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壓力溫度傳感器在鋼鐵行業的應用

發布時間:2022-5-16??????發布人:澤天傳感??????點擊:

1、概述
        目前,中國是世界上最大的鋼鐵生產國,同時也是世界上最大的鋼鐵消費國。經濟的快速發展和強勁的國內需求,使中國在20世紀90年代中期以來領導世界鋼鐵市場。在所有工業行業中,鋼鐵行業消耗的能源占總制造業的比重最大。鋼鐵生產不但消耗了大量的能源,同時將增加大量的碳排放和廢水等污染。鋼鐵制造商降低能耗、提高效益、減少污染的一個重要方法是不斷提升自動化水平。先進的傳感技術與測量儀器可以讓鋼鐵制造商在節約成本、提高生產效率和產品質量上取得立竿見影的效果。
        許多傳感器與儀器可用于鋼鐵廠自動化,以提高產效率和產品質量。例如:溫度傳感器、熱工儀表、壓力傳感器、振動傳感器、稱重傳感器、液位傳感器、軋制力感應器、熱金屬檢測器、激光掃描儀、光學安全屏障、、接近傳感器、位移傳感器,水平檢測器,濕度傳感器、輻射檢測器、電導率檢測器、各種氣體傳感器,記錄儀,視覺傳感器等等。為了降本增效,新的工廠已大部分使用了前面提到的各種傳感器,一些老廠也正在進行進行技術革新和生產工藝改造,增加傳感器的使用以提高自動化水平。無論是新安裝還是舊改造,傳感器在鋼鐵制造市場的需求量大增將是毋庸置疑的,這也為傳感器供應商提供了巨大的機會。
2、什么是傳感器?
        傳感器是一種能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件裝置。廣泛應用于國防軍事、電力能源、冶金化工、信息產業、氣候預測預防等諸多領域。傳感器技術是現代信息技術的三大支柱之一,其水平高低是衡量一個國家科技發展水平的重要標志。傳感器技術是現代科技的前沿技術,是制造業自動化和信息化的基礎。長期以來,國內傳感器技術的創新和新產品開發能力落后于國際先進水平,傳感器成為制約工業自動化和信息化的發展的瓶頸。 
    傳感器的基本原理不難,但制造工藝技術嚴格保密。國內傳感器技術落后的根本原因是制造工藝和專用設備的落后,使傳感器的穩定性和可靠性問題長期得不到根本解決,限制了國產傳感器的使用范圍,成為產業化的瓶頸。
3、鋼鐵企業常用哪些傳感器?
        鋼鐵企業在生產過程中要用到各種不同的傳感器和儀器儀表,常用的傳感器有以下幾種:
        1)溫度傳感器 在冶煉的每一個環節,溫度的控制至關重要。在鋼鐵冶煉過程中,準確地控制冶煉溫度可以明顯提高產品質量,煉鐵煉鋼主要是靠水冷卻,水的溫度控制,鐵水,鋼水的溫度控制都需要不同的溫度傳感器。
        2)壓力傳感器 各種風機、爐膛冷卻系統、液壓系統必不可少的參數,冷卻水系統至關重要的一類參數,廢水廢氣余熱回收系統都需要進行壓力測量。
        3)稱重傳感器 從原燃料的入庫計量到輔料的加入計量,每一個環節都少不了稱重傳感器。完成這些稱重過程的衡器種類繁多,按衡器結構形式可分為軌道秤、汽車衡、料斗秤、皮帶秤、吊鉤秤、天車秤等以及各種形式的生產過程中的工藝用秤。例如用于出鋼鋼水稱重計量的車載鋼包秤、用于連鑄重量控制的鋼包轉臺秤、中間包秤、用于錠鑄重量控制的車載鋼包秤以及部分軋鋼過程中的工藝用秤。
        4)振動傳感器  在煉鋼的各個工藝環節,都存在著風機、泵機來保證生產的順利進行,比如轉爐中的鼓風機、液壓泵,連鑄機旁的蒸汽風機等機電設備;在煉鐵廠,高爐鼓風機、煤氣鼓風機、除塵風機等設備;在熱軋生產過程中使用到的熱軋機械,包括定寬壓力機減速機、切頭飛剪減速機、精軋機主傳動減速機、橫切切邊減速機以及加熱爐風機;此外,燒結和焦化過程中的鼓風機和除塵風機等設備,通過在機電設備上安裝振動傳感器,采集電機、風機、機泵的振動數據,得到設備的實時狀態,出現異常時及時提醒相關運維人員,避免非計劃停機。
        5)氣體傳感器 在鋼鐵冶煉中主要是煤氣的輸送,使得車間內存在有CO、H2、煤氣、氯氣等毒氣泄露的可能性,從而引發人員傷亡事故,這就需要各種氣體傳感器用來對工作環境中的氣體濃度進行檢測,確保生產安全。
        6)各種二次儀表
4、溫度傳感器
        從17世紀初伽利略發明溫度計開始,人們開始利用溫度進行測量。真正把溫度變成電信號的傳感器是1821年由德國物理學家賽貝發明的,這就是后來的熱電偶傳感器。50年以后,另一位德國人西門子發明了鉑電阻溫度計。在半導體技術的支持下,本世紀相繼開發了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應,根據波與物質的相互作用規律,相繼開發了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。作為使用最廣泛的一種傳感器,它應用的測溫原理也相當多。溫度傳感器的分類見圖1。

