CN106706075A - 采用光纤光栅传感器测量连铸钢水液面位置的方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用光纤光栅传感器测量连铸钢水液面位置的方法。适用于钢铁冶金企业检测连铸结晶器内钢水液面位置与高度。通过在连铸结晶器铜板或铜管中钻孔埋入光纤光栅温度传感器，由光纤光栅解调仪解调，检测铜板或铜管内壁由于液面波动造成的温度变化，从而达到连铸结晶器液位检测的目的。优点在于，与现有技术相比，不采用电磁装置或放射性物质，不存在电磁信号干扰和核辐射问题，安全环保可靠性高，可实时连续检测连铸结晶器钢水液面位置。
Description
所属技术领域
本发明属于连续铸钢(简称连铸)领域，涉及一种采用光纤光栅传感器测量连铸钢水液面位置的装置及方法，尤其适用于钢铁冶金企业检测连铸结晶器内钢水液面位置与高度。
背景技术
连铸就是把液态钢或其它金属通过连铸机浇注和冷凝后直接得到连铸坯的工艺。结晶器是一个水冷的钢锭模，完成将液态钢初步凝固成型的任务，是连铸机的重要组成部分。结晶器液位波动过大会造成保护渣卷入和钢水凝固不均匀等问题，严重影响到铸坯的表面和内部质量，甚至会导致漏钢或溢钢事故发生。因此在连铸作业中，结晶器的液面位置检测控制是非常重要的一个环节。
目前连铸结晶器钢水液面检测有多种方法：热电偶埋入法、工业电视法、放射性同位素核辐射法(钴或铯)、涡流法、电磁感应法和激光法等，其中放射性同位素核辐射法与涡流法因控制精度高，应用较广。涡流法采用电磁感应原理，在结晶器上方检测液位，存在被溢钢烧毁风险和受电磁信号干扰等问题。随着对钢坯质量的要求越来越高，更多的连铸结晶器配置上电磁搅拌或电磁制动装置，涡流法液位检测电磁信号干扰问题也是一个难题。此外，因占用空间涡流法在小断面连铸机上(如小方坯)应用不便，主要应用于板坯和大方坯连铸机。小方坯连铸机多采用放射性同位素核辐射法，通过放射源不断射线检测钢水液面高度，该过程存在对操作工造成核辐射伤害的潜在风险，是钢铁企业普遍顾虑的问题；放射源的储存管理也是比较复杂的工作。
发明内容
为了克服现有结晶器液位检测受电磁信号干扰和放射性核辐射不环保的问题，本发明提供一种采用光纤光栅传感器测量连铸钢水液面高度位置的方法，该方法不仅能检测连铸结晶器钢水液面高度，而且不受电磁搅拌信号干扰，也不存在核辐射问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在连铸结晶器铜板或铜管中钻孔，埋入光纤光栅温度传感器。光纤光栅温度传感器的工作基本原理是：当光栅周围的温度发生变化时，将导致光栅周期或纤芯折射率的变化，从而产生光栅信号的波长位移，通过监测波长位移情况并经光纤光栅解调仪解调，即可获得待测温度的变化情况。光纤光 栅温度传感器具有结构简单、体积小、稳定性好，敏感度高，又具有抗腐蚀、抗电磁干扰的特点。
当钢水液面波动时，连铸结晶器铜板或铜管与其接触的内壁温度会随之发生变化。由于高效传热，上述钻孔内温度也会随着钢水液面波动而变化，被光纤光栅温度传感器连续检测。钢水液面上下铜板或铜管内壁温度差别较大，温度变化拐点分界处即代表着钢水液面位置，从而达到连铸结晶器液位检测的目的。
本发明的有益效果是，与现有技术相比，不采用电磁装置或放射性物质，不存在电磁信号干扰和核辐射问题，安全环保可靠性高。同时其结构简单，安装完毕至结晶器寿命到期之间不需要维护。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图是本发明的纵剖面构造原理图。
具体实施方式
在附图中，光纤光栅温度传感器(1)埋入铜管或铜板(2)中，另一端与光纤光栅解调仪(4)相连。
在附图所示实施例中，当连铸结晶器内钢水液面(1)波动时，铜管或铜板(2)内壁温度发生变化，由于传热作用，光纤光栅温度传感器(1)检测到其位置孔隙内温度变化，通过光纤光栅解调仪(4)分析输出，从而获得液面波动情况，达到检测液面位置的目的。
Claims (5)
1.一种采用光纤光栅传感器测量连铸钢水液面位置的方法，用于钢铁冶金企业检测连铸结晶器内钢水液面位置与高度，其特征是：通过在连铸结晶器铜板或铜管中钻孔埋入光纤光栅温度传感器，由光纤光栅解调仪解调，检测铜板或铜管内壁由于液面波动造成的温度变化，从而达到连铸结晶器液位检测的目的。
2.根据权利要求1所述的采用光纤光栅传感器测量连铸钢水液面位置的方法，其特征是：在连铸结晶器铜板或铜管内埋入光纤光栅传感器。
3.根据权利要求1所述的采用光纤光栅传感器测量连铸钢水液面位置的方法，其特征是：在连铸结晶器铜板或铜管内埋入的光纤光栅传感器输出信号通过光纤光栅解调仪解调。
4.根据权利要求1所述的采用光纤光栅传感器测量连铸钢水液面位置的方法，其特征是：通过光纤光栅解调仪解调的输出信号检测结晶器铜板或铜管内壁温度变化。
5.根据权利要求1所述的采用光纤光栅传感器测量连铸钢水液面位置的方法，其特征是：根据结晶器铜板或铜管内壁温度变化检测钢水液面位置与高度。
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