上海自動(dòng)化儀表有限公司通過測量金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)在不同溫度下的反應(yīng)活性和反應(yīng)后強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)了溫度對熱工性能的影響規(guī)律：“隨著溫度的升高,，反應(yīng)速率逐漸加快,。 "提出了精確控制測量溫度的改進(jìn)方法。

　　前言

　　在高爐冶煉過程中,，金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)不僅提供熱源,，還起到還原劑、支撐骨架和供碳的作用,。長期以來,，我國一直把金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的冷強(qiáng)度作為衡量金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)質(zhì)量好壞的主要指標(biāo)。但隨著高爐冶煉理論研究的深入,，反應(yīng)性(CRI)和反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)更能反映金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的內(nèi)在品質(zhì),。而且，隨著高爐的大型化,，這個(gè)指標(biāo)變得越來越重要,。

　　根據(jù)GB/T4000-2017，影響金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)熱性能測定的因素包括制樣,、N2,、CO2氣體流量和溫度等。流量采用質(zhì)量流量計(jì)控制,，基本可以消除其對測量結(jié)果的影響;在相同的條件和相同的標(biāo)準(zhǔn)方法下,，可以消除樣品制備對測量結(jié)果的影響。隨著溫度的升高,，金屬管浮子流量計(jì)的反應(yīng)速度加快,，溫度對測量結(jié)果的影響越來越明顯。通過實(shí)驗(yàn),，探討了溫度對測量結(jié)果的影響,，研究了溫度的控制方法，并提供了解決方案,。

　　1 實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1 儀器設(shè)備

　　金屬管浮子流量計(jì)反應(yīng)性測定裝置;顎式破碎機(jī);電子天平,，電感0.5g;標(biāo)準(zhǔn)圓孔篩,，10 mm、23 mm,、25 mm;鉑銠-鉑熱電偶(S型),，0.5 mm; I型滾筒，轉(zhuǎn)速20 r/min,。

　　1.2 樣品制備

　　按國標(biāo)制樣方法,，在萊鋼焦化廠選用20公斤粒徑不小于25mm的CDQ金屬管浮子流量計(jì)。破碎機(jī)破碎,，縮小 10 kg 樣品,，分別用 23 mm 和 25 mm 的標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，并用 > 25 mm 的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)粉碎和過篩,，直到全部 < 25 mm,。取篩上>23mm的金屬管轉(zhuǎn)子，棄去片狀焦和長焦,，人工將金屬管轉(zhuǎn)子修整成顆粒狀,，混勻，將樣品放入I型轉(zhuǎn)鼓中50轉(zhuǎn),。用23mm標(biāo)準(zhǔn)篩篩分,，然后在170-180℃烘箱中干燥2h，冷卻至室溫后用23mm標(biāo)準(zhǔn)篩篩分,，稱取200±0.5g樣品備用,。

　　2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

　　1) 溫度與電動(dòng)勢的關(guān)系

　　根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，用于測量金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)熱性能的熱電偶為0.5mm S型鉑銠鉑熱電偶,。測量原理是在不同的溫度下,，鉑銠合金與鉑之間會產(chǎn)生一定的電動(dòng)勢，根據(jù)電動(dòng)勢的大小反映被測物體的溫度,。約 1100°C,。

　　由表1可知，S型熱電偶在1 100 ℃溫度下產(chǎn)生的電動(dòng)勢為10. 756 5 mV,，±0. 118 mV的誤差會產(chǎn)生±10 ℃的誤差,，而誤差為±0。237 mV的誤差,，會有±20℃的誤差,。因此，要嚴(yán)格控制溫度,，就要嚴(yán)格控制儀器儀表顯示的溫度,，與相應(yīng)溫度下熱電偶產(chǎn)生的電動(dòng)勢相對應(yīng)，以保證測溫的準(zhǔn)確性,。

　　2)溫度對測量金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)熱性能的影響原理

　　在高溫下,，金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)與CO2的反應(yīng)是氣固反應(yīng),，反應(yīng)速率取決于化學(xué)反應(yīng)速率和氣體擴(kuò)散速率。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型為：

　　C(s) + CO2 (g) →CO(g)

　　CO2氣體通過氣相邊界層或通過反應(yīng)物周圍的灰層擴(kuò)散到固相金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的表面,。反應(yīng)界面擴(kuò)散,，反應(yīng)界面發(fā)生氣固相反應(yīng)。該反應(yīng)是吸熱的,，隨著溫度的升高,，隨著反應(yīng)界面的擴(kuò)大,，反應(yīng)速度也相應(yīng)加快,。