溫度傳感器的分類

圖1  溫度傳感器的分類 

        各類傳感器的性能各有不同,表1是幾種主要傳感器的性能比較及用途、特點。

表1 溫度傳感器性能、用途對比表
溫度傳感器性能、用途對比表
        最常用的三種接觸式測溫傳感器是熱電偶、電阻溫度計(RTD)和NTC熱敏電阻。熱電偶的工作溫度范圍寬,但易受噪聲影響,漂移較高,500℃以下測量精度及穩定性較差。NTC熱敏電阻靈敏度高,但線性與互換性差。遠距離、非接觸式測溫中用得多的是紅外溫度傳感器,但它受水氣、煙霧、塵霧、塵埃等影響較大。在低、中溫段,以電阻溫度計的線性最好,尤其是鉑熱電阻,憑借其上佳的線性和無與倫比的長期穩定性,確立了自己作為溫度參考傳遞國際標準的地位。所以,高精度、高穩定性的軍用傳感器基本都是采用的鉑熱電阻溫度傳感器。
        國外對高精度溫度傳感器的研制主要集中在鉑熱電阻溫度傳感器上。如瑞典的IRON公司、德國賀利氏(Heraeus)公司、美國霍尼韋爾公司的高精度溫度傳感器的代表就是PT100、PT1000。國外對高精度產品的開發投入相當大,美國霍尼韋爾公司的固態傳感器發展中心每年用于設備投資就達5000萬美元,目前擁有包括計算機輔助設計、單晶生長、加工、圖形發生器,對步重復照像、自動涂膠和光刻、等離子刻蝕、濺射、擴散、外延、蒸鍍、離子注入、化學氣相沉積、掃描電鏡、封裝和屏蔽動態測試等最先進的成套設備和生產線,而且是大約每三年左右就要更新其中大部分儀器設備,聲稱只有這樣才能保證其技術領先水平。日本認為:市場競爭是以技術實力為基礎的,經濟競爭歸根結底是技術的競爭。誰的技術發展快,新產品投資多,誰就能適應市場的發展,并在競爭中立于不敗之地。
        傳感器的原理不難,也不保密,而最保密是的傳感器的生產工藝。在國外,有不少評價說“傳感器”不是一般的工業產品,而是一種完美的工藝品之佳作。只有加強工藝研究,靠工藝上突破才能獲得技術上領先。所以傳感器的工藝研究與新技術、新產品的開發是生產高精度傳感器的基礎。
        通過先進的薄膜制備技術制作的薄膜鉑熱電阻就是新型的高精度溫度傳感器。它的主要工作原理是利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化,并呈一定函數關系的特性來進行測溫,這種傳感器能直接測量-60℃~+600℃范圍內的液體、氣體介質以及固體表面的溫度。如日本產的CRZ鉑金薄膜鉑熱電阻芯片就是一個劃時代溫度傳感器發展的產物。這種薄膜鉑熱電阻元件采用的是最先進高科技方法,像激光噴鍍,顯微照相和平版印刷光刻技術,用陶瓷和鉑特制而成,而電阻值則以數字修整方式作出微調,因而能提供最精確的電阻值,產品精度達到了A級和B級。該電阻元件在高溫下能夠保持優良的穩定性,適合在-50℃~4OO℃的溫度下使用。鉑薄膜通過激光噴濺在陶瓷表層,因而薄膜鉑熱電阻元件具有良好的防振動和防沖擊性能,薄膜表面覆蓋以陶瓷,因此元件能夠承受高電壓并有良好的絕緣性,適合在惡劣環境下進行溫度測量。
5、澤天傳感的技術優勢
        澤天傳感于2010年開始壓力傳感器采用用薄膜制造技術的研究,從事薄膜壓力傳感器的開發研究,有著成熟的離子束濺射鍍膜工藝和刻蝕工藝,掌握了絕緣膜、合金膜、單質金屬膜的成膜工藝和性能處理工藝。薄膜傳感器采用在基底材料上濺鍍各種功能膜,將被測信號轉換成標準電信號輸出。這種傳感器的膜層“生長”在耐腐蝕的基底材料上,基底材料與外結構采用焊接或燒結,形成“一體化”結構,具有良好的抗振動、沖擊能力和耐腐蝕性,使用環境溫度寬,能在高壓環境下進行測試,適應鋼鐵行業的應用。近年來共向市場提供各種不同類型的壓力傳感器10萬余只,積累了不同環境用傳感器及薄膜的制造經驗。
        澤天傳感目前擁有比較完善的薄膜壓力傳感器研制生產設備如:自動環縫焊接系統、激光焊接機、激光打標機、壓力疲勞機、高溫退火爐、壓焊機、高溫測試箱、高精度數字壓力控制儀、高低溫沖擊試驗箱、沖擊試驗臺、高精密數字式壓力計、精密電源、超低溫試驗箱等。澤天傳感生產的工業用鉑熱電偶作為測量溫度的傳感器,廣泛用于石化、冶金、電力、機械、輕紡等行業,能直接測量各生產過程中0~1800℃范圍內各種液體、氣體等流體介質。
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