每個(gè)熱電偶的安裝質(zhì)量狀態(tài)，其升溫曲線是否進(jìn)入“控制溫度帶”[37]區(qū)間，對(duì)照后判斷出，其升溫曲線進(jìn)入該區(qū)間的則認(rèn)定為熱電偶[8]安裝質(zhì)量為合格，并顯示；沒(méi)有進(jìn)入該區(qū)間的則認(rèn)定其熱電偶安裝質(zhì)量為不合格，并發(fā)出隨機(jī)重新安裝的指令。
本發(fā)明的進(jìn)一步特征在于局部可調(diào)功率電加熱器[3]的圓杯狀套體[19]，是由銅或鋼材制作，而其圓筒狀的加熱芯外套筒和內(nèi)套筒[20、21]，則是由陶瓷材料制作。
本發(fā)明所提出的用“控制溫度帶”[37]判斷熱電偶的安裝質(zhì)量，其“控制溫度帶”的決定因素有兩方面。
其一是時(shí)間上選取從4分鐘到15分鐘。
在局部可調(diào)功率電加熱器給鑄型加熱的前4分鐘里面，鑄型剛開(kāi)始升溫且熱電偶對(duì)溫度的反應(yīng)有滯后效應(yīng)，各熱電偶的升溫曲線比較靠近，不易從溫度上來(lái)判斷熱電偶的安裝質(zhì)量。而4分鐘后，溫度梯度拉大了，安裝質(zhì)量的好壞能通過(guò)溫度很好的反應(yīng)出來(lái)。所以升溫曲線的截取選擇從第4分鐘開(kāi)始?？紤]到檢測(cè)時(shí)的速度要快，故選擇只加熱15分鐘，因?yàn)?5分鐘后的升溫已穩(wěn)定下來(lái)，不必用再長(zhǎng)的時(shí)間，這既能保證準(zhǔn)確的判斷出安裝質(zhì)量不合格的熱電偶，又能保證檢測(cè)快速完成。
其二是上控制線[36]和下控制線[38]。
上控制線是熱電偶的偶頭與鑄型上熱電偶安裝孔的孔底緊密接觸時(shí)所獲得的升溫曲線，這時(shí)熱電偶所采集的溫度是最準(zhǔn)確的。從檢測(cè)將要花費(fèi)的時(shí)間和檢測(cè)的效果(即能否有效的找出安裝質(zhì)量不合格的熱電偶)來(lái)考慮，下控制線是熱電偶的偶頭距離孔底1-2mm時(shí)的溫度曲線。當(dāng)偶頭距孔底的距離大于2mm時(shí)，溫度的誤差將大到足以影響基于溫度數(shù)據(jù)的在線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所以距離應(yīng)控制在2mm內(nèi)。當(dāng)鑄型內(nèi)的溫度梯度小時(shí)，可選擇距離為2mm。當(dāng)偶頭距孔底的距離小于1mm時(shí)，上控制線和下控制線靠得很近，這時(shí)將會(huì)有大量的熱電偶的溫度曲線位于“控制溫度帶”之外，從而被判斷為安裝不合格，這大大增加了檢測(cè)所要花費(fèi)的時(shí)間，所以將偶頭距安裝孔的孔底的距離設(shè)定為大于等于1mm。當(dāng)鑄型的溫度梯度較大時(shí)，可選擇距離為1mm。
局部可調(diào)功率電加熱器的溫度用安裝在加熱端面上側(cè)的數(shù)字溫度儀來(lái)進(jìn)行監(jiān)控。每次給鑄型加熱都是在數(shù)字溫度儀顯示同一溫度時(shí)開(kāi)始，保證了每次加熱時(shí)鑄型的受熱環(huán)境都一樣，只有這樣，各熱電偶的升溫曲線才能與“控制溫度帶”進(jìn)行比較。局部可調(diào)功率電加熱器的功率可由電壓來(lái)控制。
當(dāng)數(shù)字溫度儀顯示到420℃時(shí)，加熱端面的溫度將在400℃左右，這個(gè)溫度適合對(duì)鑄型進(jìn)行加熱。因?yàn)殍T型的溫度越高，安裝質(zhì)量不同的熱電偶的溫度差異越明顯，當(dāng)加熱端面在400℃時(shí)，給鑄型提供的熱流將足夠大，各不同安裝質(zhì)量的熱電偶在有限的時(shí)間15分鐘內(nèi)，受熱時(shí)對(duì)溫度反應(yīng)的差異通過(guò)計(jì)算機(jī)能夠判斷出來(lái)。
溫度數(shù)據(jù)的采集、控制溫度帶的繪制、升溫的顯示、安裝質(zhì)量的判斷都由計(jì)算機(jī)里面的程序來(lái)完成。
