CN102207364A - 一种测量结晶器内保护渣厚度分布的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量结晶器内保护渣厚度分布的装置和方法，主要由三脚架、金属杆、小金属杆、夹子和测量板组成；三脚架可沿竖直方向伸缩；金属杆水平固定在三脚架的顶端且可水平伸缩；金属杆末端设置垂直弯曲的三个小金属杆；各小金属杆末端设置夹子；各夹子在测量时夹持测量板。测量时通过三脚架的垂直升降功能和金属杆的水平伸缩功能将用夹子固定在三个小金属杆上的测量板垂直放于钢液中2～20秒之后取出，然后通过测量板上各层金属板的厚度差和铝板上黑色部分的高度来确定保护渣各层的厚度分布情况。本装置和方法操作非常稳定，可以避免操作人员手抖和结晶器振动对测量结果的负面影响，其结果更可靠更能反映保护渣各层的分布规律。

Description

一种测量结晶器内保护渣厚度分布的装置和方法

技术领域

本发明涉及钢的连铸技术领域，特别涉及连铸结晶器内保护渣渣层厚度分布的测量方法及装置。

背景技术

在现代连续铸钢过程中，钢液通常会通过浸入式水口持续不断的注入结晶器内。在结晶器内的钢液表面，又必须连续的添加保护渣。连铸结晶器保护渣是一种以硅酸盐为基的并含有多种熔剂和骨架材料的功能性材料，在结晶器内发挥着绝热保温、防止钢液氧化、控制传热、润滑铸坯以及吸收夹杂物等五大基本作用。保护渣的应用和发展是推动连铸技术进步、保证连铸工艺顺行及铸坯质量的关键性材料。

保护渣加入结晶器内与钢液面接触之后，会不断的熔化并形成三层结构，从下往上依次为液渣层、烧结层和粉渣层。在浇注时，保护渣的液渣层会顺着弯月面流至结晶器和坯壳之间，起着控制传热和润滑坯壳的作用。如果液渣层过薄，流入坯壳与结晶器之间的液渣量就比较少，可能导致传热不佳或者粘结漏钢等问题；如果液渣层过厚，又会使得弯月面附近结渣圈增多，不利于液渣的流入，同时还会影响铸坯表面平整度。保护渣的烧结层处于粉渣层和液渣层之间，并随着液渣层的消耗不断熔化成液渣。保护渣的粉渣层在液面的最上层，起着隔热保温的作用，并随着时间的推移逐渐转化为烧结层。保护渣三层结构的厚度分布极大的影响着其五大冶金作用的发挥，并直接影响了连铸坯质量和连铸工艺的顺行。因此，在实际过程中，不仅要通过成分调整来控制保护渣各层结构的厚度，还要准确的测量结晶器液面的保护渣各层厚度分布，尤其是液渣层厚度分布。

现有技术条件下，测量保护渣液渣层的厚度主要是根据钢液和液渣的熔点不同这一物理特性，由操作人员将熔点不同的铁丝和铜丝固定在一起之后插入结晶器内，铁丝遇钢水熔化，铜丝熔点较低，遇钢水和液态保护渣均会熔化，因此铁丝的长度减去铜丝的长度即为液渣层厚度。这一方法主要存在两个弊端：其一，由于实际操作中是相关人员直接将丝插入结晶器内，操作人员手的抖动和结晶器的振动对测量结果都会有影响，使得测量结果不够准确可靠，同时还会使操作人员承受高温的炙烤；其二，更重要的是，以两根固定在一起的丝去测量液渣层厚度随机性和偶然性较大，容易漏掉一些重要的位置，很难准确的得到结晶器内液渣层的厚度分布规律。并且，液渣层在钢水液面也是存在一定的波动，同一点的厚度也是会不断发生变化的，因此，单个点的数据并不可靠。

