CN204381333U - 一种基于超声波的钢坯凝固检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于超声波的钢坯凝固检测系统，包括钢坯，其特征是：所述钢坯的上侧设置有超声波激发装置，所述钢坯的下端设置有与所述超声波激发装置相对的信号接收装置。本实用新型实现了真正的在线测量，电磁超声激发的横波在高温下传播，当有液芯时，无法穿透液芯到达铸坯的另一面，其反射回波时间也大大提前，从而实现在线测量；无论拉速，配水量，中包温度，钢种等如何变化都能精确检测到钢坯凝固末端位置；横向扫描式检测，能对液芯断面分布检测；安装简单，整个安装周期短，安装过程不影响正常生产。

Description

一种基于超声波的钢坯凝固检测系统

技术领域

本实用新型涉及钢坯检测领域，具体地讲，涉及一种基于超声波的钢坯凝固检测系统。

背景技术

连铸板坯在二冷区凝固的变化规律及铸坯凝固终点的位置是连铸生产中重要的工艺参数之一。通过对连铸坯冷却过程中凝固末端检测，确切了解连铸坯在凝固冷却过程中不同部位的凝固变化规律，确切了解连铸坯温度、凝固壳厚度与冷却时间、二冷区冷却制度之间的关系，确定铸机在不同工作状况下铸坯凝固终点的位置。为开发和研究连铸坯凝固冷却过程的数学模型提供可靠的实验数据，为优化连铸坯拉速、过热度、二冷区冷却制度、以及提高铸机产量和铸坯质量提供可靠依据。

准确地检测到钢坯凝固末端位置，对轻压下技术的实施尤为重要。所谓轻压下就是指通过在连铸坯凝固末端附近施加压力产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量。一方面可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙；另一方面，轻压下所产生的挤压作用还可以促进液芯中心富集的溶质元素钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新分配，从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密，起到改善中心偏析和减少中心疏松的作用，从而提高铸坯内部质量。但是由于实际生产过程不稳定性和钢种变化等因素的影响，很难直接测量出钢坯凝固末端位置。

目前,国内测量铸坯凝固末端位置采用的方法主要有以下几种:打孔排液法、示踪剂法、射钉法、数值模拟等,各种试验方法的特点如表2所示。

方案名称	具体测定方法	特点	使用情况
				打孔排液法	测量漏钢坯壳厚度,计算确定凝固系数，从而计算凝固末端位置。	利用漏钢坯壳进行凝固末端位置测量, 因坯壳厚度受钢水冲刷计算不准确	已较少应用
示踪剂法	向结晶器内加入相关的放射性同位素, 解剖钢坯,测量同位素分布,确定凝固末端位置。	浪费钢坯,工作量大,会产生一定的放射性污染,试验可操作性差	已很少应用
				射钉法	将含有FeS的钢钉射入铸坯,根据铸坯硫印所示钢钉熔化情况及S的分布,确定凝固末端位置	受拉速、钢水温度、配水的影响，测试结果存在一定偏差。而且离线测量，所需周期长；对钢坯浪费严重。	部分厂家采用
数值模拟法	根据不同钢种的物性及铸机参数等条件模拟凝固过程,确定凝固末端位置	已有成熟的模拟模型,可指导工艺，但因个体差异，必须经过一定的验证。	国内外部分大钢厂和研究机构应用

射钉法而且离线测量，所需周期长，对钢坯浪费严重。数值模拟法过按冷却水量、表面温度以及铸坯散热量等进行计算的方法计算铸坯凝固末端，但因为是间接的方法，受到多种条件限制，不能实时在线测量，所以人们一直希望能有一种直接的、高精度的、可以在线实时测定的方法来测量铸坯凝固状态。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于超声波的钢坯凝固检测系统，能够精确检测到钢坯凝固末端的位置。

本实用新型采用如下技术手段实现实用新型目的：

一种基于超声波的钢坯凝固检测系统，包括钢坯，其特征是：所述钢坯的上侧设置有超声波激发装置，所述钢坯的下端设置有与所述超声波激发装置相对的信号接收装置，所述超声波激发装置和信号接收装置还连接接线箱，所述接线箱连接控制装置。

作为对本技术方案的进一步限定，所述超声波激发装置包括初级传感器和次级传感器。

作为对本技术方案的进一步限定，所述信号接收装置为次级接收传感器。

作为对本技术方案的进一步限定，所述超声波激发装置和信号接收装置两侧布置有水冷装置，所述水冷装置包括水箱和循环水管。

所述初级传感器、次级传感器的下端以及所述次级接收传感器下端设置有底座，所述底座设置于电机驱动装置上。

作为对本技术方案的进一步限定，所述控制装置包括二次仪表，所述二次仪表连接工控机，所述二次仪表和工控机设置于控制柜内。

作为对本技术方案的进一步限定，所述驱动装置包括滑轨，所述滑轨的中央设置有啮齿，所述滑轨的底部设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴啮合在所述啮齿上，所述驱动电机的输出轴连接所述底座。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型实现了真正的在线测量，电磁超声激发的横波在高温下传播，当有液芯时，无法穿透液芯到达铸坯的另一面，其反射回波时间也大大提前，从而实现在线测量；无论拉速，配水量，中包温度，钢种等如何变化都能精确检测到钢坯凝固末端位置；横向扫描式检测，能对液芯断面分布检测；安装简单，整个安装周期短，安装过程不影响正常生产。

