CN105499520A - 钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量装置和测量方法，该测量装置包括下平面板、上平面板、多根铁钉或铁丝、多根铝丝、至少两个螺栓以及至少两个Z字形支架；可以得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势、液渣层上液面波形变化趋势以及液渣层厚度变化趋势，既可以是二维竖直平面内的变化趋势，也可以是三维立体面内的变化趋势，实现了对钢水连铸结晶器内液体液面波形趋势进行在线测量，可直观的描述出结晶器内液体的流动行为，为优化连铸工艺参数提供了参考数据，进而提高了板坯质量；且该测量装置制作简单，成本低廉，操作简单，没有任何危险性。

Description

钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量装置和测量方法

技术领域

本发明涉及钢水连铸设备技术领域，尤其是涉及一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量装置和测量方法。

背景技术

随着钢铁市场竞争愈来愈激烈，客户对钢铁企业的产品质量要求愈来愈苛刻，尤其在当前板材市场明显供大于求的现状下，客户对钢板的表面质量、内部质量均提出了不同层次的要求，已经超出了国标所界定的质量标准，并逐步形成了“客户的要求就是标准”的规则，质量缺陷已不再被客户所接受。

钢铁行业用于连续铸钢的结晶器，是钢水凝固的初始环节。结晶器内钢水流场的稳定性将直接影响初生坯壳的均匀性，是连铸板坯表面质量控制的关键环节，特别是连铸板坯表面纵裂纹的控制。同时，如果结晶器内钢水上表面波动较大时，钢水卷渣的几率将增大，将导致连铸板坯表面或皮下夹渣缺陷，是钢板表面夹杂、内部分层、探伤不合等质量问题的缺陷源。

为了进一步提高结晶器内钢水流场的稳定性，需要对结晶器内的液体液面波形趋势进行在线实时检测，包括钢水上液面波形趋势以及液渣层上液面波形趋势，然后根据该工具的测量结果，判断出结晶器内钢水表面流动行为稳定与否、结晶器钢水表面液渣层厚度的均匀性，进而适当调整浸入式水口的浸入深度，优化浸入式水口的内腔、侧孔、底孔倾角等工艺参数，同时可指导特定浸入式水口工艺尺寸下的最佳匹配拉速。但是，目前实际生产中尚未有对钢水上液面波形趋势以及液渣层上液面波形趋势进行高效检测的装置和方法。

因此，如何实现对钢水连铸结晶器内钢水上液面波形趋势进行在线测量，为优化连铸工艺参数提供参考数据，进而提高板坯质量是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量装置，该测量装置能够对钢水连铸结晶器内钢水上液面波形趋势进行在线测量，为优化连铸工艺参数提供参考数据，进而提高板坯质量。本发明的另外一个目的是提供一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量方法。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量装置，包括下平面板、上平面板、多根铁钉或铁丝、至少两个螺栓以及至少两个Z字形支架；

所述下平面板上设置有至少一列用于穿入固定所述铁钉或铁丝的第一通孔，且每列所述第一通孔的孔心连线均与所述下平面板的长度方向平行，每根所述铁钉或铁丝的顶端均设置有弯钩，每根所述铁钉或铁丝穿入所述第一通孔后通过其上的所述弯钩搭接在所述下平面板的上表面上，所有所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的长度相等，且所有所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的长度满足使得其下端浸入所述结晶器内钢水上液面以下，每个所述第一通孔均穿入有所述铁钉或铁丝，所述上平面板通过所述螺栓对接固定在所述下平面板的上表面上以用于紧固所述弯钩防止所述铁钉或铁丝松动或脱落，至少两个所述Z字形支架通过所述螺栓固定在所述上平面板和所述下平面板之间，且至少两个所述Z字形支架设置于所述下平面板长度方向的两侧以用于将所述测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上。

优选的，还包括多根铝丝；

所述下平面板上设置有至少一列用于穿入固定所述铝丝的第二通孔，且每列所述第二通孔的孔心连线均与所述下平面板的长度方向平行，每根所述铝丝的顶端均设置有弯钩，每根所述铝丝穿入所述第二通孔后通过其上的所述弯钩搭接在所述下平面板的上表面上，所有所述铝丝的露出所述下平面板的部分的长度相等，且所有所述铝丝的露出所述下平面板的部分的长度满足使得其下端浸入所述结晶器内液渣层上液面以下，每个所述第二通孔均穿入有所述铝丝，所述上平面板通过所述螺栓对接固定在所述下平面板的上表面上以用于紧固所述弯钩防止所述铝丝松动或脱落。

优选的，每个所述第一通孔均穿入有至少两根所述铁钉或铁丝。

优选的，每个所述第二通孔均穿入有至少两根所述铝丝。

优选的，每个所述第一通孔均穿入有至少两根所述铁钉或铁丝和至少两根所述铝丝，每个所述第二通孔均穿入有至少两根所述铁钉或铁丝和至少两根所述铝丝，且所有所述铝丝的露出所述下平面板的部分的长度与所有所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的长度相等。