對(duì)于加熱端面[16]為弧形面結(jié)構(gòu)的局部可調(diào)功率電加熱器[3]，其加熱端面[16]為與鑄型內(nèi)側(cè)壁的弧形面相吻合的弧形面，具體的是在其加熱端面[16]的豎直方向是直線，與鑄型內(nèi)壁豎直方向相吻合，而水平方向則是與鑄型內(nèi)側(cè)壁的水平方向弧形面相吻合的弧形面，對(duì)于熱端面為平面結(jié)構(gòu)的各方向均與平面鑄型內(nèi)側(cè)壁相吻合的平面。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是1)由于本發(fā)明采用了局部可調(diào)功率電加熱器，熱源穩(wěn)定可控。2)每次檢測(cè)時(shí)鑄型的加熱環(huán)境一致，采集到的溫度信號(hào)準(zhǔn)確具有可比性。3)采用計(jì)算機(jī)以“控制溫度帶”為判據(jù)，能夠準(zhǔn)確判斷熱電偶的安裝質(zhì)量，且簡(jiǎn)單易用，工作效率可提高40％。


本發(fā)明設(shè)計(jì)有7個(gè)附圖。圖1是用計(jì)算機(jī)對(duì)鑄型壁離線檢測(cè)熱電偶安裝質(zhì)量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明提出的一種加熱端面為平面的局部可調(diào)功率電加熱器的正視剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明提出的一種加熱端面為弧面的局部可調(diào)功率電加熱器的俯視剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是多個(gè)熱電偶安裝在方形鑄型上待測(cè)的半剖面正視結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是多個(gè)熱電偶安裝在圓形鑄型上待測(cè)的半剖面正視結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是圖4利用方形鑄型澆注鋼液前離線檢測(cè)熱電偶安裝質(zhì)量時(shí)所設(shè)定條件下的兩只熱電偶測(cè)得的升溫曲線的上控制線、下控制線和“控制溫度帶”分布區(qū)間圖，圖7是在圖6所制作的“控制溫度帶”的座標(biāo)上，通過(guò)檢測(cè)其余的多個(gè)熱電偶升溫曲線判斷各自的安裝質(zhì)量示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1是用計(jì)算機(jī)對(duì)鑄型壁離線檢測(cè)熱電偶安裝質(zhì)量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意中顯示，局部可調(diào)功率電加熱器[3]通過(guò)導(dǎo)線[2]與電壓調(diào)節(jié)器[1]連接起來(lái)，電壓調(diào)節(jié)器通過(guò)調(diào)節(jié)電壓來(lái)調(diào)節(jié)局部可調(diào)功率電加熱器的功率，在局部可調(diào)功率電加熱器的一端設(shè)有數(shù)字溫度儀感應(yīng)頭[4]，數(shù)字溫度儀感應(yīng)頭將感應(yīng)到的溫度信號(hào)傳遞給數(shù)字溫度儀[5]，并顯示，通過(guò)觀察數(shù)字溫度儀上所顯示的溫度就可以監(jiān)控局部可調(diào)功率電加熱器的溫度了。熱電偶[8]安裝在鑄型[6]的熱電偶安裝孔[7]中。采用局部可調(diào)功率電加熱器給鑄型加熱。熱電偶受熱所產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線[9]傳入放大板[12]，補(bǔ)償導(dǎo)線連接在放大板上的螺絲端子接線端[10]上，放大板將信號(hào)放大后，傳給數(shù)據(jù)采集卡[15]，數(shù)據(jù)采集卡將電壓信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)后再傳遞給計(jì)算機(jī)[14]，計(jì)算機(jī)保存并顯示溫度，放大板的37芯D型接口[11]和數(shù)據(jù)采集卡的37芯D型接口[11]由37芯導(dǎo)線[13]連接，數(shù)據(jù)采集卡插在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的插槽上。
