[發明專利]基于潤濕性的結晶器保護渣液渣層厚度測試裝置及方法

有效

• 申請號: 202110407214.0
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113084102B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 文光華;蔣文波;王哲;陳富杭;唐萍
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B22D2/00
• 分類號: B22D2/00;B22D11/111;B22D11/18
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李曉兵

本發明涉及一種基于潤濕性的結晶器保護渣液渣層厚度測試裝置及方法，主要包括測量裝置和基于潤濕性的測量絲，所述測量絲通過所述測量裝置插入連鑄結晶器保護渣渣層，測量絲是并排設置的第一金屬絲和第二金屬絲，第一金屬絲的全部長度或一段長度上設置有表面涂層，所述表面涂層對液渣潤濕性好于所述第二金屬絲根據所述測量絲對鋼、渣間潤濕性差異反映出燒結層/液渣層/鋼液界面，從而獲得液渣層厚度。采用本發明的保護渣液渣層厚度測試裝置及方法，操作簡便，誤差小，測試效率高，并且可同時獲得保護渣液渣層和保護渣渣層總厚度信息。

技術領域

本發明涉及鋼鐵冶煉工藝技術領域，涉及一種結晶器保護渣液渣層厚度測試裝置和測試方法，尤其是基于潤濕性的結晶器保護渣液渣層厚度測試裝置及測試方法。

背景技術

在鋼鐵生產領域中，連鑄作為鋼液的主要成形工藝，對鋼產量和質量有重要影響。為保證連鑄過程的順行和改善鑄坯表面質量，生產中采用結晶器保護渣。保護渣加入結晶器后，在鋼液縱向傳熱作用下燒結并熔化，自上而下形成粉渣層-燒結層-液渣層，主要起隔熱保溫、防止鋼液二次氧化以及吸收鋼液中夾雜物的作用；液渣經彎月面流入坯殼與結晶器壁間，在銅壁冷卻作用下由內至外形成液渣膜-固體渣膜，控制鑄坯潤滑與橫向傳熱。其中，液渣層厚度對保護渣功能的實現有重要影響。若液渣層太薄，鑄坯與結晶器壁間無法形成足夠厚度的渣膜，容易導致粘結漏鋼事故的發生；另外隨著鋼液面波動，液渣層不能有效隔絕鋼液避免卷渣，引起鑄坯表面夾渣等缺陷。若液渣層太厚，結晶器壁容易形成大渣圈，堵塞彎月面液渣流動通道，不能形成均勻穩定的渣膜，在應力作用下產生裂紋甚至裂紋漏鋼。綜上所述，在連鑄過程中控制合理的渣層結構，特別是維持具有適宜厚度的液渣層是非常重要的，因而對液渣層厚度的精確檢測和控制也顯得尤為關鍵。

目前，液渣層厚度的測量方法根據測量原理可分為四種。(1)溫差法：利用保護渣燒結層、液渣層以及鋼液間溫度差，采用金屬絲、銅絲、鋁絲進行測量。由于金屬絲間熔點存在差異，各自的熔化狀態不同，故可根據它們的長度差計算渣層厚度。這種方法最為關鍵的問題在于保護渣各層間溫度并非保持不變，而是存在一定的溫度梯度，金屬絲熔化的位置并不能真實反映各層間界面的位置，故該方法實際測量過程中誤差較大。(2)電極法：將兩根MoSi₂棒電極以一定速率插入保護渣渣層中，根據兩次電阻值發生突變的時間間隔計算液渣層厚度。此方法能快速反應保護渣結構變化，但測試結果受MoSi₂棒粘渣粘鋼、電氣和噪音等因素影響。(3)碳濃度檢測法：將一根碳濃度傳感器插入保護渣層中，實時傳輸結晶器內碳濃度信息至計算機中，根據碳濃度最大值位置與首次出現鋼液中碳含量濃度值的位置間距計算液渣層厚度。該方法一定程度上減少了人工誤差，然而結果受富碳層厚度、傳感器插入速度以及響應頻率等因素影響。(4)熱流密度計算法：根據結晶器振動時燒結層/液渣層/鋼液界面的熱流密度波動，通過AR模型計算熱流密度的頻率-功率圖譜和液渣層厚度。該方法自動化程度較高并且可實時獲得液渣層厚度信息，然而需要在結晶器上安裝大量熱電偶，對現有設備進行改造，不利于大規模推廣。鑒于上述方法存在界面不準確、測量誤差大、效率低等缺陷，亟需開發一種新的結晶器保護渣液渣層厚度測試裝置及測試方法。

發明內容

針對現有技術的所述不足，本發明的主要目的是提供一種基于潤濕性的結晶器保護渣液渣層厚度測試方法，以解決現有技術中液渣層厚度測量誤差大、效率低的技術問題；第二目的在于提供一種保護渣液渣層厚度的測試裝置。

為了解決所述技術問題，本發明提出的基于潤濕性的結晶器保護渣液渣層厚度測試裝置和方法，主要包括測量裝置和基于潤濕性的測量絲，所述測量絲通過所述測量裝置插入連鑄結晶器保護渣渣層，通過所述測量絲對鋼、渣間潤濕性差異反映出燒結層/液渣層/鋼液界面，從而獲得液渣層厚度。

優選地，所述測量裝置包括手柄、伸縮桿、測量桿、帶孔擋渣板、計時器。

優選地，所述測量絲由一根金屬絲和一根有表面涂層的金屬絲構成。

優選地，所述金屬絲熔點高于結晶器鋼液溫度。