本发明还提供一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量方法，包括以下步骤：

1)使用上述一项所述的测量装置，利用所述Z字形支架将所述测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上，控制所述下平面板处于水平状态，使得全部的所述铁钉或铁丝的下端浸入结晶器内的钢水上液面以下，然后保持所述测量装置固定不动一定时间，然后从结晶器内的液体中提出所述测量装置；

2)用尺子测量每根所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的残余长度，利用原有每根所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的长度减去其被钢水热蚀后得到残余长度，得到每根所述铁钉或铁丝的热蚀长度；

3)利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根所述铁钉或铁丝的热蚀长度数据，得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势：当所述下平面板设置有一列所述第一通孔时，得到平行于所述下平面板长度方向二维竖直面内的钢水上液面波形变化趋势；当所述下平面板设置有至少两列所述第一通孔时，得到三维立体面内的钢水上液面波形变化趋势。

本发明还提供一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量方法，包括以下步骤：

1)使用上述一项所述的测量装置，利用所述Z字形支架将所述测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上，控制所述下平面板处于水平状态，使得全部的所述铁钉或铁丝的下端浸入结晶器内的钢水上液面以下，且使得全部的所述铝丝的下端浸入所述结晶器内液渣层上液面以下，然后保持所述测量装置固定不动一定时间，然后从结晶器内的液体中提出所述测量装置；

2)用尺子测量每根所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的残余长度，利用原有每根所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的长度减去其被钢水热蚀后得到残余长度，得到每根所述铁钉或铁丝的热蚀长度；

用尺子测量每根所述铝丝的露出所述下平面板的部分的残余长度，利用原有每根所述铝丝的露出所述下平面板的部分的长度减去其被钢水和液渣层热蚀后得到残余长度，得到每根所述铝丝的热蚀长度；

3)利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根所述铁钉或铁丝的热蚀长度数据，得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势：当所述下平面板设置有一列所述第一通孔时，得到平行于所述下平面板长度方向二维竖直面内的钢水上液面波形变化趋势；当所述下平面板设置有至少两列所述第一通孔时，得到三维立体面内的钢水上液面波形变化趋势；

利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根所述铝丝的热蚀长度数据，得到结晶器内液渣层上液面波形变化趋势：当所述下平面板设置有一列所述第二通孔时，得到平行于所述下平面板长度方向二维竖直面内的液渣层上液面波形变化趋势；当所述下平面板设置有至少两列所述第二通孔时，得到三维立体面内的液渣层上液面波形变化趋势。

本发明还提供一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量方法，包括以下步骤：

1)使用上述一项所述的测量装置，利用所述Z字形支架将所述测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上，控制所述下平面板处于水平状态，使得全部的所述铁钉或铁丝的下端浸入结晶器内的钢水上液面以下，且使得全部的所述铝丝的下端浸入所述结晶器内液渣层上液面以下，然后保持所述测量装置固定不动一定时间，然后从结晶器内的液体中提出所述测量装置；

2)用尺子测量每根所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的残余长度，利用原有每根所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的长度减去其被钢水热蚀后得到残余长度，得到每根所述铁钉或铁丝的热蚀长度；

用尺子测量每根所述铝丝的露出所述下平面板的部分的残余长度，利用原有每根所述铝丝的露出所述下平面板的部分的长度减去其被钢水和液渣层热蚀后得到残余长度，得到每根所述铝丝的热蚀长度；

利用每根所述铝丝的热蚀长度减去同一个所述第一通孔或第二通孔内的所述铁钉或铁丝的热蚀长度得到该所述第一通孔或第二通孔对应处的液渣层的厚度；

3)利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根所述铁钉或铁丝的热蚀长度数据，得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势：当所述下平面板设置有一列所述第一通孔或第二通孔时，得到平行于所述下平面板长度方向二维竖直面内的钢水上液面波形变化趋势；当所述下平面板设置有至少一列所述第一通孔和至少一列所述第二通孔时，得到三维立体面内的钢水上液面波形变化趋势；

利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根所述铝丝的热蚀长度数据，得到结晶器内液渣层上液面波形变化趋势：当所述下平面板设置有一列所述第一通孔或第二通孔时，得到平行于所述下平面板长度方向二维竖直面内的液渣层上液面波形变化趋势；当所述下平面板设置有至少一列所述第一通孔和至少一列所述第二通孔时，得到三维立体面内的液渣层上液面波形变化趋势；

利用数据处理软件处理步骤2)得到的每个所述第一通孔或第二通孔对应处的液渣层的厚度数据，得到结晶器内液渣层厚度变化趋势：当所述下平面板设置有一列所述第一通孔或第二通孔时，得到平行于所述下平面板长度方向二维竖直面内的液渣层厚度变化趋势；当所述下平面板设置有至少一列所述第一通孔和至少一列所述第二通孔时，得到三维立体面内的液渣层上液面波形变化趋势。