圖2是本發(fā)明提出的一種加熱端面為平面的局部可調(diào)功率電加熱器的正視剖面結(jié)構(gòu)示意中顯示，局部可調(diào)功率電加熱器由圓杯狀套體[19]、位于型腔[25]中的圓筒狀的加熱芯外套筒和內(nèi)套筒[20、21]及纏在圓杯狀套體外面的耐火布[18]組成。加熱芯放在型腔內(nèi)，型腔的直徑與加熱芯的外徑的公差不超過(guò)0.5mm，加熱芯由加熱芯外套筒[20]和加熱芯內(nèi)套筒[21]組成，兩者都是圓柱中空狀的瓷體結(jié)構(gòu)，在加熱芯內(nèi)套筒的圓周上纏繞著電阻絲[22]，電阻絲通過(guò)加熱芯內(nèi)套筒上的電阻絲走線槽[24]，通到加熱芯的外部和電壓調(diào)節(jié)器相連。加熱芯內(nèi)套筒的內(nèi)部是中空的，形成一個(gè)加熱芯空心腔[23]，加熱芯內(nèi)套筒的一端有一個(gè)加熱芯走線孔[29]，電阻絲從這里通到加熱芯的外部。電阻絲通電發(fā)出的熱量傳導(dǎo)給加熱芯內(nèi)套筒和外套筒瓷體，瓷體將熱量通過(guò)傳導(dǎo)的方式、輻射的方式或者空氣對(duì)流的方式傳遞給圓杯狀套體[19]。在型腔[25]的出口處有內(nèi)螺紋孔[17]，可以擰入緊固件[27]，以固定加熱芯。緊固件的內(nèi)部也呈中空，電阻絲從緊固件空心腔[28]走過(guò)。瓷珠[26]穿在電阻絲上防止短路和漏電。加熱端面[16]是平面結(jié)構(gòu)的，在加熱端面上側(cè)設(shè)有內(nèi)螺紋孔，內(nèi)螺紋孔中擰入數(shù)字溫度儀感應(yīng)頭[4]，可以監(jiān)測(cè)局部可調(diào)功率電加熱器的溫度，當(dāng)與數(shù)字溫度儀感應(yīng)頭相連的數(shù)字溫度儀顯示到一定的溫度時(shí)，就將加熱端面緊貼到鑄型上加熱。纏繞在紫銅體外圍的耐火布[18]用以減少局部可調(diào)功率電加熱器的熱量損失。
圖3是本發(fā)明提出的一種加熱端面為弧面的局部可調(diào)功率電加熱器的俯視剖面結(jié)構(gòu)示意中顯示，加熱端面[16]是弧形，當(dāng)鑄型的側(cè)壁呈弧形時(shí)，局部可調(diào)功率電加熱器的加熱端面也應(yīng)該設(shè)計(jì)成與之相適應(yīng)的弧面結(jié)構(gòu)，加熱端面為弧面的局部可調(diào)功率電加熱器的正視剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其加熱端面[16]應(yīng)顯示為豎直的線，因?yàn)槠浼訜岫嗣尕Q直方向工作時(shí)是與鑄型內(nèi)側(cè)壁豎直方向平行的，因此，它的正視剖面圖完全同圖2的結(jié)構(gòu)，又因?yàn)槠浼訜岫嗣鎇16]的上側(cè)面設(shè)有數(shù)字溫度儀感應(yīng)頭，所以，其俯視剖面圖上看不到該感應(yīng)頭，而在其正視剖面圖上才能看到，故為了避免圖的重復(fù)，在此略去了其正視剖面結(jié)構(gòu)示意圖。其它符號(hào)均同圖2。
圖4是多個(gè)熱電偶安裝在方形鑄型上待測(cè)的半剖面正視結(jié)構(gòu)示意中顯示，用四塊矩形鑄型[6]板構(gòu)成了一個(gè)結(jié)晶器，紫銅材質(zhì)，澆注鋼液，四個(gè)面的外側(cè)均設(shè)有熱電偶安裝孔[7]。對(duì)安裝在該結(jié)晶器上的熱電偶[8]進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，使用加熱端面為平面的局部可調(diào)功率電加熱器[3]，局部可調(diào)功率電加熱器放在一個(gè)可移動(dòng)和升降的支架的升降臺(tái)[32]上，升降臺(tái)表面呈一定的凹槽形，可以放穩(wěn)局部可調(diào)功率電加熱器，并且有一個(gè)彈簧[31]頂著局部可調(diào)功率電加熱器，保證加熱端面能夠緊密接觸到鑄型[6]上。旋動(dòng)升降軸[33]就可以使升降臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)。支撐架[34]下裝有輪子，可以移動(dòng)。檢測(cè)時(shí)，局部可調(diào)功率電加熱器[3]其加熱端面應(yīng)對(duì)著熱電偶的端點(diǎn)位置，并保證其局部可調(diào)功率電加熱器的軸線與安裝孔軸心線重合，符號(hào)[9]為熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線。
