连续测温技术在邯钢薄板坯连铸机上的应用和改进

[摘 要]中间包连续测温系统是近年来发展的一项新技术，可以取代传统的热电偶点测方式，不仅提高了测温系统的精度，减轻了工人的劳动强度，更重要的是实现了中间包钢水温度的实时监控，避免了测温过程带来的钢水氧化和耐材侵蚀等不利影响，连续测温系统的实现及优化更为后续的二冷配水优化及工艺过程控制提供了可能。为提高系统可靠性及使用寿命和测温精度，对安装设备进行了改进。通过对比，连续测温的优点进一步显现，经济效益也得以提高。

[关键词]中间包 连续测温 薄板坯连铸 设备改进

中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）45-0256-01

前言：我厂有两台薄板坯连铸机，全都引进自德国西马克公司。从我厂1999年投产开始，一直采用热电偶式的人工测温方式，当时所浇注的为SPHCZ，SS400等一般钢种，再加上当时效益好，坯子质量问题一直没有受到重视。随着薄板连铸机的增多，客户对质量问题要求越来越高，浇铸的钢种也增加了很多品种钢，例如310L、QSTE系列等，对坯子质量有很高的要求。人工方式的测温已经不能满足我厂的要求，所以在2013年引进了连续测温系统，质量问题得到明显改善，纵裂边裂等缺陷降低10%，经济效益明显，每年节省成本数万元。但是随着连续测温的使用，以及我厂对中间包等设备的不断改进，问题也越来越多，例如对测温精度的要求更高，更换测温管方法笨拙，测温管寿命一直得不到提高等。所以决定对连续测温系统进行改进，以其适应我厂的要求。

一 采用连续测温技术的优点

连铸工艺过程有很多主要参数，中包钢水温度就是其中重要一项。它对提高铸坯质量和减少漏钢事故有着重要作用，二冷水配比和浇注速度也要根据中包钢水温度进行调节。现在大部分钢厂采用的是热电偶人工测温，即每隔8-10分钟对中包钢水温度进行一次测量。但是这种方式有很大的缺陷和局限性：

1.1热电偶的质量、个体差异、测温的位置以及插入深度对测温结果有很大影响。

1.2受测温方式的影响，只能体现某一时刻的局部温度，对于温度变化不敏感。

1.3测温过程热电偶与钢水接触，不仅会使钢水局部裸漏、从而造成二次氧化、污染钢水，并会对耐材侵蚀产生不利影响；同时测温过程飞溅出来的钢、渣容易造成人员烫伤，存在安全隐患。

中间包连续测温技术就能很好的弥补这些不足：能动态反映中包钢水温度的变化，有效指导二冷水、浇注速度等连铸工艺参数的设定和优化，从而可以有效地提高铸坯质量、减少生产事故，有利于进一步降低成本。薄板坯连铸机拉速高、凝固速度快，二冷水配比调节范围大，客观上需要更为准确及时的钢水温度来进行工艺的优化控制。

二 连续测温装置的改进

2.1其它厂的经验和问题。从已经投入连续测温系统的宝钢、首钢、鞍钢等厂来看，已经在优化生产，安全生产，经济效益方面取得了很大成功。包括：中间包的烘烤温度精确控制，提高了开浇成功率，减少煤气等介质的浪费，减少了生产准备时间，减少了钢水的二次氧化。而它们现在普遍存在的问题是：测温管的使用寿命短，更换麻烦，测温管倾斜导致的测温精度低。

2.2我厂的安装限制及特殊性。由于我厂中间包烘烤站和中间包盖的设计，无法再为连续测温系统提供额外的安装位置，需要在烘烤结束后才能放入连续测温系统的保护套管；另外，受现场布置限制，最终设计为四个中包车各安装一套独立的测温装置。为方便操作，测温装置需安装在空间较大的地方。对于在使用过程中出现的问题在以后的改进时遵循了三大基本原则： 保证人员安全、保证测温的精度、设备的安装和改进简便、可靠。