在申请号为200810011985.2的中国专利中，公开了一种由把手、密度板和多根探针组成的测量保护渣厚度的装置，所述探针采用铁丝制成，所述密度板由木板等绝热材料构成，其上分布有多根探针，所述把手采用铁片和木条等不易燃材料制成，与密度板相连。测量时由操作人员握住把手将探针插入结晶器液面下并迅速取出，根据各探针的色泽和挂渣情况判断保护渣各层厚度分布。由于液渣层和烧结层在铁丝上的界限并不清晰，因此这种方法读数误差通常较大，同时，又因为操作人员手抖和结晶器振动等因素的负面影响，这种方法的测试结果并不十分可靠。并且，由多根分散的探针测得的各点的保护渣厚度，并不能可靠的反应保护渣的实际厚度分布情况，因为保护渣厚度较为特殊的点并不一定包含在测量点之内。在另一个申请号为200610028520.9的中国专利中，由三根熔点不同的丝来代替单根铁丝进行测量。测量时由操作人员手持Y型架将两组或多组由三种不同熔点的金属丝组成的探头插入结晶器液面内并迅速取出，然后根据各不同熔点的丝的长度来计算保护渣各层的厚度。这种方法测量值的读数更为准确，但是并没有消除操作人员手抖和结晶器振动等负面因素的影响，测量时也可能遗漏一些重要的点，因此也不能准确可靠的反正结晶器内一个面上保护渣的分布情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述问题提供一种有效减少测量误差、操作简单、测量点全面且稳定可靠的测量结晶器内保护渣厚度分布的装置和方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种测量结晶器内保护渣厚度分布的装置，主要由三脚架、金属杆、小金属杆、夹子和测量板组成；其特征在于：三脚架可沿竖直方向伸缩；金属杆水平固定在三脚架的顶端且可水平伸缩；金属杆末端设置垂直弯曲的三个小金属杆；各小金属杆末端设置夹子；各夹子在测量时夹持测量板。

按上述技术方案，所述金属杆与三脚架顶端的升降杆固定在一起，并呈90°夹角；三脚架可通过控制把手和升降杆进行垂直升降调节。

按上述技术方案，金属杆水平伸缩末端与三个垂直弯曲的小金属杆的水平端相连；三个小金属杆大小相同，沿金属杆的水平伸缩方向呈三叉分布，各小金属杆的竖直末端在同一水平线上。

按上述技术方案，垂直弯曲的小金属杆的竖直末端分别与夹子相连，夹子可沿竖直方向旋转；以保证测量板方向垂直；

按上述技术方案，测量板由面积相等厚度为0.2～5mm的钢板、铜板和铝板粘合而成，测量板的高度为30mm～300mm，宽度不超过所测量结晶器的断面宽度；测量时测量板夹在夹子上，并保持方向垂直向下；

按上述技术方案，所述测量板分别由熔点为1520℃的钢板、熔点为1083℃的铜板和熔点为660℃的铝板粘合而成。

采用上述装置测量结晶器内保护渣各层厚度分布的方法，其步骤为：

(1)将三脚架固定在结晶器附近，并在三脚架的支架上压上重物，以保证三脚架可以支撑起水平伸缩金属杆和测量板的重量；

(2)根据需要将一定长度的测量板夹在三根小金属杆末端的夹子上，并调整夹子角度，使测量板垂直向下；

(3)调节三脚架的高度，使测量板下端在结晶器顶端以上；

(4)调节水平伸缩杆，将测量板送至要测量液渣厚度的部位的上方；

(5)降低三脚架上垂直杆的高度，使测量板插入结晶器液面以下，直至接触到钢液的位置，并稳定2～20秒；

(6)将三脚架上垂直杆的位置升高，将测量板从结晶器内拉出，并调节水平伸缩杆，将测量板取下；

(7)根据保护渣各层的融化温度确定各渣层厚度分布情况：测量板上的钢板高度减去铜板高度即为液渣层厚度分布，铜板高度减去铝板高度即为烧结层厚度分布，铝板上的黑色部分高度即为粉渣层厚度分布。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)测量时采用升降架操作，具有一定的稳定性，同时可以很好的避免测量装置与结晶器振动部分的接触，完全消除了操作人员手抖和结晶器振动给测量结果带来的误差。

(2)用高度可调的测量板来测量保护渣的厚度，不仅可以准确测量某一点的渣层厚度，也可以得到一个截面的渣层厚度分布曲线，其结果更可靠更能反映保护渣各层的厚度分布规律。

(3)该装置和方法可以简单、可靠的测量出结晶器内保护渣的液渣层、烧结层和粉渣层厚度，并根据需要得到结晶器内横向上保护渣各层的厚度分布曲线，为保护渣的调配和现场操作提供参考和依据。

附图说明

图1是测量装置的示意图；

图2是测量板的示意图。

图3是结晶器内钢液和保护渣的各层结构示意图。

图中，1-可伸缩三脚架，2-控制把手，3-升降杆，4-金属杆，5-小金属杆，6-夹子，7-测量板，8-结晶器，9-钢板，10-铜板，11-铝板，12-粉渣层，13-烧结层，14-液渣层，15-钢液。