与现有技术相比，一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量装置以及相应的测量方法，该测量装置包括下平面板、上平面板、多根铁钉或铁丝、多根铝丝、至少两个螺栓以及至少两个Z字形支架；本发明提供的测量装置包括若干根等长的铁钉或铁丝，由于铁钉或铁丝的熔点约为1535℃，而钢水上表面温度约为1500℃，当将铁钉或铁丝的下端浸没在钢水上液面以下后，铁钉或铁丝的下端会被高温钢水热侵蚀掉，然后利用原有每根所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的长度减去其被钢水热蚀后得到残余长度，得到每根所述铁钉或铁丝的热蚀长度，经过数据处理得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势；本发明提供的测量装置还包括若干根等长的铝丝，由于铝丝的熔点约为660℃，而保护渣熔点约为1100-1200℃，当将铝丝的下端浸没在液渣层上液面以下后，铝丝的下端会被高温钢水和液渣层热侵蚀掉，然后利用原有每根所述铝丝的露出所述下平面板的部分的长度减去其被钢水和液渣层热蚀后得到残余长度，得到每根所述铝丝的热蚀长度，经过数据处理得到结晶器内液渣层上液面波形变化趋势；当第一通孔和第二通孔同时包含铁钉或铁丝和铝丝时，利用每根所述铝丝的热蚀长度减去同一个所述第一通孔或第二通孔内的所述铁钉或铁丝的热蚀长度得到该所述第一通孔或第二通孔对应处的液渣层的厚度，经数据处理得到结晶器内液渣层厚度变化趋势。综上，利用本发明提供的测量装置和测量方法，可以得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势、结晶器内液渣层上液面波形变化趋势以及结晶器内液渣层厚度变化趋势，既可以是二维竖直平面内的变化趋势，也可以是三维立体面内的变化趋势，实现了对钢水连铸结晶器内液体液面波形趋势进行在线测量，包括钢水上液面波形趋势和液渣层上液面波形趋势，可直观的描述出结晶器内液体的流动行为，为优化连铸工艺参数提供了参考数据，方便判断出结晶器内钢水表面流动行为稳定与否、结晶器钢水表面液渣层厚度的均匀性，进而适当调整浸入式水口的浸入深度，优化浸入式水口的内腔、侧孔、底孔倾角等工艺参数，同时可指导特定浸入式水口工艺尺寸下的最佳匹配拉速，为改善连铸板坯质量提供指导性意见，进而提高了板坯质量；且该测量装置制作简单，成本低廉，操作简单，没有任何危险性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的测量装置的主视结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为实施例1中钢水连铸结晶器内液体液面波形的变化趋势；

图4为实施例2中钢水连铸结晶器内液体液面波形的变化趋势。

图中：1下平面板，2上平面板，3Z字形支架，4铁钉或铁丝，5铝丝，6提手，7螺栓。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”，可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征的正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1～图2，图1为本发明实施例提供的测量装置的主视结构示意图；图2为图1的左视图。

本发明提供了一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量装置，包括下平面板1、上平面板2、多根铁钉或铁丝4、至少两个螺栓7以及至少两个Z字形支架3；

下平面板1上设置有至少一列用于穿入固定铁钉或铁丝4的第一通孔，且每列第一通孔的孔心连线均与下平面板1的长度方向平行，每根铁钉或铁丝4的顶端均设置有弯钩，每根铁钉或铁丝4穿入第一通孔后通过其上的弯钩搭接在下平面板1的上表面上，所有铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度相等，且所有铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度满足使得其下端浸入结晶器内钢水上液面以下，每个第一通孔均穿入有铁钉或铁丝4，上平面板2通过螺栓7对接固定在下平面板1的上表面上以用于紧固弯钩防止铁钉或铁丝4松动或脱落，至少两个Z字形支架3通过螺栓7固定在上平面板2和下平面板1之间，且至少两个Z字形支架3设置于下平面板1长度方向的两侧以用于将测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上。

在本发明的一个实施例中，本发明提供的测量装置还包括多根铝丝5；下平面板1上设置有至少一列用于穿入固定铝丝5的第二通孔，且每列第二通孔的孔心连线均与下平面板1的长度方向平行，每根铝丝5的顶端均设置有弯钩，每根铝丝5穿入第二通孔后通过其上的弯钩搭接在下平面板1的上表面上，所有铝丝5的露出下平面板1的部分的长度相等，且所有铝丝5的露出下平面板1的部分的长度满足使得其下端浸入结晶器内液渣层上液面以下，每个第二通孔均穿入有铝丝5，上平面板2通过螺栓7对接固定在下平面板1的上表面上以用于紧固弯钩防止铝丝5松动或脱落。

为了提高所测数据的精度，在本发明的一个实施例中，每个第一通孔均穿入有至少两根铁钉或铁丝4。至少两根铁钉或铁丝4会产生至少两个热蚀长度数据，至少两个数据可以用数据处理方法预处理下，得到真实性更高、更能代表该点处钢水上液面波形的数据，然后再将该数据作为原始的热蚀长度数据供数据处理软件处理。

为了提高所测数据的精度，在本发明的一个实施例中，每个第二通孔均穿入有至少两根铝丝5。至少两根铝丝5会产生至少两个热蚀长度数据，至少两个数据可以用数据处理方法预处理下，得到真实性更高、更能代表该点处液渣层上液面波形的数据，然后再将该数据作为原始的热蚀长度数据供数据处理软件处理。

