用于連鑄操作的熱電偶連續(xù)測溫系統(tǒng)

1前言
　　從查爾斯.達(dá)爾文的《物種起源》中我們知道,只有最強(qiáng)、最快、最具抵抗力等的物種才能在進(jìn)化鏈中生存下來。這一理論是否也適用于智能最高的直立人,我們?nèi)圆坏枚５?dāng)看到近年來由于全球氣候快速變化造成的風(fēng)暴、洪水、沙漠?dāng)U大化等正在威脅著人類生存時，我們也許會有些疑惑。那么在冶金界的情況又如何呢?直到60年代早期，有經(jīng)驗(yàn)的工頭仍在用肉眼觀察的方法,從鋼焰的顏色判斷鋼水溫度,從鋼花的形狀判斷碳含量。現(xiàn)在這種冶金專家?guī)缀跻褟匿搹S逐漸消失了,他們的卓越知識已不再需要。時光已將他們帶走,并代之以一種新的偶像,一種稱之為傳感技術(shù)的新偶像。在連鑄操作中,人類專家和一次性測溫?zé)犭娕?/strong>已被拋棄，取而代之的是測量正確且成本效益好的連續(xù)傳感器。為生產(chǎn)更好的鋼材讓我們來看看各種熱電偶連續(xù)測溫系統(tǒng)。
2頂部插入型
　　這種連續(xù)測溫?zé)犭娕技杀尽⑦m應(yīng)性和功能優(yōu)勢于一體,這使它在今天成為一種標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)測溫裝置。它完全獨(dú)立于連鑄操作,測量正確且穩(wěn)定性好,可在不同澆次間重復(fù)使用,壽命長,一般可達(dá)24h。對大多數(shù)連鑄機(jī)的使用來說非常經(jīng)濟(jì)。由于有黑色耐火材料保護(hù)管,抗熱沖擊性非常好,可在不進(jìn)行預(yù)熱的情況下將測溫探頭直接插人鋼水。圖1所示是一個典型的應(yīng)用實(shí)例及這種傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。通常用中包架或預(yù)固定裝置來插人和存放傳感器,見圖2。
 
 
3Contilance(連續(xù)測溫槍)型
　　連續(xù)測溫裝置的--項(xiàng)新發(fā)明是輕型連續(xù)傳感系統(tǒng)。它是第一個真正意義上的可移動.系統(tǒng)。連續(xù)測溫槍的魅力在以下幾方面:
●通用性:這種測溫槍的使用方法實(shí)質(zhì)上與傳統(tǒng)的點(diǎn)測溫方法相同;
●可移動性:可將連續(xù)測溫槍移動到任何地方;
●使用方便:測溫槍可彎曲,能夠伸人固定式測溫裝置難以伸人的地方;
●溫度響應(yīng)快;
●投資成本低;
●維護(hù)簡便且費(fèi)用低;
●與點(diǎn)測溫和重型連續(xù)測溫裝置相比操作安全性提高。
　　圖3是浸人式測溫槍的應(yīng)用示例。
 
　　該系統(tǒng)最適用于連澆時間短的鑄機(jī)。空冷式槍體可自行定位，即使中間包內(nèi)鋼水液位發(fā)生變化也能隨之產(chǎn)生浮動,從而確保插人深度恒定在最佳值，避免因插人過深或過淺造成的讀數(shù)不穩(wěn)定。
槍體支撐系統(tǒng)在線可調(diào),適應(yīng)性好,能滿足現(xiàn)場的特定要求。
4穿包壁型
　　從中間包壁或包底插人連續(xù)測溫?zé)犭娕家呀?jīng)是一種舊方式但仍然采用,只要使用得當(dāng)仍有很大應(yīng)用潛力并能給用戶帶來效益。圖4是其安裝方法。本節(jié)介紹了工業(yè)應(yīng)用中.的一種新方法，即對中間包下水口附近的鋼.水進(jìn)行正確的實(shí)時連續(xù)測溫。
 
　　該測溫系統(tǒng)包括一個一次性探頭、一個可重復(fù)使用的墻體模塊以及相應(yīng)儀器硬件。一次性探頭每個澆次更換一次,而墻體模塊則在整個中間包爐役內(nèi)固定在中包上。這使得系統(tǒng)的測量溫度與中間包內(nèi)的鋼水一致。.圖5顯示了在一個典型中包澆次過程中整個耐火襯截面上測得的溫度。CasTemp及其墻體模塊由“專門耐材”制成，比周圍標(biāo)準(zhǔn)的中間包襯材料耐火程度更高。
 
