專利名稱：一種連鑄結晶器保護渣液渣層厚度的測量裝置和方法
技術領域：
本發明屬于煉鋼領域，涉及一種連鑄結晶器保護渣液渣層厚度的測量裝置和方法。
背景技術：
連鑄結晶器保護渣是連鑄工藝過程必須的關鍵性材料，對鑄坯質量及連鑄工藝順行具有
非常重要和不可替代的作用。保護渣在連鑄生產過程中主要發揮如下作用絕熱保溫；隔絕
空氣，防止鋼水二次氧化；吸附鋼水夾雜，凈化鋼水；在結晶器壁和鋼水凝固殼之間形成渣
膜，減少拉坯阻力，防止凝固殼與結晶器壁粘連；填充凝固殼與結晶器壁之間的氣隙，改善
結晶器傳熱條件。加入到鋼水液面上的保護渣由于受到鋼水加熱而升溫，繼而熔化，再發生
分層，從上到下依次是粉渣層、燒結層和液渣層。液渣層的正常厚度為6~15咖，，液渣層太薄，
結晶器壁與凝固坯殼之間的渣膜達不到要求，易導致凝固殼與結晶器壁粘連，嚴重者發生粘
結漏鋼液渣層太厚，沿結晶器周邊形成的渣圈，會使彎月面液渣流入坯殼與銅壁之間的通
道堵死，使液渣不能順利流入，不能形成均勻渣膜，導致凝固殼厚度不均勻，在應力作用下
產生裂紋，嚴重者發生裂紋漏鋼。燒結層的正常厚度為5 10ram,太厚或太薄會影響液渣層厚
度。粉渣層正常厚度為5 10mm，粉渣層太薄，起不到保溫作用，粉渣層太厚，形成渣條增多，
嚴重時引起夾渣漏鋼。因此，在連鑄過程中控制合理的渣層結構，特別是不斷地形成具有一
定厚度和性能穩定且熔化均勻的液渣層是非常重要的。
目前在生產中測定液渣層厚度的方法有單絲法和雙絲法。單絲法將一根鐵絲插入結晶器
鋼水中，保持平穩，幾秒鐘后取出，觀察鐵絲表面顏色變化和粘渣情況，確定液渣層厚度。
雙絲法把一根鋼絲和銅絲(或鋁絲)綁在一起，插入結晶器液渣層中，由于液渣溫度髙于銅
(或鋁)熔點而低于鋼熔點，所以銅絲或鋁絲熔化，而鋼絲未熔，量出銅絲或鋁絲熔化的長
度即為液渣層厚度。這兩種檢測方法不僅增加了工人的勞動強度，而且由于檢測時人手的抖
動、結晶器振動、鋼水液面波動等原因，導致測量不準確，誤差較大，影響澆鋼工對結晶器
渣況的正確判斷，造成漏鋼事故的發生，影響澆鋼生產的順行。
發明內容
本發明的目的在于提供一種連鑄結晶器保護渣液渣層厚度的測量裝置和方法，解決單絲
3法和雙絲法測量不準確，誤差較大的問題，降低澆鋼工人的勞動強度，提高測量的準確率和效率。
一種連鑄結晶器保護渣液渣層厚度的測量裝置，包括兩根電導電極， 一套升降裝置以及—套數據采集和記錄裝置。其中，數據采集和記錄裝置包括一臺計算機和一個模數轉換設備:升降裝置由l步進電機，2鋼質懸臂，3固定臂夾緊裝置，4活動臂夾緊裝置，5電導電極，6支撐架，7絲杠組成。兩條鋼質懸臂2焊接在支撐架6上，兩根電導電極5經固定臂夾緊裝置3和活動臂夾緊裝置4分別固定在兩條鋼質懸臂2的端部，即分別為固定臂電導電極和活動臂電導電極步進電機帶動絲杠，絲杠再帶動活動臂電導電極做升降運動。
如上所述連鑄結晶器保護渣液渣層厚度的測量裝置，其特征是測量方法步驟如下
步驟l，在升降裝置的固定臂與活動臂上分別豎直裝上兩根相同的電導電極，將電源15、模數轉換設備8、計算機9、可變電阻10以及固定在支撐架6的懸臂2上的電導電極5按照圖2中電路進行連接；電極材料的電阻可以忽略。
步驟2,將固定臂電導電極插入鋼液中，活動臂電導電極懸于渣層上方。通過設定電機轉速v,使活動臂電導電極以一固定速度垂直渣層向下運動，并通過一臺計算機實時讀取并記錄兩電導電極之間渣層的電阻值R。
步驟3，當計算機讀取并記錄的電阻R值發生大幅度下降時，記錄該時刻tp此時活動臂電導電極所處的位置就是未熔保護渣層11和熔融的液渣層12之間的交接點處繼續使活動臂電導電極以上述的固定速度垂直于渣層向下運動，并在計算機讀取的電阻值R再次發生下降時，(兩次記錄的電阻值差一個數量級)，記錄該時刻t2，而此時活動臂電導電極就位于液渣層12和鋼液13的臨界點；當活動臂電導電極完全插入鋼液后，計算機自動讀取并給出電阻值兩次
發生突變的時間間隔"最后經過計算給出液渣層厚度5 = ^"。 (p為絲杠媒距)。