圖5是多個(gè)熱電偶安裝在圓形鑄型上待測(cè)的半剖面正視結(jié)構(gòu)示意中顯示，該圓形鑄型[6]上分布著熱電偶安裝孔[7]，孔內(nèi)插有熱電偶[8]，鑄型為鉻錳鋼材質(zhì)，桶狀有底，澆鑄鋁錠，使用局部可調(diào)功率電加熱器[3]進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，加熱端面應(yīng)為弧面，且與圓形鑄型的內(nèi)弧面一致，其它符號(hào)同圖4。
圖6是圖4利用方形鑄型澆注鋼液前離線檢測(cè)熱電偶安裝質(zhì)量時(shí)所設(shè)定條件下的兩只熱電偶測(cè)得的升溫曲線的上控制線、下控制線和“控制溫度帶”分布區(qū)間中顯示，橫軸是時(shí)間，單位為分(min)，縱軸是溫度，單位為攝氏度(℃)。在方形鑄型上預(yù)先設(shè)定了兩支熱電偶，其中一支是熱電偶的偶頭與熱電偶安裝孔的底邊緊密接觸，這支熱電偶得到的升溫曲線是上控制線[36]，另一支是熱電偶偶頭與安裝孔的底邊相距1-2mm，這支熱電偶得到的升溫曲線是下控制線[38]。圖中的兩條點(diǎn)劃線是表示4分鐘和15分鐘的時(shí)間界定線，兩條時(shí)間界定線和上、下控制線[36、38]之間的溫度區(qū)段是“控制溫度帶”[37]，即作為熱電偶安裝質(zhì)量合格與否的判據(jù)區(qū)。
圖7是在圖6所制作的“控制溫度帶”的座標(biāo)上，通過(guò)檢測(cè)其余的多個(gè)熱電偶升溫曲線判斷各自的安裝質(zhì)量示意圖對(duì)按常規(guī)方法安裝的各熱電偶，在隨機(jī)檢測(cè)時(shí)，當(dāng)某一熱電偶的安裝質(zhì)量合格時(shí)，其所測(cè)得的升溫曲線應(yīng)位于“控制溫度帶”[37]內(nèi)，用合格熱電偶升溫曲線[39]表示，當(dāng)某一個(gè)熱電偶的升溫曲線沒(méi)有通過(guò)“控制溫度帶”區(qū)，而是位于其外面時(shí)，則判斷該熱電偶的安裝不合格，根據(jù)計(jì)算機(jī)指令應(yīng)重新安裝，用不合格熱電偶升溫曲線[40]表示。為了圖面清晰，圖中凡熱電偶安裝合格的都用合格熱電偶升溫曲線[39]表示，凡是安裝不合格的都用不合格熱電偶升溫曲線[40]表示，其它合格的、不合格的熱電偶升溫曲線均未在圖上一一標(biāo)出，只用[39]和[40]作為象征性的代表，以表示合格與不合格的位置。圖中的點(diǎn)劃線表示時(shí)間界定線，其它符號(hào)同圖6。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1某煉鋼廠生產(chǎn)中產(chǎn)生了漏鋼事故，分析認(rèn)為，熱電偶安裝到結(jié)晶器上以后，由于沒(méi)有對(duì)熱電偶的安裝質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，使有些熱電偶導(dǎo)致了預(yù)報(bào)系統(tǒng)輸入了錯(cuò)誤的溫度數(shù)據(jù)，產(chǎn)生誤報(bào)，造成事故的發(fā)生。所以，確定采用本發(fā)明技術(shù)進(jìn)行熱電偶安裝質(zhì)量的檢測(cè)方法，確保熱電偶采集到準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù)，保證預(yù)報(bào)系統(tǒng)正常工作。其具體步驟如下第一步被檢測(cè)物體狀況的了解鑄鋼平均溫度1540℃，鋼液從鑄型結(jié)晶器上部澆入，鑄坯從下部拉出，結(jié)晶器由兩塊寬面和兩塊窄面組成，共四塊鑄型[6]板。被測(cè)物體結(jié)晶器的寬面尺寸為寬1780mm、高1200mm、厚30mm。窄面尺寸為寬150mm，高1200mm，厚30mm。材質(zhì)為紫銅。鑄型結(jié)晶器上一共安裝有308支熱電偶，熱電偶安裝孔的孔徑4mm，深10mm。設(shè)計(jì)要求檢測(cè)結(jié)晶器內(nèi)部的溫度。因?yàn)殍T型的內(nèi)壁為平面，所以局部可調(diào)功率電加熱器的加熱端面為與鑄型內(nèi)壁相適應(yīng)的平面結(jié)構(gòu)。