为了获得某点处的液渣层的厚度数据，在本发明的一个实施例中，每个第一通孔均穿入有至少两根铁钉或铁丝4和至少两根铝丝5，每个第二通孔均穿入有至少两根铁钉或铁丝4和至少两根铝丝5，且所有铝丝5的露出下平面板1的部分的长度与所有铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度相等。

优选的，本发明中，下平面板1和上平面板2均为木板，分别为下木板和上木板。优选的，在上平面板2的上表面上还设置有方便提拿测量装置的提手6。

本发明还提供了一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量方法，包括以下步骤：

1)使用上述的其中一个测量装置，该测量装置包括下平面板1、上平面板2、多根铁钉或铁丝4、至少两个螺栓7以及至少两个Z字形支架3；下平面板1上设置有至少一列用于穿入固定铁钉或铁丝4的第一通孔，且每列第一通孔的孔心连线均与下平面板1的长度方向平行，每根铁钉或铁丝4的顶端均设置有弯钩，每根铁钉或铁丝4穿入第一通孔后通过其上的弯钩搭接在下平面板1的上表面上，所有铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度相等，且所有铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度满足使得其下端浸入结晶器内钢水上液面以下，每个第一通孔均穿入有铁钉或铁丝4，上平面板2通过螺栓7对接固定在下平面板1的上表面上以用于紧固弯钩防止铁钉或铁丝4松动或脱落，至少两个Z字形支架3通过螺栓7固定在上平面板2和下平面板1之间，且至少两个Z字形支架3设置于下平面板1长度方向的两侧以用于将测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上；

利用Z字形支架3将测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上，控制下平面板1处于水平状态，使得全部的铁钉或铁丝4的下端浸入结晶器内的钢水上液面以下，然后保持测量装置固定不动一定时间，然后从结晶器内的液体中提出测量装置；

2)用尺子测量每根铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的残余长度，利用原有每根铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度减去其被钢水热蚀后得到残余长度，得到每根铁钉或铁丝4的热蚀长度；

3)利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根铁钉或铁丝4的热蚀长度数据，得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势：当下平面板1设置有一列第一通孔时，得到平行于下平面板1长度方向二维竖直面内的钢水上液面波形变化趋势；当下平面板1设置有至少两列第一通孔时，得到三维立体面内的钢水上液面波形变化趋势。

本发明还提供了一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量方法，包括以下步骤：

1)使用上述的其中一个测量装置，该测量装置包括下平面板1、上平面板2、多根铁钉或铁丝4、至少两个螺栓7以及至少两个Z字形支架3；下平面板1上设置有至少一列用于穿入固定铁钉或铁丝4的第一通孔，且每列第一通孔的孔心连线均与下平面板1的长度方向平行，每根铁钉或铁丝4的顶端均设置有弯钩，每根铁钉或铁丝4穿入第一通孔后通过其上的弯钩搭接在下平面板1的上表面上，所有铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度相等，且所有铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度满足使得其下端浸入结晶器内钢水上液面以下，每个第一通孔均穿入有铁钉或铁丝4，上平面板2通过螺栓7对接固定在下平面板1的上表面上以用于紧固弯钩防止铁钉或铁丝4松动或脱落，至少两个Z字形支架3通过螺栓7固定在上平面板2和下平面板1之间，且至少两个Z字形支架3设置于下平面板1长度方向的两侧以用于将测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上；该测量装置还包括多根铝丝5；下平面板1上设置有至少一列用于穿入固定铝丝5的第二通孔，且每列第二通孔的孔心连线均与下平面板1的长度方向平行，每根铝丝5的顶端均设置有弯钩，每根铝丝5穿入第二通孔后通过其上的弯钩搭接在下平面板1的上表面上，所有铝丝5的露出下平面板1的部分的长度相等，且所有铝丝5的露出下平面板1的部分的长度满足使得其下端浸入结晶器内液渣层上液面以下，每个第二通孔均穿入有铝丝5，上平面板2通过螺栓7对接固定在下平面板1的上表面上以用于紧固弯钩防止铝丝5松动或脱落；

利用Z字形支架3将测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上，控制下平面板1处于水平状态，使得全部的铁钉或铁丝4的下端浸入结晶器内的钢水上液面以下，且使得全部的铝丝5的下端浸入结晶器内液渣层上液面以下，然后保持测量装置固定不动一定时间，然后从结晶器内的液体中提出测量装置；

2)用尺子测量每根铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的残余长度，利用原有每根铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度减去其被钢水热蚀后得到残余长度，得到每根铁钉或铁丝4的热蚀长度；

用尺子测量每根铝丝5的露出下平面板1的部分的残余长度，利用原有每根铝丝5的露出下平面板1的部分的长度减去其被钢水和液渣层热蚀后得到残余长度，得到每根铝丝5的热蚀长度；