具体实施方式

下面结合附图1-3进一步说明本发明的装置和方法。

如图1、2和3所示，一种测量结晶器内保护渣厚度分布的装置，主要包括三脚架1、金属杆4、小金属杆5、夹子6和测量板7组成。所述三脚架1可垂直伸缩，上面有调节起降的控制把手2和升降杆3。所述金属杆4与升降杆3固定在一起，二者呈90°夹角，金属杆4可作水平伸缩。金属杆4的另一端与三根小金属杆5相连。所述小金属杆5垂直弯曲，水平端与金属杆4相连，垂直端与夹子6相连。所述夹子6具有较强的夹持力，并能沿垂直方向前后各旋转90°。

所述测量板7由面积相等厚度为0.2～5mm的钢板9、铜板10和铝板11粘合组成，测量板7在测量时被夹在三个夹子6上，并保持方向垂直向下。测量板7的高度为30mm～300mm，宽度不超过所测量结晶器的断面宽度，具体值根据测量需要而定。由于采用高度可调的测量板来测量，因此可以采集到一个面上保护渣各层的分布数据，其结果更可靠更能反映保护渣各层的分布规律。

在测量结晶器内保护渣厚度时，先将三脚架1固定在结晶器8附近，并在三脚架1的支架上压上重物，以防止其倾倒。通过三脚架1上的控制把手2将升降杆3升至最高，并通过控制把手2进行固定。然后将测量板7夹在夹子6上，并使测量板7保持垂直。再调节金属杆4的长度，使测量板7伸至结晶器8上方要测量保护渣厚度的部位。随后，调节控制把手2来降低升降杆3，使测量板插入结晶器8液面以下30mm～60mm，并在停留2～20秒钟之后通过调节控制把手2将测量板7升至结晶器顶端以上，然后通过水平金属杆4的缩短来取下测量板7。

上述测量板7由熔点为1520℃的钢板9、熔点为1083℃的铜板10和熔点为660℃的铝板11组合而成，结晶器8内从上往下分别为粉渣层12、烧结层13、液渣层14和钢液15。测量板7插入结晶器8内的钢液面以下时，钢板9遇钢液15熔化，铜板10遇到液渣14熔化，铝板11遇到烧结层13后熔化。因此，测量板7上钢板9的高度减去铜板10的高度即为液渣层14的厚度分布，铜板10的高度减去铝板11的高度即为烧结层13的厚度分布，铝板11上的黑色部分即为粉渣层12的厚度分布。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，依本发明所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种测量结晶器内保护渣厚度分布的装置，主要由三脚架、金属杆、小金属杆、夹子和测量板组成；其特征在于：三脚架可沿竖直方向伸缩；金属杆水平固定在三脚架的顶端且可水平伸缩；金属杆末端设置垂直弯曲的三个小金属杆；各小金属杆末端设置夹子；各夹子在测量时夹持测量板。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述金属杆与三脚架顶端的升降杆固定在一起，并呈90°夹角；三脚架可通过控制把手和升降杆进行垂直升降调节。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于金属杆水平伸缩末端与三个垂直弯曲的小金属杆的水平端相连；三个小金属杆大小相同，沿金属杆的水平伸缩方向呈三叉分布，各小金属杆的竖直末端在同一水平线上。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于垂直弯曲的小金属杆的竖直末端分别与夹子相连，夹子可沿竖直方向旋转。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于测量板由面积相等厚度为0.2～5mm的钢板、铜板和铝板粘合而成，测量板的高度为30mm～300mm，宽度不超过所测量结晶器的断面宽度；测量时测量板夹在夹子上，并保持方向垂直向下。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述测量板分别由熔点为1520℃的钢板、熔点为1083℃的铜板和熔点为660℃的铝板粘合而成。

7.利用权利要求1-6之一所述的装置测量结晶器内保护渣各层厚度分布的方法，其步骤为：

(1)将三脚架固定在结晶器附近，并在三脚架的支架上压上重物，以保证三脚架可以支撑起水平伸缩金属杆和测量板的重量；

(2)根据需要将一定长度的测量板夹在三根小金属杆末端的夹子上，并调整夹子角度，使测量板垂直向下；

(3)调节三脚架的高度，使测量板下端在结晶器顶端以上；

(4)调节水平伸缩杆，将测量板送至要测量液渣厚度的部位的上方；

(5)降低三脚架上垂直杆的高度，使测量板插入结晶器液面以下，直至接触到钢液的位置，并稳定2～20秒；

(6)将三脚架上垂直杆的位置升高，将测量板从结晶器内拉出，并调节水平伸缩杆，将测量板取下；

(7)根据保护渣各层的融化温度确定各渣层厚度分布情况：测量板上的钢板高度减去铜板高度即为液渣层厚度分布，铜板高度减去铝板高度即为烧结层厚度分布，铝板上的黑色部分高度即为粉渣层厚度分布。

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