第二步建立熱電偶離線安裝質(zhì)量的“控制溫度帶”將熱電偶安裝孔清理干凈，再把一支設(shè)定的熱電偶插入這個(gè)安裝孔里，其偶頭與孔底緊密接觸，緊固熱電偶，考慮到紫銅鑄型的傳熱快，鑄型內(nèi)的溫度梯度小一些，因此，將設(shè)定的另一支熱電偶安裝到清理干凈的熱電偶安裝孔中時(shí)，其偶頭距孔底的距離選擇2mm，緊固熱電偶，而其余的各熱電偶則是按常規(guī)方法隨機(jī)裝于各熱電偶安裝孔中并固定。
將設(shè)定的偶頭緊密接觸孔底的那只熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線，連接到放大板的螺絲端子接線端，放大板的37芯D型接口，接到插在計(jì)算機(jī)ISA插槽上的數(shù)據(jù)采集卡的37芯D型接口上。
這時(shí)將局部可調(diào)功率電加熱器通電加熱，當(dāng)數(shù)字溫度儀顯示溫度為420℃時(shí)，將局部可調(diào)功率電加熱器的加熱端面[16]通過(guò)支撐架[34]緊靠到鑄型上，要求局部可調(diào)功率電加熱器的中軸線與熱電偶安裝孔的中軸線重合。計(jì)算機(jī)采集溫度的時(shí)間為15分鐘，記錄并顯示升溫曲線，得到上控制線[36]。
局部可調(diào)功率電加熱器斷電，從鑄型上移開(kāi)，將剛檢測(cè)過(guò)所設(shè)定的那支熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線從放大板上拆下，再將所設(shè)定的偶頭與熱電偶安裝孔的孔底相距2mm的這支熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線，連接到放大板的螺絲端子接線端，待該熱電偶周圍的鑄型溫度恢復(fù)到環(huán)境度時(shí)，把局部可調(diào)功率電加熱器加熱到420℃，再將其加熱端面[16]緊靠到鑄型上，并要求該熱電偶所在的熱電偶安裝孔的中軸線和局部可調(diào)功率電加熱器的中軸線重合。計(jì)算機(jī)采集溫度的時(shí)間為15分鐘，記錄并顯示升溫曲線，得到下控制線[38]。
之后，局部可調(diào)功率電加熱器斷電，從鑄型上移開(kāi)，剛檢測(cè)的這只熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線也從放大板上拆下。
用計(jì)算機(jī)在溫度-時(shí)間座標(biāo)曲線上截取上控制線[36]和下控制線[38]之間的溫度段及從4分到15分之間的時(shí)間段制作成“控制溫度帶”[37]。
第三步分別逐一檢測(cè)其余所有熱電偶的升溫曲線并判斷其安裝質(zhì)量按照上述第二步中的方法，分別逐一將各熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線接到放大板上，采集溫度時(shí)間為15分鐘，作出各自的升溫曲線，并根據(jù)“控制溫度帶”來(lái)判斷安裝質(zhì)量是否合格，當(dāng)某一熱電偶的升溫曲線通過(guò)“控制溫度帶”時(shí)，即表示安裝質(zhì)量合格，當(dāng)某一熱電偶的升溫曲線沒(méi)有通過(guò)“控制溫度帶”時(shí)，即表示安裝質(zhì)量不合格，會(huì)給出聲音提示，當(dāng)全部檢測(cè)完時(shí)，計(jì)算機(jī)給出了12次聲音提示，表明有12只熱電偶的安裝質(zhì)量不合格，需要重新安裝。
那些被判斷的熱電偶其升溫曲線的特征是位于“控制溫度帶”[37]的外部，則視為不合格熱電偶升溫曲線，用符號(hào)[40]表示；而安裝合格的熱電偶升溫曲線的特征則是位于“控制溫度帶”的內(nèi)部，用合格熱電偶升溫曲線[39]表示，為了圖面顯示清楚，在座標(biāo)曲線中采用標(biāo)號(hào)[39]和[40]，分別代表一組合格的安裝質(zhì)量狀態(tài)和一組不合格的安裝質(zhì)量狀態(tài)，因此，并沒(méi)有把所有熱電偶的升溫曲線都描繪出來(lái)。實(shí)際結(jié)晶器上四個(gè)面安裝有308支熱電偶，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有12支熱電偶安裝質(zhì)量不合格，重新安裝再檢測(cè)，全部合格，即全部熱電偶的升溫曲線均通過(guò)了“控制溫度帶”[37]。