3)利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根铁钉或铁丝4的热蚀长度数据，得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势：当下平面板1设置有一列第一通孔时，得到平行于下平面板1长度方向二维竖直面内的钢水上液面波形变化趋势；当下平面板1设置有至少两列第一通孔时，得到三维立体面内的钢水上液面波形变化趋势；

利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根铝丝5的热蚀长度数据，得到结晶器内液渣层上液面波形变化趋势：当下平面板1设置有一列第二通孔时，得到平行于下平面板1长度方向二维竖直面内的液渣层上液面波形变化趋势；当下平面板1设置有至少两列第二通孔时，得到三维立体面内的液渣层上液面波形变化趋势。

本发明还提供了一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量方法，包括以下步骤：

1)使用上述的其中一个测量装置，该测量装置包括下平面板1、上平面板2、多根铁钉或铁丝4、至少两个螺栓7以及至少两个Z字形支架3；下平面板1上设置有至少一列用于穿入固定铁钉或铁丝4的第一通孔，且每列第一通孔的孔心连线均与下平面板1的长度方向平行，每根铁钉或铁丝4的顶端均设置有弯钩，每根铁钉或铁丝4穿入第一通孔后通过其上的弯钩搭接在下平面板1的上表面上，所有铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度相等，且所有铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度满足使得其下端浸入结晶器内钢水上液面以下，每个第一通孔均穿入有铁钉或铁丝4，上平面板2通过螺栓7对接固定在下平面板1的上表面上以用于紧固弯钩防止铁钉或铁丝4松动或脱落，至少两个Z字形支架3通过螺栓7固定在上平面板2和下平面板1之间，且至少两个Z字形支架3设置于下平面板1长度方向的两侧以用于将测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上；该测量装置还包括多根铝丝5；下平面板1上设置有至少一列用于穿入固定铝丝5的第二通孔，且每列第二通孔的孔心连线均与下平面板1的长度方向平行，每根铝丝5的顶端均设置有弯钩，每根铝丝5穿入第二通孔后通过其上的弯钩搭接在下平面板1的上表面上，所有铝丝5的露出下平面板1的部分的长度相等，且所有铝丝5的露出下平面板1的部分的长度满足使得其下端浸入结晶器内液渣层上液面以下，每个第二通孔均穿入有铝丝5，上平面板2通过螺栓7对接固定在下平面板1的上表面上以用于紧固弯钩防止铝丝5松动或脱落；且每个第一通孔均穿入有至少两根铁钉或铁丝4和至少两根铝丝5，每个第二通孔均穿入有至少两根铁钉或铁丝4和至少两根铝丝5，且所有铝丝5的露出下平面板1的部分的长度与所有铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度相等；

利用Z字形支架3将测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上，控制下平面板1处于水平状态，使得全部的铁钉或铁丝4的下端浸入结晶器内的钢水上液面以下，且使得全部的铝丝5的下端浸入结晶器内液渣层上液面以下，然后保持测量装置固定不动一定时间，然后从结晶器内的液体中提出测量装置；

2)用尺子测量每根铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的残余长度，利用原有每根铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度减去其被钢水热蚀后得到残余长度，得到每根铁钉或铁丝4的热蚀长度；

用尺子测量每根铝丝5的露出下平面板1的部分的残余长度，利用原有每根铝丝5的露出下平面板1的部分的长度减去其被钢水和液渣层热蚀后得到残余长度，得到每根铝丝5的热蚀长度；

利用每根铝丝5的热蚀长度减去同一个第一通孔或第二通孔内的铁钉或铁丝4的热蚀长度得到该第一通孔或第二通孔对应处的液渣层的厚度；

3)利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根铁钉或铁丝4的热蚀长度数据，得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势：当下平面板1设置有一列第一通孔或第二通孔时，得到平行于下平面板1长度方向二维竖直面内的钢水上液面波形变化趋势；当下平面板1设置有至少一列第一通孔和至少一列第二通孔时，得到三维立体面内的钢水上液面波形变化趋势；

利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根铝丝5的热蚀长度数据，得到结晶器内液渣层上液面波形变化趋势：当下平面板1设置有一列第一通孔或第二通孔时，得到平行于下平面板1长度方向二维竖直面内的液渣层上液面波形变化趋势；当下平面板1设置有至少一列第一通孔和至少一列第二通孔时，得到三维立体面内的液渣层上液面波形变化趋势；

利用数据处理软件处理步骤2)得到的每个第一通孔或第二通孔对应处的液渣层的厚度数据，得到结晶器内液渣层厚度变化趋势：当下平面板1设置有一列第一通孔或第二通孔时，得到平行于下平面板1长度方向二维竖直面内的液渣层厚度变化趋势；当下平面板1设置有至少一列第一通孔和至少一列第二通孔时，得到三维立体面内的液渣层上液面波形变化趋势。

