浅谈250℃高温称重传感器的应用

介绍髙温称重传感器的应用场合和选用特性,简述髙温称重传感器的正确选择与保 护措施。

在我国大型钢铁企业中，炼铁厂和炼钢厂的生产对象主要是高温的铁水和钢水，鱼雷耀车、混铁炉、铁水包、钢水包、钢包吊车、 中间包、浇注钢包，真空冶炼钢包都是储运高 温铁水和钢水的容器和运输工具。为了适应 工艺制作和经济考核的需要，炼铁厂和炼钢 厂都需要对转运中的高温铁水和高温钢水进 行在线称量。同时，根据各钢铁企业的工艺 设备和生产特点，铁水和钢水称量测控点的 位置不同，但却有一个共同的应用工况特点， 即需要在高温环境下进行称重作业。高温称 量装置的表面温度一般可达200T以上，所 以，对于上述高温铁水和钢水的在线称量，必 须使用能在高温环境下工作的电子秤。目前 我国钢铁企业冶炼生产过程中主要使用的耐 高温电子秤有:高炉出铁口铁水液面计、转炉 混铁炉轨道衡、炼钢连铸机回转台钢包秤、精 炼炉、真空冶炼炉车载钢包秤、中间钢包秤、 钢包行车秤、钢轨式钢包秤、轴计量式车载钢 包秤和箱式高温料斗秤等等。高温环境下工 作的电子秤除了称量装置上要根据主体工艺 设备形状、规格和特殊技术要求作专门的设 计外，关键是必须使用能在高温下稳定工作 的250T高温称重传感器（同时，也必须提供 适用于高温环境的各种附件和称重显示仪 表，例如：高温电缆、限位附件、大屏幕显示 器、重量变送器、称重显示控制器、信号箱或 无线接收和发射机等）。

近年来，随着我国炼钢、连铸生产工艺技 术的发展，随着钢铁企业节能降耗降成本的 内部管理加强，炼钢工艺称重系统的作用也 越来越重要，例如，连铸工艺要求连续不断地 进行作业，所以要求两个钢包交替注人，使中 间钢包的钢水能源源不断地注人连铸口。因 此，连铸工艺装备必须有中间包作为储库，同 时，又要求随时检控大包的液位，在溶渣层尚 未到达水口前，即关闭水口移开工作钢包，随 即开始第二只钢包的浇注作业。从这一过程 中不难看出，实行连铸作业必须有大包电子 秤和中间包电子秤进行工艺检控，其中大包 电子秤用来计量注人钢水重量，检控钢水液 位。中间包电子秤用来检控中间包钢水储库 的钢水液位。

在炼钢、连铸的高温作业状态下，为保证 大包、中间包电子秤的准确称量，首先必须选 择能够适应这种高温恶劣环境的250T高温 传感器。以前，我国高温称重测力领域中所 用的高温传感器是长期依靠进口的。先期采 用国外的压磁式高温称重传感器、精度低、磁 性差。后来采用国外的电阻应变式高温称重 传感器，性能虽好，但价格比较昂贵，备件来 源也不方便。自九十年代中期以来，随着我 国不断引进和吸收国外先进技术及制造工 艺，我国一些主要称重传感器生产厂家（如 浙江余姚通用仪表有限公司.、太平洋称重工 程有限公司、江苏宜川申大电子称重有限公 司等)先后成功研制、开发了 25(rC电阻应变 式高温称重传感器，并于1997年5月通过国 家冶金部门的技术鉴定，其主要性能指标在 加温加载下均优于0. 1%FS。尤其是TY和 HT系列250T高温称重传感器，通过近几年 在国内钢铁企业的应用实践，其主要性能指 标和产品质量已接近或达到国外同类型耐高 温称重传感器的先进水平。所以说，这种耐 高温称重传感器可广泛应用于国内钢铁企业 冶炼高温作业中的称重测力领域，以利实现 称重装备国产化和称量检控过程自动化。

1.髙温称重传感器的特点

250T高温称重传感器，实际上属于中温 电阻应变或称重传感器范畴，它与常温的电 阻应变式称重传感器，使弹性体中心产生微 小变形，这个微小的变形引起胶合在弹性测 量体上的应变片的电阻改变。通过惠司顿电 桥转变成为电信号而进行测量，不同之处主 要是采用自动补偿的耐高温应变计，耐高温 粘结剂，耐高温焊锡与耐高温的专用电缆，采 用计算机技术自动采集系统进行温度补偿。 采用计算机控制连续法、自动加温加载，并采 用特殊的制造工艺处理和特殊的补偿元器 件，保证其在恶劣的使用温度环境下，长期高 温热辐射、环境温度递变或瞬变时，保持传感 器的称量精度，确保其达到稳定可靠。因为 高温称重传感器使用温度范围在0 -250T 内。有时温度梯度变化剧烈，必须解决传感 器零点基准的漂移，以及在这么大的温度范 围内满量程输出的一致性。由于传感器弹性 体的弹性模量随温度变化而变化，还必须进 行各个温度点的弹性模量补偿，并解决相应 温度范围内灵敏度系数的变化。通过结合对 高性能高温称重传感器的应用实践，我们认 为:选择一只好的250T高温称重传感器，熟 悉和了解对其在制作过程中耐高温元器件的 选择是十分关键的，也是很有必要的。如选 用进口玻璃纤维增强聚酰亚胺基底卡玛温度 自补偿应变计，其工作温度范围：-196T ~