實(shí)施例2某工廠檢測(cè)鑄造鋁錠時(shí)鑄型壁的溫度不準(zhǔn)確，常出現(xiàn)錯(cuò)誤。分析認(rèn)為，熱電偶安裝到鑄型上以后，對(duì)熱電偶的安裝質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)采用的方法是，用電弧焊火焰加熱鑄型壁，排除掉斷偶，在鑄造的過(guò)程中，處理溫度數(shù)據(jù)，對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，出現(xiàn)錯(cuò)誤。分析還認(rèn)為，電弧焊火焰加熱的方法只排除了斷偶，還有其它一些安裝質(zhì)量不合格的熱電偶沒(méi)有排除掉，正是這些熱電偶給計(jì)算機(jī)輸入了錯(cuò)誤的溫度數(shù)據(jù)，導(dǎo)致溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)失敗。所以，確定采用本發(fā)明技術(shù)進(jìn)行熱電偶安裝質(zhì)量的檢測(cè)方法，確保熱電偶采集到準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù)，保證計(jì)算機(jī)軟件正常工作。其具體步驟如下第一步，確定鑄型對(duì)象特征鑄鋁平均溫度720℃，鋁液在鑄型內(nèi)凝固。鑄型材質(zhì)為鉻錳鋼，桶柱有底，直徑700mm，高650mm，厚35mm。側(cè)壁上有64個(gè)熱電偶安裝孔。圓周方向上有16個(gè)，高度方向上有4個(gè)，安裝孔的孔徑為4mm，孔深10mm。因?yàn)殍T型的內(nèi)壁為弧形，所以局部可調(diào)功率電加熱器的加熱端面為與鑄型內(nèi)壁相適應(yīng)的弧面結(jié)構(gòu)，局部可調(diào)功率電加熱器的材質(zhì)為鋼材；第二步建立熱電偶離線檢測(cè)安裝質(zhì)量的“控制溫度帶”將熱電偶安裝孔清理干凈，再把一個(gè)設(shè)定的熱電偶插入這個(gè)安裝孔里，偶頭與孔底緊密接觸，緊固熱電偶?？紤]到鋼鐵鑄型的傳熱慢一些，鑄型內(nèi)的溫度梯度大一些，因此，將另一個(gè)所設(shè)定的熱電偶安裝到一個(gè)清理干凈的熱電偶安裝孔中時(shí)，偶頭距孔底的距離選擇1mm，緊固熱電偶。而其余的各熱電偶則是按常規(guī)方法隨機(jī)裝于各熱電偶安裝孔中。
將所設(shè)定的偶頭緊密接觸孔底的那支熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線，連接到放大板的螺絲端子接線端，放大板的37芯D型接口，接到插在計(jì)算機(jī)ISA插槽上的數(shù)據(jù)采集卡的37芯D型接口上。
這時(shí)將局部可調(diào)功率電加熱器通電加熱，當(dāng)數(shù)字溫度儀顯示溫度為420℃時(shí)，將局部可調(diào)功率電加熱器的加熱端面[16]緊靠到鑄型的內(nèi)壁上，要求局部可調(diào)功率電加熱器的中軸線與熱電偶安裝孔的中軸線重合。計(jì)算機(jī)采集的時(shí)間為15分鐘，記錄并顯示升溫曲線，得到上控制線[36]。之后，將局部可調(diào)功率電加熱器斷電，從鑄型上移開(kāi)，剛檢測(cè)所設(shè)定的那支熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線從放大板上拆下，再將所設(shè)定的另一個(gè)偶頭與熱電偶安裝孔的孔底相距1mm的這只熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線，連接到放大板的螺絲端子接線端，當(dāng)這只熱電偶周圍的鑄型的溫度恢復(fù)到室溫度時(shí)，再把局部可調(diào)功率電加熱器加熱到420℃后，其加熱端面[16]緊靠到鑄型上，并要求熱電偶安裝孔的中軸線和局部可調(diào)功率電加熱器的中軸線重合。計(jì)算機(jī)采集溫度的時(shí)間為15分鐘，記錄并顯示升溫曲線，得到下控制線[38]。
