连铸板坯表面温度在线实测及研究

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1、连铸板坯表面温度在线实测的研究　　刘庆国　孙蓟泉　温崇哲　　曾小平　　　(燕山大学)　　　　　　　　　(天津钢厂)摘　要　介绍了天津钢厂超低头板坯连铸机的铸坯表面温度在线实测方法、原理及结果分析，其结果对调节拉坯速度、改进二冷区冷却模式、预防拉漏及提高铸坯质量均提供了可靠的依据。关键词　连铸板坯　光纤比色式测温仪　传感器STUDYOFON-LINEMEASUREMENTOFSURFACETEMPERATURE　　OFCONTINUOUSCASTSLAB　　LIUQingguo　SUNJiquan　WENChongzhe　　　ZENGXiaoping　　　

2、　　　(YanshanUniversity)　(TianjinSteelWorks)ABSTRACT　Inthispaper,themethod,principleandresultofsurfacetemperaturemeasur-ementofcontinuouscastslabarediscussed.Itprovidedreliablebasisforadjustingcastingspeed,improvingcoolingpatternandqualityofslab.KEYWORDS　continuouscastslab,opticalf

3、iber,sensor1　前言　　连铸时板坯表面温度是调节拉坯速度、调节二冷配水、确定液相穴深度的一个重要参数。而铸坯表面温度不仅决定于结晶器和二冷区的冷却强度，还与板坯断面尺寸、钢种、拉坯速度、坯壳厚度等因素有关。由于现场连铸机安装空间狭小而又封闭，二冷区环境高温，铸坯周围有汽水雾化冷却形成的高温蒸气，铸坯表面又有冷却水形成的水膜和氧化铁皮，常常影响测温的精度，因此准确地测出连铸板坯表面温度，特别是在线实测存在着较大的难度。这也是迄今仍无法根据铸坯表面温度这一参数进行二冷水控制的原因。为此，开展对铸坯表面温度在线实测的研究，对合理控制冷却模式、调节拉坯

4、速度、提高铸坯质量及连铸机的整体水平都具有十分重要的意义。　　由于光导纤维比色式测温仪具有灵敏度高，能准确地反应铸坯表面温度，安装使用方便，为非接触式测量，并有较高的准确性和实用价值等一系列优点，因此本文应用光导纤维比色式测温仪，对天津钢厂超低头板坯连铸机二冷区的铸坯表面温度进行了现场在线测试。为了克服高温环境和冷却水形成的水膜与铸坯表面的氧化铁皮所造成的导热系数的降低，将光导纤维检测头进行冷却，能靠近铸坯表面，并采用高速气流冲刷铸坯表面，吹除水蒸气、冷却水膜和部分氧化铁皮，提高了测试的准确性。2　测温原理　　光纤比色式测温仪是基于物体单色辐射现象来测温

5、的，其测温原理是利用同一被测物体的两个辐射波长下的单色辐射力之比随温度变化这一特性来测定温度的变化。　　实验和理论分析都指出，物体单色辐射力是物体温度和波长的函数，在黑体情况下，根据普朗克定律，其黑体的单色辐射力为：　　　　　　　　　　　　　　　(1)式中　C1、C2——分别为普朗克第一辐射常数、第二辐射常数；　　λ——波长；　　T——物体表面温度。　　由式(1)可求出两种波长下单色辐射力之比　　　　　　　　　　　　(2)　　在设计光纤比色式测温仪时，适当选取两个单色波长λ1和λ2，且二者很接近，则式(2)仅由辐射体表面温度T决定，因此可测出物体表面温度

6、。　　光纤比色式测温仪由三部分组成，如图1所示，即传感器、变送器和记录仪。　　传感器是由内装石英棒的测温探头和光导纤维组成。测温探头内通循环水冷却，最前端吹出压缩空气以吹扫氧化铁皮、冷却水膜和水蒸气。因此探头可以贴近铸坯表面(图2)。　　变送器是将传感器接受到的光信号，选出两个波长，并计算两个波长下的单色辐射力之比，经光电转换及放大线性化后，成为线性的4～20mA的直流电信号输出。　　记录仪是将来自变送器的电信号记录下来，以记录铸坯表面温度。此外，在实测中还配备数字式显示仪，以便观察。图1　光纤测温仪Fig.1　Theprincipleofoptical

7、fibermeasuringtemperatureinstrument1、2、3、4—光导纤维；1′、2′、3′、4′—测温探头；5—铸坯图2　传感器安装位置Fig.2　Theinstallationsiteofsensor3　测试方案　　由于铸坯表面温度是关于中心对称的，实测中，将3只传感器安装在铸坯同一截面内弧上，另一支传感器安装在窄面中心位置，如图2所示。在变送器处切换传感器。这样一次安装可测出4点温度。在两次拉坯间隔时间内更换安装截面，以测出二冷区铸坯各截面表面的温度。　　在每次更换安装截面后，现场的工况可能发生变化，即两次拉坯之间的拉坯速度、钢

8、水成分、浇注温度等都可能发生变化。此外，每次切换传感器需要一定的时间，也会带来工