　　3)不同溫度下焦炭CRI和CSR的測定

　　為了探究溫度對金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)熱性能測量的影響，對同一焦炭分別在1 080 ℃,、1 090 ℃,、1 100 ℃和1 110 ℃進(jìn)行了測試。 CRI和CSR在1120℃相同溫度下測量,。

　　由表2可以看出,，金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)在1 090 ℃時(shí)的后反應(yīng)強(qiáng)度比1 100 ℃時(shí)高3.8%，比1 110 ℃時(shí)低4.1%,。在1 080 ℃和1 120 ℃測得的反應(yīng)后強(qiáng)度與1 100 ℃有較大差異,，不能正確反映金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的反應(yīng)活性和反應(yīng)后強(qiáng)度。因此,，在測量金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的熱性能時(shí),，應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，控制在1 100±3 ℃以內(nèi),，否則CSI和CSR的測量結(jié)果會隨著增加而發(fā)生較大變化,。或溫度降低,。該偏差可能會影響有關(guān)單位對金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的質(zhì)量判斷,，影響高爐的穩(wěn)定性。

　　4)可樂減肥實(shí)驗(yàn)

　　在高爐下降過程中,，金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行干燥和加熱,。 850℃前，溶解損失很小,。在此溫度之后,，金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)開始反應(yīng)。

　　為了更直觀地反映溫度對金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)熱性能的影響,，對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn),，將反應(yīng)釜掛在電子秤上，通過電子秤讀出金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的失重率,。電子秤 ,。

　　為此,，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下。稱取 200.0 g 金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì),，加熱實(shí)驗(yàn)裝置,，并在 400 °C 下通過 N2 保護(hù)。在1150℃保持1 h,，以5 L/min通入CO2,，讀出金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的失重，計(jì)算失重率(表3),。

　　由上述實(shí)驗(yàn)可知,，可以看出，隨著溫度的升高,，金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的失重率更高,，相應(yīng)的反應(yīng)速度也更快。由于加熱爐的限制,，只能達(dá)到1200℃,。據(jù)資料記載，在1 400 ℃時(shí),，金屬管浮子流量計(jì)的失重率可達(dá)70%,。

　　5) 為實(shí)現(xiàn)精確的溫度控制，采用的方法

　?、贆z查熱電偶,，確保使用合格的熱電偶。

　?、诮饘俟芨∽恿髁坑?jì)反應(yīng)性測量裝置中使用的儀表必須準(zhǔn)確反映高溫爐的溫度,。檢測方法可以輸入10.756 5 mV的電壓，看儀表是否顯示1 100 ℃,。如果有錯(cuò)誤,，調(diào)整儀表以顯示溫度。否則,，請更換儀表,，使其能夠正確顯示測得的溫度。

　?、墼跍y量金屬管浮子流量計(jì)熱性能的過程中,，當(dāng)儀表顯示1 100 ℃且穩(wěn)定時(shí)，測量熱電偶的電動(dòng)勢是否為10.756 5 mV,，否則其控制溫度不是1 100 ℃,，應(yīng)檢查，使其溫度與相應(yīng)的電動(dòng)勢相匹配。

　?、艽_定高溫爐恒溫區(qū)

　　每個(gè)高溫爐都有不同的恒溫區(qū),，應(yīng)定期測量其恒溫區(qū)。在熱性能測量過程中,，將樣品保持在恒溫區(qū),，保證金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)反射過程中溫度波動(dòng)非常小，使測量結(jié)果更加穩(wěn)定,。

　　3 結(jié)論

　　1)在不同溫度下,，金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的反應(yīng)速率不同，隨著溫度的升高,，反應(yīng)速率增加,。

　　2)與國標(biāo)控制溫度1100℃相比，溫控相差10℃,，對金屬管浮子流量計(jì)的后反應(yīng)強(qiáng)度影響約4%,。反應(yīng)溫度應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確控制。

　　3) 儀器,、儀表、熱電偶應(yīng)檢查,，保證測溫的準(zhǔn)確性,，從而保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

　　4)定期對高溫爐恒溫區(qū)進(jìn)行測量,，將樣品置于恒溫區(qū),，避免溫度波動(dòng)對測量結(jié)果的影響。上海紫儀有限公司保證測量結(jié)果的一致性,。