之后，局部可調(diào)功率電加熱器斷電，從鑄型上移開(kāi)，剛檢測(cè)的這支熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線從放大板上拆下。
在上控制線[36]和下控制線[38]之間的溫度段及從4分到15分之間的時(shí)間段的區(qū)域內(nèi)制作成“控制溫度帶”[37]。
第三步檢測(cè)其余所有熱電偶的升溫曲線并判斷其安裝質(zhì)量按照上述第二步中的方法，先后分別將各熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線接到放大板上，各自采集溫度的時(shí)間為15分鐘，作出各自的升溫曲線，并根據(jù)“控制溫度帶”[37]來(lái)判斷安裝質(zhì)量是否合格，當(dāng)某一熱電偶的升溫曲線通過(guò)“控制溫度帶”時(shí)，即表示安裝質(zhì)量合格，用升溫曲線[39]表示，當(dāng)某一熱電偶的升溫曲線沒(méi)有通過(guò)“控制溫度帶”時(shí)，即表示安裝質(zhì)量不合格，用升溫曲線[40]表示，會(huì)給出聲音提示，當(dāng)全部檢測(cè)完時(shí)，計(jì)算機(jī)給出了9次聲音提示，表明這9支熱電偶的安裝質(zhì)量不合格，需要重新安裝。重新安裝再檢測(cè)，當(dāng)全部合格時(shí)，即可投入使用。
為了圖面顯示清楚，在座標(biāo)曲線中采用標(biāo)號(hào)[39]和[40]，分別代表一組合格的安裝質(zhì)量狀態(tài)和一組不合格的安裝質(zhì)量狀態(tài)，因此，并沒(méi)有把所有熱電偶的升溫曲線都描繪出來(lái)。
權(quán)利要求
1.用計(jì)算機(jī)對(duì)鑄型壁離線檢測(cè)熱電偶安裝質(zhì)量的判斷方法，包括將多支熱電偶[8]分別插入鑄型[6]外側(cè)壁上已清理干凈的各熱電偶安裝孔[7]中并緊固、鑄型壁局部加熱、采集溫度和安裝質(zhì)量的判斷準(zhǔn)則，其特征在于a)在多個(gè)熱電偶[8]的安裝中，其中，應(yīng)預(yù)先設(shè)定二支熱電偶[8]的安裝條件其一支是熱電偶的端點(diǎn)應(yīng)與熱電偶安裝孔[7]的底邊緊密接觸，其另一支熱電偶的端點(diǎn)應(yīng)與熱電偶安裝孔[7]的底邊相距1-2mm的距離，以用于在其該兩條升溫曲線上制作安裝質(zhì)量的“控制溫度帶”[37]，而其余的各熱電偶[8]則是按常規(guī)方法隨機(jī)裝于各熱電偶安裝孔[7]中，檢測(cè)時(shí)，被檢測(cè)的熱電偶[8]應(yīng)將其補(bǔ)償導(dǎo)線[9]和放大板[12]、數(shù)據(jù)采集卡[15]相連，以將溫度信號(hào)送入計(jì)算機(jī)[14]，記錄和顯示溫度數(shù)據(jù)，并作出升溫曲線，如此，各熱電偶[8]的檢測(cè)分別逐一進(jìn)行，通過(guò)各熱電偶測(cè)得的升溫曲線與“控制溫度帶”[37]進(jìn)行安裝質(zhì)量判斷；b)鑄型[6]壁的局部加熱，是采用其加熱端面[16]與鑄型內(nèi)壁形狀相適應(yīng)的平面或弧面結(jié)構(gòu)的局部可調(diào)功率電加熱器[3]，并在該局部可調(diào)功率電加熱器的加熱端面[16]的上側(cè)，設(shè)有與數(shù)字溫度儀[5]相連接的數(shù)字溫度儀感應(yīng)頭[4]；c)用計(jì)算機(jī)離線檢測(cè)熱電偶安裝質(zhì)量的步驟是第一步，用預(yù)先設(shè)定的二支熱電偶建立升溫曲線上控制線和下控制線將所設(shè)定的其端點(diǎn)與熱電偶安裝孔[7]底邊緊密接觸的熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線[9]，與放大板[12]和數(shù)據(jù)采集卡[15]連接，接通計(jì)算機(jī)[14]，然后，將局部可調(diào)功率電加熱器[3]電源打開(kāi)，當(dāng)其設(shè)在加熱端面[16]上側(cè)的數(shù)字溫度儀感應(yīng)頭[4]，通過(guò)數(shù)字溫度儀[5]顯示溫度為420℃時(shí)，再將其加熱端面[16]緊靠到鑄型[6]內(nèi)側(cè)壁上，并應(yīng)使局部可調(diào)功率電加熱器[3]的中軸線與該熱電偶安裝孔[7]的中軸線相重合，