所述的電導電極材料均為MoSi2棒.所述的支撐架和懸臂由鋼材制成，固定臂夾緊裝置3和活動臂夾緊裝置4均由絕緣木制成，具有緊固與絕緣功能，可使兩根電導電極5相互平行且保持豎直狀態，又使電導電極5與鋼質懸臂2絕緣。
本發明中，只需將裝置的初始位置和條件調整設置好，其他數據讀取和處理結果則自動由計算機給出。測量過程中，計算機每隔ls讀取一次電導電極所測定的電阻信號，并設計程
序確定突變點，當本組實驗完成時，程序根據電阻值發生兩次突變的時間間隔"與提前設置
好的初始條件計算得出液渣層厚度值，經驗證，該裝置測量準確，效率髙，可降低工人的勞動強度，增大安全系數，進而提高鑄坯質量，該測量方法和裝置能自動進行測量，不僅降低了澆鋼工人的勞動強度，而且排除了人為干擾因素，大大提高了測量的準確率和效率。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
圖l為本發明連鑄結晶器保護渣液渣層厚度測量裝置的結構示意圖。
圖2為本發明連鑄結晶器保護渣液渣層厚度測量方法示意圖。
圖3為本發明實施過程中，電導電極所測定的電阻R值和測定時間t的曲線關系示意圖。圖中l步進電機，2鋼質懸臂，3固定臂夾緊裝置，4活動臂夾緊裝置，5電導電極，6支
撐架，7絲杠，8模數轉換設備，9計算機,.IO可變電阻，ll未熔保護渣層，12熔融的液渣層，
13鋼水，14結晶器，15電源。
具體實施例方式
在連鑄生產過程中，結晶器14內與鋼水13最接近的保護渣熔化為液渣，形成熔融的液渣層12,液渣層12以上為未熔保護渣層11;研究表明，未熔保護渣層ll熔化不完全，電離出的離子數少，電阻大，通常能達到幾百甚至幾兆歐姆，液渣層12完全熔化，幾乎完全電離，電阻很小，通常為幾歐姆到幾十歐姆，而鋼液13—般被視為導體，電阻為零點幾歐姆；由于渣層之間以及渣與鋼水之間的電阻不同，因此可以選用電阻率非常小的電導電極材料來測量液渣層的厚度。
本發明的具體實施步驟是
如圖l所示，為實施本發明的裝置的結構示意圖。此裝置為一套升降裝置，包括步進電機
1、支撐架6以及焊接在支撐架6上的兩條鋼質懸臂2 (—條固定臂， 一條活動臂)；在進行測量前，先將兩根電導電極5經夾緊裝^3和4分別固定在兩條鋼質懸臂2的端部，即分別為固定臂電導電極和活動臂電導電極夾緊裝置3和4均由絕緣木制成，具有緊固與絕緣功能，可使兩根電導電極5相互平行且保持豎直狀態，又使電導電極5與鋼質懸臂2絕緣。兩根電導電極材料均為長500mm，直徑4m邁的MoSi2棒。
圖2為本發明的測量方法示意圖。首先，將電源15、模數轉換設備8、計算機9、可變電阻10以及固定在支撐架6的懸臂2上的電導電極5按照圖中電路進行連接；連接好之后，再將固定臂電導電極插入鋼液中，活動臂電導電極懸于渣層上方，通過設定電機轉速v，使活動臂電導電極以一固定速度垂直渣層向下運動，并通過一臺計算機實時讀取并記錄兩電導電極之間渣層的電阻值R;當計算機讀取并記錄的電阻R值發生大幅度下降時，記錄該時刻h,此時活動臂電導電極所處的位置就是未熔保護渣層11和熔融的液渣層12之間的交接點處繼續使活動臂電導電極以上述的固定速度垂直于渣層向下運動，并在計算機讀取的電阻值R再次發生下降
5時，(兩次記錄的電阻值差一個數量級)，記錄該時刻t2,而此時活動臂電導電極就位于液渣層
12和鋼液13的臨界點當活動臂電導電極完全插入鋼液后，計算機自動讀取并給出電阻值兩
次發生突變的時間間隔"6),最后經過計算給出液渣層厚度5 = ^"。 (p為絲杠7
螺距)
圖3給出了本發明實施過程中，電導電極5所測定的電阻值R和測定時間t的曲線關系示意圖。當活動臂電導電極到達未熔保護渣層ll時，由于未熔保護渣層ll熔化不完全，電離出的離子數少，電阻大，測得的電阻值大約為RK活動臂電導電極繼續垂直于渣層向下運動，當其到達未熔保護渣層11和熔融的液渣層12之間的交接點處時，液渣層12完全熔化，幾乎完全電離，電阻很小，電阻驟降為R2，記錄該時刻為11;活動臂電導電極繼續向下運動，當其位于液渣層12和鋼液13的臨界點時，而鋼液13—般被視為導體，電阻非常小，因此電阻繼續下降，降為R3，記錄該時刻為b;當活動臂電導電極完全插入鋼液后，計算機自動讀取并給出電P且值