附图说明

图1是本实用新型电磁超声液芯凝固末端检测系统整体安装图。

图2是本实用新型电磁超声系统横向扫瞄检测结构剖视图。

图3为本实用新型的滑轨的结构示意图。

图中，1、初级传感器，2、次级传感器， 3、水箱，4、工控机，5、二次仪表，6、控制柜，7、接线箱，8、驱动电机，9、次级接收传感器，10、底座，11、循环水管，12、滑轨，13、啮齿。

具体实施方式:

下面结合实施例，进一步说明本实用新型。

参见图1-图3，本实用新型包括钢坯，所述钢坯的上侧设置有超声波激发装置，所述钢坯的下端设置有与所述超声波激发装置相对的信号接收装置，所述超声波激发装置和信号接收装置还连接接线箱7，所述接线箱7连接控制装置。

所述超声波激发装置包括初级传感器1和次级传感器2。

所述信号接收装置为次级接收传感器9。

所述超声波激发装置和信号接收装置两侧布置有水冷装置，所述水冷装置包括水箱3和循环水管11。水冷装置为初级传感器1、次级传感器2和次级接收传感器9提供冷却的环境，防止温度过高损坏传感器。

所述初级传感器1、次级传感器2的下端以及所述次级接收传感器下端设置有底座10，所述底座10设置于电机驱动装置上。

所述控制装置包括二次仪表5，所述二次仪表5连接工控机4，所述二次仪表5和工控机4设置于控制柜6内。

所述驱动装置包括滑轨12，所述滑轨12的中央设置有啮齿13，所述滑轨12的底部设置有驱动电机8，所述驱动电机8的输出轴啮合在所述啮齿13上，所述驱动电机8的输出轴连接所述底座10。驱动电机8输出轴转动，进而带动驱动电机8、初级传感器1、次级传感器2和次级接收传感器9沿对应的滑轨12左右移动。

本实用新型的钢坯凝固检测方法，包括如下步骤：

（1）初级传感器激发横波后在钢坯内部传播，当传感器安装位置下的钢坯全为固态时，对侧的次级传感器接收到此穿透超声波信号，而同侧的次级传感器接收到反射信号；

（2）当传感器安装位置下有液芯时，由于横波不能穿透液态钢坯，则对侧的次级传感器检测不到穿透超声波信号，而同侧的次级传感器接收到反射信号，但是接收信号的渡越时间只有原来的一半；

（3）通过次级传感器超次级接收传感器发射信号和穿透信号进行采集，然后二次仪表5转化后，进入工控机4分析与计算，由于超声波在连铸坯不同区域传播特性不同，接收转化的电信号携带信息不同，把这些信号进行分析即可得出连铸坯的凝固状态。整个系统通过驱动电机8驱动实现横向扫瞄检测，从而检测出液芯末端的位置、液芯量及铸坯厚度。

Claims (7)

1.一种基于超声波的钢坯凝固检测系统，包括钢坯，其特征是：所述钢坯的上侧设置有超声波激发装置，所述钢坯的下端设置有与所述超声波激发装置相对的信号接收装置，所述超声波激发装置和信号接收装置还连接接线箱，所述接线箱连接控制装置。

2.根据权利要求1所述的基于超声波的钢坯凝固检测系统，其特征是：所述超声波激发装置包括初级传感器和次级传感器。

3.根据权利要求2所述的基于超声波的钢坯凝固检测系统，其特征是：所述信号接收装置为次级接收传感器。

4.根据权利要求1所述的基于超声波的钢坯凝固检测系统，其特征是：所述超声波激发装置和信号接收装置两侧布置有水冷装置，所述水冷装置包括水箱和循环水管。

5.根据权利要求3所述的基于超声波的钢坯凝固检测系统，其特征是：所述初级传感器、次级传感器的下端以及所述次级接收传感器下端设置有底座，所述底座设置于电机驱动装置上。

6.根据权利要求1所述的基于超声波的钢坯凝固检测系统，其特征是：所述控制装置包括二次仪表，所述二次仪表连接工控机，所述二次仪表和工控机设置于控制柜内。

7.根据权利要求5所述的基于超声波的钢坯凝固检测系统，其特征是：所述驱动装置包括滑轨，所述滑轨的中央设置有啮齿，所述滑轨的底部设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴啮合在所述啮齿上，所述驱动电机的输出轴连接所述底座。