+ 250T;补偿温度+10T ~ +250T;其自补 偿特性为11 xio-VT，与同时选用的弹性 体40CrNiMoA钢材线膨胀系数相匹配，而且 热输出小，具有较高的绝缘电阻和应变极限， 其灵敏系数随温度变化较小。如选定优质合 金钢40CrNiMoA，则其弹性体结构的设计上 应保证工作应变片之间空间距离尽可能集中 “一点”，就会大大减少温度梯度下引起传感 器的零漂。选用进口贴片胶和保护面胶，粘 贴高温度应变计用的贴片胶既能耐高温，具 有高胶合性，而且必须具备高绝缘性和优良 的蠕变特性，可克服传感器带来一定的蠕变 而造成的测量误差,涂上保护面胶则可提高 传感器的抗温度梯度的能力。

2.高温称重传感器的应用技术

随着我国钢铁企业冶炼工艺计算机控制 技术的快速发展，耐高温称重传感器的应用 将越来越广泛，例如炼钢、连铸、热乳工艺方 面就有许多场合必须应用250尤高温称重传 感器。

新、老转炉炼钢，连铸工艺、热轧精炼 炉技改过程中，要对钢包、中间包进行钢水液 位在线检测、称量、实测传感器安装部分的表 面温度达175~ 250T。

转炉（或精炼炉）完成冶炼作业后，需 要把钢水注入钢包、工艺上要求对钢水净重 进行检控，在这种情况下，空钢包烘烤后吊上 钢包车，此时传感器受到热辐射，热传导的威 胁，开到出水口后，传感器又受到高温钢水的 辐射和护墙的二次辅射;有时还有钢水、熔渣 的溅射甚至溢泻。

转炉或RH真空炉旁侧设置配料料 斗秤用的称重传感器,几乎容易被转炉或真 空炉升腾的高温灰尘、火星所淹埋、传感器受 到高温、燃烧的威胁。

3.称重传感器的保护措施

在实际应用中，转炉、连铸、精炼炉钢包 承载钢水后，其钢包表面温度达200T左右， 由于倒包，钢渣喷溅、钢包被钢水烧穿等因 素，就会导致各类型钢包秤体温度更高，从而 使传感器参数发生变化或损坏。因此,设计 制造合理有效的钢包秤秤体对称重传感器保 护尤其重要’结合现场实际情况，应采用或做 好如下防护措施。

防止热辐射、热传导,不使传感器参 数发生变化或者损坏。采用35 ~40mm厚钢 板做称重箱体内侧板，内侧板和导向限位器 组成散热式保护架结构，内侧板与传感器之 间加装石棉胶板或硅酸铝板阻热隔热,这样 就可以有效防止钢包热源直接以热辐射、热 传导方式作用于称重传感器。在称重梁上安 装有隔热或抗缓冲耐高温橡胶衬套的承重压 头或压块，承重压头或压块呈半球状,这样使 称重梁承重钢水包的方式形成点接触方式， 能有效减少热传递面积而保护称重传感器性 能良好,检测准确。

防止钢渣喷溅。钢包被钢水烧穿时， 钢渣钢水渗透直接烧坏称重传感器,传感器 与称重梁底座板之间采用整体式结构，传感 器置于箱体内再被填充的石棉胶板或硅酸铝 板四周包裹,称重箱采用整体外散热保护架 (有条件的也可用管道压缩空气降温散热） 保护，尤其注意将传感器安装在称重整体内 时，必须保证使其承载力的作用线与传感器 受力轴线重合，以使倾斜负载和偏心负荷的影响减至最小。

为确保炼钢、连铸工艺的连续性和相 配套称重装置的检修快捷、方便,设计时可将 称重梁、250T高温传感器及传感器底座板一 体化考虑，整体呈箱体式结构。安装时用高 强度M24螺栓将称重箱牢牢紧固在钢包秤 的底板上。在使用过程中，如钢包秤，特别是 传感器发生难以当即修复的故障时，快速换 上备用称重箱体即可称重作业,可大大缩短 现场检修时间,贏得用户满意。

转炉混铁炉轨道衡,高炉出铁口铁水 液面计使用的传感器四周温度过高,还必须 在耐高温传感器外围进行温度隔离,可在其 四周（或秤坑内四周）用耐火砖砌一个围墙， 中间秤台面可用干燥的耐火土（必要时可再 加一层石棉胶板铺盖）捣实，以起到隔热防 溅喷保护作用，其电缆线的铺设也比较重要， 除采用耐高温电缆外’还必须在电缆外用套 管保护，通过耐火砖孔从地面敷设进人控制 室，这样即使跑渣或火星淹埋，也不至于把传 感器信号线缆烧毁，大大延长整个装置的使 用寿命。