目標冰銅溫度

冰銅溫度是閃速熔煉過程中一個極其重要的工藝參數，是通過調整閃速爐反應塔的燃油量來實現對其控制的，並依賴測得產出冰銅的實際溫度來作必要的反饋修正。

基本介紹

• 中文名：目標冰銅溫度
• 用處：重要工藝參數

目標冰銅溫度控制模型簡介

將控制流、數據流用圖1表示。

由於技術管理、程式模型本身、計量和化驗等無法迴避的偏差，冰銅溫度的控制很大程度上得依賴反饋控制，並且隨著上述因素的惡化而顯得尤為重要。程式主要採用更改反應塔煙氣溫度來反饋修正反應塔燃油量，即用反應塔煙氣溫度修正項△Tg來概括諸因素的偏差。前饋的失控，常常使參與熱平衡的反應塔煙氣溫度無法代表爐內煙氣的真實溫度。占反應塔熱支出約5%的反應塔熱損失，程式作為常數給定，為2500Mcal/h，事實上，其值的大小隨塔壁掛渣、水冷卻情況等的變化而變化。

冰銅溫度測量方法研究

對於閃速爐冰銅熔體的溫度測量， 貴溪冶煉廠採用從日本成套引進消耗式熱電偶測溫技術， 在爐前冰銅放出口進行測量。這種一次性測量方法， 測出的冰銅溫度沒有復現性， 可信度差， 只能作為工藝操作的參考信號， 同時它只能在閃速爐排放冰銅時才能進行測溫， 且測得的冰銅溫度不能及時反映生產過程的變化， 因此它是一種被動的、滯後的測溫方法。據了解， 近年來日本和芬蘭對閃速爐冰銅溫度的測量已改在爐頂上進行， 即從拱頂探渣口將消耗式熱電偶壓入冰銅層， 迅速顯示出冰銅瞬時溫度。在爐頂測量溫度可以定時、主動地進行， 它較爐前測溫前進了一步， 但這種消耗式測溫方法仍不能克服測溫復現性差， 可信底低的缺點， 致使貴溪冶煉廠閃速爐計算機線上控制功能得不到充分發揮， 阻礙了閃速煉銅工藝自動化水平的進一步提高， 成為生產過程檢測控制的一個難題。

冰銅溫度採用熱電偶測量， 最主要的難點是熱電偶保護管問題。因為冰銅是銅、鐵、硫和氧等元素的混合物， 對各種金屬、非金屬有極強的腐蝕性， 此外冰銅溫度高達1200℃，閃速爐測溫環境又比較惡劣， 故研製具有特殊材質和結構的新型熱電偶保護管， 以適應冰銅熔體測溫的要求， 便成為研究的重點內容。

熱電偶複合材料保護管的研製

通過實驗室研究和閃速爐測溫試驗， 研製成功一種以碳為基， 輔以多種抗氧化劑的熱電偶複合材料保護管， 用於冰銅熔體溫度測量， 取得了比較滿意的結果， 它的主要性能如下：

（1） 抗腐蝕： 將熱電偶保護管侵入冰銅熔體中測溫， 觀察保護管外表面， 不粘附冰銅， 只粘附少量冰銅渣， 輕敲後渣皮便脫落。故冰銅熔體及爐渣對該保護管材料基本上無腐蝕作用。

（2） 抗熱震： 進行冰銅熔體溫度間斷測量試驗時， 將熱電偶浸入冰銅熔體， 停留1一3分鐘，顯示出冰銅的最高溫度後， 又將熱電偶提起來，待下次再用。保護管經受溫度劇變的考驗， 反覆幾次測溫沒有破裂。試驗中曾將保護管從1200℃ 的冰銅熔體中迅速取出放入常溫冷水中， 保護管完好如初，表明熱電偶保護管傳熱速度快， 抗熱震性（ 急冷急熱）好， 特別適用於熔體間斷測溫。

（ 3） 耐高溫： 熱電偶從爐頂吊入爐內測量冰銅溫度， 保護管能經受熔池高溫煙氣（1300℃-1500℃ ） 沖刷， 不軟化變形。

（4 ）結構緻密， 強度高： 保護管浸泡在激烈運動的冰銅和爐渣體之中， 沒有發現熔體滲透入保護管的現象， 能夠承受流體的壓力而不變形。

綜上所述， 研製的複合材料保護管， 能適用於冰銅熔體溫度的間斷或半連續測量， 性能優良。在管壁表面雖有輕微的氧化現象， 但對保護管使用壽命影響不嚴重。

鎳鉻一鎳矽熱電偶絲的試用

冰銅熔體溫度通常在1200一1230℃ ， 處於鎳鉻一鎳矽熱電偶（K型） 允許的最高工作溫度範圍之內（1200一1300℃），故使用這種熱電偶來間斷測量冰銅溫度是可能的， 此外它價格便宜（僅為鉑鍺熱電偶價格的幾十分之一）， 經濟實用。在冰銅溫度測量試驗中，採用了鎳鉻熱電偶絲以不鏽鋼管做內套管， 裝入複合材料保護管中而組成一支測溫熱電偶， 試用結果如下：

（1） 在爐前冰銅出口溜槽上測溫， 每次測溫僅需2 一4 分鐘， 反覆使用十幾次， 熱電偶絲不斷裂， 使用後校驗其熱電特性， 穩定不變， 可以長期使用。

（2） 在爐頂測溫， 熱電偶從爐頂探渣孔吊入爐內， 經過熔池煙氣空間， 穿過渣層到達冰銅層， 每次測量時間5 一8 分鐘， 熱電偶絲使用幾次或十幾次便斷裂， 需要焊接修復後才能使用。將偶絲斷口進行電鏡掃描和電子能譜分析， 發現斷口的晶粒十分粗大， 在晶界上析出富矽相，導致材料脆斷。

說明鎳鉻絲在1200℃ 以上的高溫及惡劣環境下工作的壽命是有限的。它可使用的測溫次數， 取決多種隨機因素。採用優質鎳鉻偶絲， 在熱電偶裝配和測溫操作上安全合理， 仍然可以最大限度地延長它的使用壽命， 發揮它的價廉實用的優點。