兩次發生突變的時間間隔Af (" = '2-'0，最后經過計算給出液渣層厚度^-"HP"。 (p為絲杠7嫘距)
本發明中，只需將裝置的初始位置和條件調整設置好，其他數據讀取和處理結果則自動由計算機給出。經驗證，該裝置測量準確，效率髙，可降低工人的勞動強度，增大安全系數，進而提高鑄坯質量。
權利要求
1.一種連鑄結晶器保護渣液渣層厚度的測量裝置，其特征包括兩根電導電極，一套升降裝置以及一套數據采集和記錄裝置；其中數據采集和記錄裝置包括一臺計算機和一個模數轉換設備升降裝置由步進電機(1)、鋼質懸臂(2)、固定臂夾緊裝置(3)、活動臂夾緊裝置(4)、電導電極(5)、支撐架(6)、絲杠(7)組成；兩條鋼質懸臂(2)焊接在支撐架(6)上，兩根電導電極(5)經固定臂夾緊裝置(3)和活動臂夾緊裝置(4)分別固定在兩條鋼質懸臂(2)的端部，即分別為固定臂電導電極和活動臂電導電極；步進電機帶動絲杠，絲杠再帶動活動臂電導電極做升降運動。
2. 如權利要求l所述一種連鑄結晶器保護渣液渣層厚度的測量裝置，其特征是所述的電 導電極材料均為MoSi2棒；所述的支撐架和懸臂由鋼材制成，固定臂夾緊裝置(3)和活動臂 夾緊裝置(4)均由絕緣木制成，具有緊固與絕緣功能，能使兩根電導電極(5)相互平行且 保持豎直狀態，又使電導電極(5)與鋼質懸臂(2)絕緣。
3. 如權利要求l所述連鑄結晶器保護渣液渣層厚度的測量裝置，其特征是測量方法步驟 如下1) 、在升降裝置的固定臂與活動臂上分別豎直裝上兩根相同的電導電極，連接電源(15)、 模數轉換設備(8)、計算機(9)、可變電阻(10)以及固定在支撐架(6)的懸臂(2)上的 電導電極(5);忽略電極材料的電阻2) 、將固定臂電導電極插入鋼液中，活動臂電導電極懸于渣層上方；通過設定電機轉速v, 使活動臂電導電極以一固定速度垂直渣層向下運動，并通過一臺計算機實時讀取并記錄兩電導電極之間渣層的電阻值R:3) 、當計算機讀取并記錄的電阻R值發生大幅度下降時，記錄該時刻ti,此時活動臂電導電極所處的位置就是未熔保護渣層(11)和熔融的液渣層(12)之間的交接點處；繼續使 活動臂電導電極以上述的固定速度垂直于渣層向下運動，并在計算機讀取的電阻值R再次發 生下降時，兩次記錄的電阻值差一個數量級，記錄該時刻t2，而此時活動臂電導電極就位于 液渣層(12)和鋼液(13)的臨界點當活動臂電導電極完全插入鋼液后，計算機自動讀取并給出電阻值兩次發生突變的時間間隔&， " = /2一^,最后經過計算給出液渣層厚度tf = v^A/; p為絲杠螺距。
全文摘要
本發明屬于煉鋼領域，涉及一種連鑄結晶器保護渣液渣層厚度的測量裝置和方法。測量裝置，包括兩根電導電極，一套升降裝置以及一套數據采集和記錄裝置。其中，數據采集和記錄裝置包括一臺計算機和一個模數轉換設備升降裝置由1步進電機，2鋼質懸臂，3固定臂夾緊裝置，4活動臂夾緊裝置，5電導電極，6支撐架，7絲杠組成。測量過程中，計算機每隔1s讀取一次電導電極所測定的電阻信號，并設計程序確定突變點，當本組實驗完成時，程序根據電阻值發生兩次突變的時間間隔ΔT與提前設置好的初始條件計算得出液渣層厚度值，經驗證，該裝置測量準確，效率高，可降低工人的勞動強度，增大安全系數，進而提高鑄坯質量。
文檔編號G01B7/02GK101666614SQ20091018056
公開日2010年3月10日 申請日期2009年10月20日 優先權日2009年10月20日
發明者娜 尹, 張炯明, 偉 王, 趙紫峰 申請人:北京科技大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
