用于連鑄操作的熱電偶連續測溫系統

1前言
　　從查爾斯.達爾文的《物種起源》中我們知道,只有最強、最快、最具抵抗力等的物種才能在進化鏈中生存下來。這一理論是否也適用于智能最高的直立人,我們仍不得而知。但當看到近年來由于全球氣候快速變化造成的風暴、洪水、沙漠擴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，有經驗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。現在這種冶金專家幾乎已從鋼廠逐漸消失了,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的新偶像。在連鑄操作中,人類專家和一次性測溫熱電偶已被拋棄，取而代之的是測量正確且成本效益好的連續傳感器。為生產更好的鋼材讓我們來看看各種熱電偶連續測溫系統。
2頂部插入型
　　這種連續測溫熱電偶集成本、適應性和功能優勢于一體,這使它在今天成為一種標準的連續測溫裝置。它完全獨立于連鑄操作,測量正確且穩定性好,可在不同澆次間重復使用,壽命長,一般可達24h。對大多數連鑄機的使用來說非常經濟。由于有黑色耐火材料保護管,抗熱沖擊性非常好,可在不進行預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用實例及這種傳感器的結構示意圖。通常用中包架或預固定裝置來插人和存放傳感器,見圖2。
 
 
3Contilance(連續測溫槍)型
　　連續測溫裝置的--項新發明是輕型連續傳感系統。它是第一個真正意義上的可移動.系統。連續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質上與傳統的點測溫方法相同;
●可移動性:可將連續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;
●溫度響應快;
●投資成本低;
●維護簡便且費用低;
●與點測溫和重型連續測溫裝置相比操作安全性提高。
　　圖3是浸人式測溫槍的應用示例。
 
　　該系統最適用于連澆時間短的鑄機。空冷式槍體可自行定位，即使中間包內鋼水液位發生變化也能隨之產生浮動,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不穩定。
槍體支撐系統在線可調,適應性好,能滿足現場的特定要求。
4穿包壁型
　　從中間包壁或包底插人連續測溫熱電偶已經是一種舊方式但仍然采用,只要使用得當仍有很大應用潛力并能給用戶帶來效益。圖4是其安裝方法。本節介紹了工業應用中.的一種新方法，即對中間包下水口附近的鋼.水進行正確的實時連續測溫。
 
　　該測溫系統包括一個一次性探頭、一個可重復使用的墻體模塊以及相應儀器硬件。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固定在中包上。這使得系統的測量溫度與中間包內的鋼水一致。.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，比周圍標準的中間包襯材料耐火程度更高。
 
　　位于ljmuidenCorus的CasTemp系統使用經驗顯示,這種研制的系統能夠滿足工廠的測溫需求,而且還具有下述優點:
●中間包測溫系統的傳感器測量中包下水口附近的鋼水溫度;
●可以測量中間包預熱溫度的傳感器;
●測溫系統滿足連鑄投資最小化、節省操作人員工作強度及確保安全;
●采用該測溫系統時對現場的改造最小;
●澆注過程中可在90s內得到正確的溫度信號;
●測溫系統的電纜聯接區域有水冷壁保護,使所受損壞最小化,并延長了使用壽命。
　　傳感器測溫點應盡可能地靠近中間包下水口,使測得的溫度與中間包內鋼水溫度一致。
 
　　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測溫系統及浸人式測溫系統一樣。它的全部優點在于,能夠消除人為誤報并對鋼水溫度在中間包三維空間內都是均勻的這一假設進行修正。這種“穿包壁型"系統非常簡單，而且在中包鋼水預熱期、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傳感器測得的連續溫度趨勢線,顯示在鋼包換包前30min內有凍鋼的危險而中間的藍線可看出浸人式點測溫結果(粉色方塊)則很難預報這一危險。液相線溫度(平穩段)在連鑄結束時的凍鋼點。該系統沒有維護、手動操作和更換方面的問題。
 
　　這些特點使穿包壁型測溫系統可應用于許多種類的連鑄機，特別是高拉速鑄機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晶器的位置就越低。對不同結晶器斷面的“混合式”連鑄來說，新鮮鋼水會優先流人通鋼量大、斷面大的結晶器,從而造成鋼流在中間包內高度和斷面上的不均勻。這種情況下，穿包壁式測溫系統能夠充分體現出它的優越性。因為它測量的是所處位置的溫度(如中間包出水口附近)。這一優點直到現在仍未被廣泛認識到(或沒能測量出)。我們不僅可以利用它避免結晶器漏鋼,還能夠優化連鑄拉速。位于美國的阿賽勒米塔爾集團的一個全流程煉鋼車間采用這一新技術后,經計算連鑄機的年產量增加了10萬t。
　　表1概括對比了這種測溫系統的經濟性和連續操作性。最高技術標準有其自身的價值。雖然在單個連鑄機應用中取得的成本節約可能無法證明這一點,但在200t鋼包10爐連澆的情況下呈現的數據則可充分說明這-.點。操作成本反應在傳感器價格及其使用壽命的關系上。
 
5總結
　　現代化的熱電偶連續測溫系統在同時要求精度和經濟性的今天已成為-種工業化標準。由于可重復使用帶來的較高經濟效益及高靈敏度的正確測量,連續測溫系統已被應用在許多連鑄機上。它們能夠滿足鑄機對自動化、安全性及產能最大化等方面的所有現代化要求。連續過程需要連續控制，而對分爐處理的煉鋼及精煉進行點測溫則沒有問題。可視化的系統是在不斷發展的,但仍有這樣或那樣的問題有待解決。