　　位于ljmuidenCorus的CasTemp系統(tǒng)使用經(jīng)驗(yàn)顯示,這種研制的系統(tǒng)能夠滿足工廠的測溫需求,而且還具有下述優(yōu)點(diǎn):
●中間包測溫系統(tǒng)的傳感器測量中包下水口附近的鋼水溫度;
●可以測量中間包預(yù)熱溫度的傳感器;
●測溫系統(tǒng)滿足連鑄投資最小化、節(jié)省操作人員工作強(qiáng)度及確保安全;
●采用該測溫系統(tǒng)時對現(xiàn)場的改造最小;
●澆注過程中可在90s內(nèi)得到正確的溫度信號;
●測溫系統(tǒng)的電纜聯(lián)接區(qū)域有水冷壁保護(hù),使所受損壞最小化,并延長了使用壽命。
　　傳感器測溫點(diǎn)應(yīng)盡可能地靠近中間包下水口,使測得的溫度與中間包內(nèi)鋼水溫度一致。
 
　　圖6所示是傳感器在連鑄前和連澆12h后的情況。可看到傳感器的侵蝕很小,而且傳感器周圍中間包壁噴涂層幾乎未受到侵蝕。
　　CasTemp并不是新的測溫方法。在理想條件下,它和頂部插人式連續(xù)測溫系統(tǒng)及浸人式測溫系統(tǒng)一樣。它的全部優(yōu)點(diǎn)在于,能夠消除人為誤報(bào)并對鋼水溫度在中間包三維空間內(nèi)都是均勻的這一假設(shè)進(jìn)行修正。這種“穿包壁型"系統(tǒng)非常簡單，而且在中包鋼水預(yù)熱期、開澆時和鋼包換包期間都可做到即時、完全正確的測量。從圖7中可看到,Cas-Temp傳感器測得的連續(xù)溫度趨勢線,顯示在鋼包換包前30min內(nèi)有凍鋼的危險(xiǎn)而中間的藍(lán)線可看出浸人式點(diǎn)測溫結(jié)果(粉色方塊)則很難預(yù)報(bào)這一危險(xiǎn)。液相線溫度(平穩(wěn)段)在連鑄結(jié)束時的凍鋼點(diǎn)。該系統(tǒng)沒有維護(hù)、手動操作和更換方面的問題。
 
　　這些特點(diǎn)使穿包壁型測溫系統(tǒng)可應(yīng)用于許多種類的連鑄機(jī)，特別是高拉速鑄機(jī)和用一個中間包連澆不同斷面多流鑄坯的情況。無論是不同結(jié)晶器斷面的“混合式”連鑄，還是高拉速連鑄(如薄板坯連鑄)，都不能將中間包視為理想狀態(tài)的溫度均勻的冶金容器。在高拉速下,從鋼包長水口流出的鋼水流速越快,鋼流通過中間包流人結(jié)晶器的位置就越低。對不同結(jié)晶器斷面的“混合式”連鑄來說，新鮮鋼水會優(yōu)先流人通鋼量大、斷面大的結(jié)晶器,從而造成鋼流在中間包內(nèi)高度和斷面上的不均勻。這種情況下，穿包壁式測溫系統(tǒng)能夠充分體現(xiàn)出它的優(yōu)越性。因?yàn)樗鼫y量的是所處位置的溫度(如中間包出水口附近)。這一優(yōu)點(diǎn)直到現(xiàn)在仍未被廣泛認(rèn)識到(或沒能測量出)。我們不僅可以利用它避免結(jié)晶器漏鋼,還能夠優(yōu)化連鑄拉速。位于美國的阿賽勒米塔爾集團(tuán)的一個全流程煉鋼車間采用這一新技術(shù)后,經(jīng)計(jì)算連鑄機(jī)的年產(chǎn)量增加了10萬t。
　　表1概括對比了這種測溫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和連續(xù)操作性。最高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有其自身的價值。雖然在單個連鑄機(jī)應(yīng)用中取得的成本節(jié)約可能無法證明這一點(diǎn),但在200t鋼包10爐連澆的情況下呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)則可充分說明這-.點(diǎn)。操作成本反應(yīng)在傳感器價格及其使用壽命的關(guān)系上。
 
5總結(jié)
　　現(xiàn)代化的熱電偶連續(xù)測溫系統(tǒng)在同時要求精度和經(jīng)濟(jì)性的今天已成為-種工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)。由于可重復(fù)使用帶來的較高經(jīng)濟(jì)效益及高靈敏度的正確測量,連續(xù)測溫系統(tǒng)已被應(yīng)用在許多連鑄機(jī)上。它們能夠滿足鑄機(jī)對自動化、安全性及產(chǎn)能最大化等方面的所有現(xiàn)代化要求。連續(xù)過程需要連續(xù)控制，而對分爐處理的煉鋼及精煉進(jìn)行點(diǎn)測溫則沒有問題。可視化的系統(tǒng)是在不斷發(fā)展的,但仍有這樣或那樣的問題有待解決。