ТЕРМОПАРЫ В ТИГЕЛЬНЫХ ПЕЧАХ
Обычно в процессе производства, необходимо обеспечивать контроль расплава металла, чтобы не допустить большого перегрева металла, точно знать что металл подошел к температуре розлива. Перегрев или недогрев металла определяет качество отливки.
Для контроля температуры тигля или температуры расплавленного металла, зачастую используют датчики с термопарами. Подключение термопары к измерителю обеспечивается с помощью специальных компенсационных (термоэлектрических) проводов. Основной особенностью таких проводов является их термоэлектрические характеристики, которая варьируется в диапазоне температур 0…100 °С, как и у материалов термоэлектродов преобразователя. При использовании обычных проводников, может происходить значительная погрешность при измерении.
Самые часто используемые термопары для измерения температуры в металлургии: до 1100 °С — хромель-алюмель, до 1600 °С платина-платинородиевые термопары. Термопары выпускаются в различном исполнении и модификациях — например диаметр электродов, наличие оболочки, клеммной коробки и т.п.. Конструкционная особенность и модификация влияет на максимальную рабочую температуру термопары и срок службы термопары. Оболочка термопар может выполняться из специальных сплавов или керамики.
При технологическом процессе плавления, выделяют три точки измерения температуры: контроль температуры дна тигля, измерение температуры встроенной термопарой сверху в стенку тигля и погружение термопары в оболочке прямо в расплав.
Следует учитывать тот факт, что скорость нагрева тигля меняется в зависимости от величины температуры. До температуры 700-800 °С основные потери энергии минимальны и происходят за счет теплопередачи через теплоизоляцию. При температурах выше 1000 °С величина потери энергии увеличивается и основную часть потери составляет излучение. В разогретом выше 800 °С тигле температура постепенно выравнивается, так как скорость нагрева уменьшается из-за увеличивающихся потерь на излучение.
Обычно термопара, при измерении температуры, имеет защитную оболочку. В качестве защитной оболочки часто используют запаянные с одного конца кварцевые и керамические трубки, графитовые палочки. С одной стороны защитная гильза уменьшает качество измерения, но с другой стороны, она обеспечивает повышение срока службы термопары. Термопару в оболочке из металла, например жаропрочной стали не рекомендуется опускать в расплавленный металл, так как некоторые, которые входят в состав сплава оболочки могут повлиять на состав сплава. Оболочки из таких материалов, как керамика и кварц, трескаются от использования флюса и со временем могут потерять герметичность, в следствии чего рекомендуется использовать термопары с такими оболочками очень аккуратно. Графитовая оболочка имеет высокую теплоемкостью (из-за большей толщины стенки), выгорает в потоке горячего воздуха, но не страдает от использования флюса.