用于连铸操作的热电偶连续测温系统

1前言
　　从查尔斯.达尔文的《物种起源》中我们知道,只有最强、最快、最具抵抗力等的物种才能在进化链中生存下来。这一理论是否也适用于智能最高的直立人,我们仍不得而知。但当看到近年来由于全球气候快速变化造成的风暴、洪水、沙漠扩大化等正在威胁着人类生存时，我们也许会有些疑惑。那么在冶金界的情况又如何呢?直到60年代早期，有经验的工头仍在用肉眼观察的方法,从钢焰的颜色判断钢水温度,从钢花的形状判断碳含量。现在这种冶金专家几乎已从钢厂逐渐消失了,他们的卓越知识已不再需要。时光已将他们带走,并代之以一种新的偶像,一种称之为传感技术的新偶像。在连铸操作中,人类专家和一次性测温热电偶已被抛弃，取而代之的是测量正确且成本效益好的连续传感器。为生产更好的钢材让我们来看看各种热电偶连续测温系统。
2顶部插入型
　　这种连续测温热电偶集成本、适应性和功能优势于一体,这使它在今天成为一种标准的连续测温装置。它完全独立于连铸操作,测量正确且稳定性好,可在不同浇次间重复使用,寿命长,一般可达24h。对大多数连铸机的使用来说非常经济。由于有黑色耐火材料保护管,抗热冲击性非常好,可在不进行预热的情况下将测温探头直接插人钢水。图1所示是一个典型的应用实例及这种传感器的结构示意图。通常用中包架或预固定装置来插人和存放传感器,见图2。
 
 
3Contilance(连续测温枪)型
　　连续测温装置的--项新发明是轻型连续传感系统。它是第一个真正意义上的可移动.系统。连续测温枪的魅力在以下几方面:
●通用性:这种测温枪的使用方法实质上与传统的点测温方法相同;
●可移动性:可将连续测温枪移动到任何地方;
●使用方便:测温枪可弯曲,能够伸人固定式测温装置难以伸人的地方;
●温度响应快;
●投资成本低;
●维护简便且费用低;
●与点测温和重型连续测温装置相比操作安全性提高。
　　图3是浸人式测温枪的应用示例。
 
　　该系统最适用于连浇时间短的铸机。空冷式枪体可自行定位，即使中间包内钢水液位发生变化也能随之产生浮动,从而确保插人深度恒定在最佳值，避免因插人过深或过浅造成的读数不稳定。
枪体支撑系统在线可调,适应性好,能满足现场的特定要求。
4穿包壁型
　　从中间包壁或包底插人连续测温热电偶已经是一种旧方式但仍然采用,只要使用得当仍有很大应用潜力并能给用户带来效益。图4是其安装方法。本节介绍了工业应用中.的一种新方法，即对中间包下水口附近的钢.水进行正确的实时连续测温。
 
　　该测温系统包括一个一次性探头、一个可重复使用的墙体模块以及相应仪器硬件。一次性探头每个浇次更换一次,而墙体模块则在整个中间包炉役内固定在中包上。这使得系统的测量温度与中间包内的钢水一致。.图5显示了在一个典型中包浇次过程中整个耐火衬截面上测得的温度。CasTemp及其墙体模块由“专门耐材”制成，比周围标准的中间包衬材料耐火程度更高。
 
　　位于ljmuidenCorus的CasTemp系统使用经验显示,这种研制的系统能够满足工厂的测温需求,而且还具有下述优点:
●中间包测温系统的传感器测量中包下水口附近的钢水温度;
●可以测量中间包预热温度的传感器;
●测温系统满足连铸投资最小化、节省操作人员工作强度及确保安全;
●采用该测温系统时对现场的改造最小;
●浇注过程中可在90s内得到正确的温度信号;
●测温系统的电缆联接区域有水冷壁保护,使所受损坏最小化,并延长了使用寿命。
　　传感器测温点应尽可能地靠近中间包下水口,使测得的温度与中间包内钢水温度一致。
 
　　图6所示是传感器在连铸前和连浇12h后的情况。可看到传感器的侵蚀很小,而且传感器周围中间包壁喷涂层几乎未受到侵蚀。
　　CasTemp并不是新的测温方法。在理想条件下,它和顶部插人式连续测温系统及浸人式测温系统一样。它的全部优点在于,能够消除人为误报并对钢水温度在中间包三维空间内都是均匀的这一假设进行修正。这种“穿包壁型"系统非常简单，而且在中包钢水预热期、开浇时和钢包换包期间都可做到即时、完全正确的测量。从图7中可看到,Cas-Temp传感器测得的连续温度趋势线,显示在钢包换包前30min内有冻钢的危险而中间的蓝线可看出浸人式点测温结果(粉色方块)则很难预报这一危险。液相线温度(平稳段)在连铸结束时的冻钢点。该系统没有维护、手动操作和更换方面的问题。
 
　　这些特点使穿包壁型测温系统可应用于许多种类的连铸机，特别是高拉速铸机和用一个中间包连浇不同断面多流铸坯的情况。无论是不同结晶器断面的“混合式”连铸，还是高拉速连铸(如薄板坯连铸)，都不能将中间包视为理想状态的温度均匀的冶金容器。在高拉速下,从钢包长水口流出的钢水流速越快,钢流通过中间包流人结晶器的位置就越低。对不同结晶器断面的“混合式”连铸来说，新鲜钢水会优先流人通钢量大、断面大的结晶器,从而造成钢流在中间包内高度和断面上的不均匀。这种情况下，穿包壁式测温系统能够充分体现出它的优越性。因为它测量的是所处位置的温度(如中间包出水口附近)。这一优点直到现在仍未被广泛认识到(或没能测量出)。我们不仅可以利用它避免结晶器漏钢,还能够优化连铸拉速。位于美国的阿赛勒米塔尔集团的一个全流程炼钢车间采用这一新技术后,经计算连铸机的年产量增加了10万t。
　　表1概括对比了这种测温系统的经济性和连续操作性。最高技术标准有其自身的价值。虽然在单个连铸机应用中取得的成本节约可能无法证明这一点,但在200t钢包10炉连浇的情况下呈现的数据则可充分说明这-.点。操作成本反应在传感器价格及其使用寿命的关系上。
 
5总结
　　现代化的热电偶连续测温系统在同时要求精度和经济性的今天已成为-种工业化标准。由于可重复使用带来的较高经济效益及高灵敏度的正确测量,连续测温系统已被应用在许多连铸机上。它们能够满足铸机对自动化、安全性及产能最大化等方面的所有现代化要求。连续过程需要连续控制，而对分炉处理的炼钢及精炼进行点测温则没有问题。可视化的系统是在不断发展的,但仍有这样或那样的问题有待解决。