本发明提供了一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量装置以及相应的测量方法，该测量装置包括下平面板1、上平面板2、多根铁钉或铁丝4、多根铝丝5、至少两个螺栓7以及至少两个Z字形支架3；本发明提供的测量装置包括若干根等长的铁钉或铁丝4，由于铁钉或铁丝4的熔点约为1535℃，而钢水上表面温度约为1500℃，当将铁钉或铁丝4的下端浸没在钢水上液面以下后，铁钉或铁丝4的下端会被高温钢水热侵蚀掉，然后利用原有每根铁钉或铁丝4的露出下平面板1的部分的长度减去其被钢水热蚀后得到残余长度，得到每根铁钉或铁丝4的热蚀长度，经过数据处理得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势；本发明提供的测量装置还包括若干根等长的铝丝5，由于铝丝5的熔点约为660℃，而保护渣熔点约为1100-1200℃，当将铝丝5的下端浸没在液渣层上液面以下后，铝丝5的下端会被高温钢水和液渣层热侵蚀掉，然后利用原有每根铝丝5的露出下平面板1的部分的长度减去其被钢水和液渣层热蚀后得到残余长度，得到每根铝丝5的热蚀长度，经过数据处理得到结晶器内液渣层上液面波形变化趋势；当第一通孔和第二通孔同时包含铁钉或铁丝4和铝丝5时，利用每根铝丝5的热蚀长度减去同一个第一通孔或第二通孔内的铁钉或铁丝4的热蚀长度得到该第一通孔或第二通孔对应处的液渣层的厚度，经数据处理得到结晶器内液渣层厚度变化趋势。综上，利用本发明提供的测量装置和测量方法，可以得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势、结晶器内液渣层上液面波形变化趋势以及结晶器内液渣层厚度变化趋势，既可以是二维竖直平面内的变化趋势，也可以是三维立体面内的变化趋势，实现了对钢水连铸结晶器内液体液面波形趋势进行在线测量，包括钢水上液面波形趋势和液渣层上液面波形趋势，可直观的描述出结晶器内液体的流动行为，为优化连铸工艺参数提供了参考数据，方便判断出结晶器内钢水表面流动行为稳定与否、结晶器钢水表面液渣层厚度的均匀性，进而适当调整浸入式水口的浸入深度，优化浸入式水口的内腔、侧孔、底孔倾角等工艺参数，同时可指导特定浸入式水口工艺尺寸下的最佳匹配拉速，为改善连铸板坯质量提供指导性意见，进而提高了板坯质量；且该测量装置制作简单，成本低廉，操作简单，没有任何危险性。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量装置和测量方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

连铸板坯浇注断面250×2000mm、结晶器液面距盖板上沿150mm。

1)使用上述的其中一个测量装置，该测量装置包括下木板、上木板、多根铁钉或铁丝4、多根铝丝5、两个螺栓7、四个Z字形支架3以及提手6；下木板上设置有一列第一通孔，每个第一通孔均穿入有三根铁钉或铁丝4和三根铝丝5，露出长度均为120mm，其中下木板和上木板的尺寸均为800×200×10mm；

浇注过程中，当拉速V＝1.10m/min、浸入式水口浸入深度H＝120mm时，通过提手6将测量工具放置于浸入式水口与窄边铜板之间，利用Z字形支架3将测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上，控制下木板处于水平状态，使得全部的铁钉或铁丝4的下端浸入结晶器内的钢水上液面以下，且使得全部的铝丝5的下端浸入结晶器内液渣层上液面以下，然后保持测量装置固定不动6s～8s，，然后通过提手6从结晶器内的液体中提出测量装置；

2)用尺子测量每根铁钉或铁丝4的露出下木板的部分的残余长度，利用原有每根铁钉或铁丝4的露出下木板的部分的长度减去其被钢水热蚀后得到残余长度，得到每根铁钉或铁丝4的热蚀长度；

用尺子测量每根铝丝5的露出下木板的部分的残余长度，利用原有每根铝丝5的露出下木板的部分的长度减去其被钢水和液渣层热蚀后得到残余长度，得到每根铝丝5的热蚀长度；

利用每根铝丝5的热蚀长度减去同一个第一通孔内的铁钉或铁丝4的热蚀长度得到该第一通孔对应处的液渣层的厚度；

3)利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根铁钉或铁丝4的热蚀长度数据，得到平行于下木板长度方向二维竖直面内的钢水上液面波形变化趋势，见图3(A)；

利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根铝丝5的热蚀长度数据，得到平行于下木板长度方向二维竖直面内的液渣层上液面波形变化趋势，见图3(B)；

利用数据处理软件处理步骤2)得到的每个第一通孔对应处的液渣层的厚度数据，得到平行于下木板长度方向二维竖直面内的液渣层厚度变化趋势。

由图3(A)以及图3(B)，可以得出：1)结晶器内存在轻微偏流现象，南侧钢流液面相对比北侧高(模拟数据与现场现象相吻合)；2)两窄边处波峰过高，翻动严重，极易发生卷渣现象(检查铸坯存在少量皮下夹渣缺陷)；2)拉速快，钢流流动速度快，钢水表面没有形成有规律的波峰、波谷现象，需适当降低拉速；3)浸入式水口侧孔设计偏小，导致钢流在水口出口处速度过快，需要对水口侧孔尺寸进行优化。