加熱15分鐘，其溫度信息是通過(guò)與放大板和數(shù)據(jù)采集卡相連的熱電偶[8]采集并輸送到計(jì)算機(jī)內(nèi)記錄、顯示并繪制出升溫曲線，以用于制作判斷安裝質(zhì)量的“控制溫度帶”[37]的上控制線[36]，之后，再將另一支所設(shè)定的其端點(diǎn)與熱電偶安裝孔[7]底面相距1-2mm距離的熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線[9]，與放大板[12]和數(shù)據(jù)采集卡[15]連接，接通計(jì)算機(jī)[14]，然后，將局部可調(diào)功率電加熱器[3]電源打開(kāi)，當(dāng)其數(shù)字溫度儀顯示溫度為420℃時(shí)，再將其加熱端面[16]緊靠到鑄型[6]的內(nèi)側(cè)壁上，并使局部可調(diào)功率電加熱器[3]的中軸線與該熱電偶安裝孔[7]的中軸線相重合，加熱15分鐘，其溫度信息是通過(guò)與放大板和數(shù)據(jù)采集卡相連的熱電偶[8]采集并輸送到計(jì)算機(jī)[14]內(nèi)記錄、顯示并繪制出升溫曲線，以用于制作判斷安裝質(zhì)量的“控制溫度帶”[37]的下控制線[38]；第二步，確立判斷安裝質(zhì)量的“控制溫度帶”升溫曲線其上控制線[36]與下控制線[38]由計(jì)算機(jī)繪制在同一坐標(biāo)系內(nèi)，并在該升溫曲線上截取加熱4分鐘到15分鐘的時(shí)間段，由溫度和時(shí)間所構(gòu)成的區(qū)間，即稱之為“控制溫度帶”[37]，并作為判斷安裝質(zhì)量的準(zhǔn)則；第三步，用“控制溫度帶”作為判據(jù)，逐一檢測(cè)其余各熱電偶的安裝質(zhì)量將安裝在鑄型[6]上的各熱電偶[8]，分別用第一步的方法，制作出各自的升溫曲線，并逐一的通過(guò)上述第二步由計(jì)算機(jī)控制作出的“控制溫度帶”的判斷準(zhǔn)則，計(jì)算機(jī)將隨時(shí)顯示出每個(gè)熱電偶的安裝質(zhì)量狀態(tài)，其升溫曲線是否進(jìn)入“控制溫度帶”[37]區(qū)間，對(duì)照后判斷出，其升溫曲線進(jìn)入該區(qū)間的則認(rèn)定為熱電偶[8]安裝質(zhì)量為合格，并顯示；沒(méi)有進(jìn)入該區(qū)間的則認(rèn)定其熱電偶安裝質(zhì)量為不合格，并發(fā)出隨機(jī)重新安裝的指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用計(jì)算機(jī)對(duì)鑄型壁離線檢測(cè)熱電偶安裝質(zhì)量的判斷方法，其特征在于局部可調(diào)功率電加熱器[3]的圓杯狀套體[19]，是由銅或鋼材制作，而其圓筒狀的加熱芯外套筒和內(nèi)套筒[20、21]，則是由陶瓷材料制作。
全文摘要
溫度測(cè)量領(lǐng)域中的用計(jì)算機(jī)對(duì)鑄型壁離線檢測(cè)熱電偶安裝質(zhì)量的判斷方法，包括在鑄型壁上插入熱電偶[8]、固定、采集溫度、局部加熱和質(zhì)量判斷，特征預(yù)先設(shè)定偶頭與安裝孔底緊密接觸和偶頭與安裝孔底相距1－2mm，測(cè)定其升溫曲線并在其上從縱軸截取上控制線[36]和下控制線[38]的溫度，再在橫軸上截取4分鐘至15分鐘的時(shí)間段，作出“控制溫度帶”[37]，以判斷各熱電偶的升溫曲線，通過(guò)“控制溫度帶”者為安裝合格，不通過(guò)“控制溫度帶”者為安裝不合格；所采用的局部加熱源為局部可調(diào)功率電加熱器[3]；整個(gè)過(guò)程控制、記錄、升溫曲線制作、信息采集顯示、發(fā)出指令信號(hào)均由計(jì)算機(jī)完成。優(yōu)點(diǎn)熱源穩(wěn)定、可控，保證加熱環(huán)境一致；信號(hào)有可比性；可準(zhǔn)確判斷安裝質(zhì)量；工作效率可提高40％。
文檔編號(hào)G01K7/02GK1614370SQ20041008290
公開(kāi)日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月7日
發(fā)明者姚曼, 趙江濤, 王旭東 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)