三 连续测温装置的安装

3.1连续测温系统结构以及测温原理：系统由测温管、测温探头、信号处理器、大屏幕显示器等组成。原理：测温管插入到中间包钢水下300mm左右，测温管底部发出的光信号传到探测器，再由探测器里的光学系统进行处理。光电转换器再将处理过的光信号转换成电信号，再传到信号处理器进行处理，即根据红外辐射理论计算出中间包钢水温度。通过通讯接口将温度传至大屏幕显示器，同时显示器输出标准信号进入主控室

3.2安装位置选取。中包包盖有四个孔。其中一个安装塞棒，这个孔接近结晶器温度。紧挨着另一个孔接近实际的浇铸温度，并且更接近工人操作台，方便对连续测温装置的操作，所以用来安装测温管。连续测温投入后，覆盖剂的加入方法就要随之改变，由以前的从塞棒侧加入改成从大包长水口处加入，以免造成对测温管的损坏。

3.3铰链机械臂。由摇杆、链条、旋转臂组成。通过摇杆可以自由升降测温管，使测温管插入一定深度，旋转臂可以自由旋转测温管。如果在浇注过程中测温管损坏，可以通过摇杆把测温管从中间包升起来，然后通过旋转臂转到合适位置进行更换，方便省力还又安全。但在使用一段时间后，出现了较多问题：用摇杆升起测温管时出现多次链条打滑现象，经研究后对链条安装的位置进行了改变，问题得到了很好的解决；还有旋转臂来回摆动的现象也影响了测温的精度，为此后来设计了固定螺栓，当旋转到合适位置后，拧紧螺栓，使旋转臂固定在一个平面上。

3.4托盘，在投入使用初期，使用十来个小时就已经变形，寿命短。为此进行了改进，设计了空心的铁容器，里面可以反复填充耐火材料多次，这样就大大的延长了托盘寿命。托盘和测温管之间以前用铁丝进行固定，但是在钢水的冲刷下，测温管容易晃动，对精度有很大影响。为此我们设计了固定销，使测温管保持不动，提高了测温精度，并且测温管插入深度可以改变，从而提高测温管寿命。

3.5测温装置通过气体冷却，使用初期都是测温管放进钢水前打开冷却气，浇铸结束测温管旋转出来后关闭冷却气。如果在开浇之前一旦忘了开冷却气，或在浇注结束后测温装置还未完全冷却时就已经关了冷却气，由于温度过高容易烧坏测温探头。为避免这一情况发生，设计了冷却气自动调节阀和控制开关，保持冷却气总阀常开，通过和信号处理器的链接，根据探头温度自动调节冷却气流量的大小，增加了对装置的保护。

四 测温精度分析

通过一段时间的使用，对连续测温与人工测温进行了温度对比。钢种有SPHC（图1），SS400（图2），使用效果如下所示：

从以上曲线图我们可以看出：在同一时间内，连续测温记录的温度与人工测温的温度接近，测量精度较高。从我国一些钢厂所做的实验可以知道，只要连续测温和人工测温的位置及插入深度一样，两者之间的温差很小。连续测温系统检测到的中包温度为中包钢液面下300mm处的钢水温度，而热电偶测温的位置为中包钢液面下200mm处，因此连续测温系统检测到的中包温度数据相对较高，能更稳定、准确反映中包钢水温度情况。

五 结语

连续测温系统投入使用后设备运行稳定，为连铸生产过程提供了更为稳定、可靠和及时的钢水温度数据，为连铸机的稳定运行提供了可靠的保证，同时也为下一步进一步优化和改进各项工艺、设备参数提供了新的方法。根据初步投入使用的情况，我厂广大技术人员与生产厂家密切合作，做了大量优化和改进工作，针对目前的使用现状，下一步计划进一步改进保温套管的材质、提高使用寿命，减少浇次中间更换套管的次数，进一步提高设备运行稳定型同时降低成本。

参考文献

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[3] 张贺全，黑体空腔式中间包钢水连续测温技术的实践与应用[J]中国高新技术企业 2010（10）15～18.