实施例2

连铸板坯浇注断面300×2200mm、结晶器液面距盖板上沿150mm。

1)使用上述的其中一个测量装置，该测量装置包括下木板、上木板、多根铁钉或铁丝4、多根铝丝5、两个螺栓7、四个Z字形支架3以及提手6；下木板上设置有一列第一通孔，每个第一通孔均穿入有三根铁钉或铁丝4和三根铝丝5，露出长度均为120mm，其中下木板和上木板的尺寸均为900×250×10mm；

浇注过程中，当拉速V＝0.90m/min、浸入式水口浸入深度H＝130mm时，通过提手6将测量工具放置于浸入式水口与窄边铜板之间，利用Z字形支架3将测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上，控制下木板处于水平状态，使得全部的铁钉或铁丝4的下端浸入结晶器内的钢水上液面以下，且使得全部的铝丝5的下端浸入结晶器内液渣层上液面以下，然后保持测量装置固定不动6s～8s，，然后通过提手6从结晶器内的液体中提出测量装置；

2)用尺子测量每根铁钉或铁丝4的露出下木板的部分的残余长度，利用原有每根铁钉或铁丝4的露出下木板的部分的长度减去其被钢水热蚀后得到残余长度，得到每根铁钉或铁丝4的热蚀长度；

用尺子测量每根铝丝5的露出下木板的部分的残余长度，利用原有每根铝丝5的露出下木板的部分的长度减去其被钢水和液渣层热蚀后得到残余长度，得到每根铝丝5的热蚀长度；

利用每根铝丝5的热蚀长度减去同一个第一通孔内的铁钉或铁丝4的热蚀长度得到该第一通孔对应处的液渣层的厚度；

3)利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根铁钉或铁丝4的热蚀长度数据，得到平行于下木板长度方向二维竖直面内的钢水上液面波形变化趋势，见图4(A)；

利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根铝丝5的热蚀长度数据，得到平行于下木板长度方向二维竖直面内的液渣层上液面波形变化趋势，见图4(B)；

利用数据处理软件处理步骤2)得到的每个第一通孔对应处的液渣层的厚度数据，得到平行于下木板长度方向二维竖直面内的液渣层厚度变化趋势。

由图4(A)以及图4(B)，可以得出：1)结晶器内存在偏流现象，南侧钢流液面相对比北侧高(模拟数据与现场现象相吻合)，说明SEN内腔设计尺寸偏大，钢流的相对充满程度欠缺，浸入式水口内钢流的流动轨迹在中包底部钢水逆时针旋涡的影响下，存在水口南侧出口处钢流偏大的现象；2)靠近浸入式水口周围存在波峰，1/4处波谷明显，靠近窄边处波峰较高，说明浸入深度偏小，应适当增加浸入深度；3)钢水波峰处液渣层较薄，波谷处液渣层相对较厚。

本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。

本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量装置，其特征在于，包括下平面板、上平面板、多根铁钉或铁丝、至少两个螺栓以及至少两个Z字形支架；

所述下平面板上设置有至少一列用于穿入固定所述铁钉或铁丝的第一通孔，且每列所述第一通孔的孔心连线均与所述下平面板的长度方向平行，每根所述铁钉或铁丝的顶端均设置有弯钩，每根所述铁钉或铁丝穿入所述第一通孔后通过其上的所述弯钩搭接在所述下平面板的上表面上，所有所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的长度相等，且所有所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的长度满足使得其下端浸入所述结晶器内钢水上液面以下，每个所述第一通孔均穿入有所述铁钉或铁丝，所述上平面板通过所述螺栓对接固定在所述下平面板的上表面上以用于紧固所述弯钩防止所述铁钉或铁丝松动或脱落，至少两个所述Z字形支架通过所述螺栓固定在所述上平面板和所述下平面板之间，且至少两个所述Z字形支架设置于所述下平面板长度方向的两侧以用于将所述测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括多根铝丝；

所述下平面板上设置有至少一列用于穿入固定所述铝丝的第二通孔，且每列所述第二通孔的孔心连线均与所述下平面板的长度方向平行，每根所述铝丝的顶端均设置有弯钩，每根所述铝丝穿入所述第二通孔后通过其上的所述弯钩搭接在所述下平面板的上表面上，所有所述铝丝的露出所述下平面板的部分的长度相等，且所有所述铝丝的露出所述下平面板的部分的长度满足使得其下端浸入所述结晶器内液渣层上液面以下，每个所述第二通孔均穿入有所述铝丝，所述上平面板通过所述螺栓对接固定在所述下平面板的上表面上以用于紧固所述弯钩防止所述铝丝松动或脱落。

3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，每个所述第一通孔均穿入有至少两根所述铁钉或铁丝。

4.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，每个所述第二通孔均穿入有至少两根所述铝丝。

5.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，每个所述第一通孔均穿入有至少两根所述铁钉或铁丝和至少两根所述铝丝，每个所述第二通孔均穿入有至少两根所述铁钉或铁丝和至少两根所述铝丝，且所有所述铝丝的露出所述下平面板的部分的长度与所有所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的长度相等。

6.一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)使用权利要求1所述的测量装置，利用所述Z字形支架将所述测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上，控制所述下平面板处于水平状态，使得全部的所述铁钉或铁丝的下端浸入结晶器内的钢水上液面以下，然后保持所述测量装置固定不动一定时间，然后从结晶器内的液体中提出所述测量装置；

2)用尺子测量每根所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的残余长度，利用原有每根所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的长度减去其被钢水热蚀后得到残余长度，得到每根所述铁钉或铁丝的热蚀长度；

3)利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根所述铁钉或铁丝的热蚀长度数据，得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势：当所述下平面板设置有一列所述第一通孔时，得到平行于所述下平面板长度方向二维竖直面内的钢水上液面波形变化趋势；当所述下平面板设置有至少两列所述第一通孔时，得到三维立体面内的钢水上液面波形变化趋势。

7.一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)使用权利要求2所述的测量装置，利用所述Z字形支架将所述测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上，控制所述下平面板处于水平状态，使得全部的所述铁钉或铁丝的下端浸入结晶器内的钢水上液面以下，且使得全部的所述铝丝的下端浸入所述结晶器内液渣层上液面以下，然后保持所述测量装置固定不动一定时间，然后从结晶器内的液体中提出所述测量装置；

2)用尺子测量每根所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的残余长度，利用原有每根所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的长度减去其被钢水热蚀后得到残余长度，得到每根所述铁钉或铁丝的热蚀长度；

用尺子测量每根所述铝丝的露出所述下平面板的部分的残余长度，利用原有每根所述铝丝的露出所述下平面板的部分的长度减去其被钢水和液渣层热蚀后得到残余长度，得到每根所述铝丝的热蚀长度；

3)利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根所述铁钉或铁丝的热蚀长度数据，得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势：当所述下平面板设置有一列所述第一通孔时，得到平行于所述下平面板长度方向二维竖直面内的钢水上液面波形变化趋势；当所述下平面板设置有至少两列所述第一通孔时，得到三维立体面内的钢水上液面波形变化趋势；

利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根所述铝丝的热蚀长度数据，得到结晶器内液渣层上液面波形变化趋势：当所述下平面板设置有一列所述第二通孔时，得到平行于所述下平面板长度方向二维竖直面内的液渣层上液面波形变化趋势；当所述下平面板设置有至少两列所述第二通孔时，得到三维立体面内的液渣层上液面波形变化趋势。

8.一种钢水连铸结晶器内液体液面波形的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)使用权利要求5所述的测量装置，利用所述Z字形支架将所述测量装置搭接在结晶器的长边铜板侧的盖板上，控制所述下平面板处于水平状态，使得全部的所述铁钉或铁丝的下端浸入结晶器内的钢水上液面以下，且使得全部的所述铝丝的下端浸入所述结晶器内液渣层上液面以下，然后保持所述测量装置固定不动一定时间，然后从结晶器内的液体中提出所述测量装置；

2)用尺子测量每根所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的残余长度，利用原有每根所述铁钉或铁丝的露出所述下平面板的部分的长度减去其被钢水热蚀后得到残余长度，得到每根所述铁钉或铁丝的热蚀长度；

用尺子测量每根所述铝丝的露出所述下平面板的部分的残余长度，利用原有每根所述铝丝的露出所述下平面板的部分的长度减去其被钢水和液渣层热蚀后得到残余长度，得到每根所述铝丝的热蚀长度；

利用每根所述铝丝的热蚀长度减去同一个所述第一通孔或第二通孔内的所述铁钉或铁丝的热蚀长度得到该所述第一通孔或第二通孔对应处的液渣层的厚度；

3)利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根所述铁钉或铁丝的热蚀长度数据，得到结晶器内钢水上液面波形变化趋势：当所述下平面板设置有一列所述第一通孔或第二通孔时，得到平行于所述下平面板长度方向二维竖直面内的钢水上液面波形变化趋势；当所述下平面板设置有至少一列所述第一通孔和至少一列所述第二通孔时，得到三维立体面内的钢水上液面波形变化趋势；

利用数据处理软件处理步骤2)得到的每根所述铝丝的热蚀长度数据，得到结晶器内液渣层上液面波形变化趋势：当所述下平面板设置有一列所述第一通孔或第二通孔时，得到平行于所述下平面板长度方向二维竖直面内的液渣层上液面波形变化趋势；当所述下平面板设置有至少一列所述第一通孔和至少一列所述第二通孔时，得到三维立体面内的液渣层上液面波形变化趋势；

利用数据处理软件处理步骤2)得到的每个所述第一通孔或第二通孔对应处的液渣层的厚度数据，得到结晶器内液渣层厚度变化趋势：当所述下平面板设置有一列所述第一通孔或第二通孔时，得到平行于所述下平面板长度方向二维竖直面内的液渣层厚度变化趋势；当所述下平面板设置有至少一列所述第一通孔和至少一列所述第二通孔时，得到三维立体面内的液渣层上液面波形变化趋势。