中间包钢水的连续测温技术
徐红茅洪祥张旺洲周汉香
摘要介绍中间包连续测温系统的结构,详述该系统与传统的定点测温系统相比在安全性、操作控制及提高铸坯质量和产量等方面所具有的优越性,指出该系统具有广阔的应用前景。
关键词中间包连续测温
Technique of Continuous Measurement of Liquid Steel
Temperature in Tundish
Xu Hong Mao Hongxiang Zhang Wangzhou
(Wuhan University of Science & Technology)
Zhou Hanxiang
(Wuhan Iron & Steel Corp.)
Abstract This paper mainly introduces the construction of continuous measurement system of liquid steel temperature in tundish,and shows the advantages of this system in safety ,operation control and improvement of slab quality ,which demonstrates that the system possesses a very extensive prospect.
Keywords tundish continuous measurement of temperature of liquid steel 1 前言
过去采用光学高温计测量钢包中钢水的温度,后来改进用双铂铑热电偶温度计。
热电偶在每次插入钢液前都要更换石英保护套管。
60年代前后一次性使用的快速微型热电偶探头逐渐完善并成为测量中间包钢水温度的标准技术。
但是该测量方法需要人工每5～10min就得往中间包内插入一支热电偶,因此采用该方法存在如下不足:［1～3］
(1)劳动强度大,工作环境恶劣,操作人员容易因钢水飞溅而受伤。
(2)快速偶头的制作质量和插入深浅不同会使测量结果波动较大,影响测温的准确性和稳定性。
(3)每次只能测定2～3g时间内的温度,无法给出温度连续变化的数据。
为求接近地测量温度连续变化的过程只能频繁地利用快速热电偶进行多次测量,这样不但测温费用高,劳动强度大,即便是多次测量也不能真正达到“连续变化”。
由于中间包钢水的温度对稳定连铸操作、提高铸坯质量、减少拉漏事故等都有直接影响,尤其是近年来快速发展的中间包等离子加热技术更需要对钢水进行连续测温监控。
因此开发费用低、使用方便的中间包钢水连续测温技术更有利于提高连铸技术水平。
2 连续测温系统
连铸中间包钢水连续测温系统如图1所示［1］。
该系统由温度传感器、补偿导线和显示器所组成。
所测得的模拟信号可以转换成数字信号形式直接送入计算机。
其中测温探头采用分体组合式结构,如图2所示。
测温敏感元件可采用铂铑30—铂铑6热电偶(B 型)或抗氧化钨铼热电偶。
外保护管由耐高温、抗热震和导热好的铝钼金属陶瓷管和铝碳耐火管组合而成。
由于测温探头需要插入钢、渣中长时间连续工作,且工作环境非常恶劣。
因此采用这种组合式结构可以利用铝碳耐火管的抗渣侵蚀性、金属陶瓷管较强的抗钢水熔蚀性及良好的抗热震效果和导热性能好的特点使其能在钢水中长时间连续工作,且又便宜实用。
该保护管的寿命在多炉连铸中可长达20小时,且测量精度不受影响［3］。
图1 连铸中间包连续测温系统
1—中间包2—温度传感器3—补偿导线4—温度显示仪表5—塞棒6—与计算机相连的电缆线7—中间包夹持器
8—熔渣9—钢水
图2 分体组合式传感器结构
1—金属陶瓷保护管2—铝碳质耐火管3—热电偶
在安装传感器时采用固定与漂浮相结合的方式。
开浇前,先将传感器按要求的插入深度固定在中间包内与中间包同时烘烤,浇注正常后,再使传感器漂浮在钢水中,随液面上下浮动,避免因钢水液面波动而引起传感器插入深度发生变化,从而保持固定的插入深度。
另外,传感器的插入位置应在塞棒和中间包的中间处。
3 应用举例
对于许多高效的连铸机都存在一个控制难题。
如果钢水温度较高而将拉坯速度降低则中心偏析出现的可能性会增大;反之,若钢水温度较低而相应地提高拉坯速度,则夹杂物遗留在凝固钢坯中的可能性会增大,从而影响钢的洁净度。
即使是在最优连铸速度下,中间包过热度增加对中心线的偏析仍会产生很大的影响。
从英国Heraeus Electro-Nite公司的Teesside 分厂收集到的数据表明,在生产225mm厚的板坯时,连铸机状况很好,拉坯速度为0.90m/min时且凝固可以在两相区内很好发生的情况下,若过热度超过30℃时,中心线和三点偏析指数在很多情况是都无法被接受。
如图3所示［2］。
图3 中间包过热度和板坯中心线品质之间的关系
(板坯厚度225mm,拉坯速度0.90m/min)
从英国的Heraeus Electro-Nite公司和我国首钢、鞍钢、沈阳钢厂所做试验可以看出,只要连续测温和定点测温的位置及插入深度相同,两者之间所得温差很小(一般连续测温要比定点测温高2～3℃),比较结果如图4所示［2］。
连续测温比定点测温更能反映中间包的真实状态,如图5所示［1］。
图4 连续测温与定点测温比较
图5 中间包钢水温度曲线
4 结语
由于在连铸过程中拉坯速度和喷雾冷却水量与钢水的过热度有关,因此连续测量中间包温度可以提高连铸坯的质量和产量。
与定点测温相比,连续测温具有如下优点［1～5］:
(1)可连续提供烧注过程中钢水温度信号,有助于稳定操作,获得最佳的操作条件。
(2)节省劳力,改善工人操作环境,保证检测人员的安全,有助于实现自动化。
(3)能及时采取措施避免操作失误,减少拉漏,提高生产率和成材率。
随着中间包温度的降低可以提高拉坯速度而提高生产率。
同时由于连续测温能更真实地测出中间包的实时温度,从而减少开浇时的凝固损失,减少回炉钢及拉漏发生率。
(4)可应用最佳的控制方法获得较好的产品质量。
由于采用了中间包的连续测温技术，使得用等离子或感应加热中间包的恒温浇注工艺得到了推广。
当钢水温度接近过热极限时即可自动调节热功率，从而获得较好的产品质量。
综上所述,连续测温系统对于提高钢坯质量和产量、提高成材率、大幅度提高连铸比、减轻工人劳动强度、提高钢水温度测量的自动化管理水平具有重大意义。
由于采用连续测温代替快速热电偶定点测温减少了拉漏及钢水重返率等所造成的损失,因此其经济效益是相当可观的。
以鞍钢第三炼钢厂为例,每年可创效益约1000万元［3］。
我国目前已有200多台连铸机其中一部分大型连铸机,若能创造条件尽早采用连续测温技术,则必将产生巨大的经济效益,故其应用前景相当广阔。
联系人:徐红,讲师,武汉市(430080)武汉科技大学材料与冶金学院
作者单位：徐红茅洪祥张旺洲武汉科技大学
周汉香武汉钢铁集团公司
参考文献
1 John Usher等. Continuous measurement of liquid steel temperature in the tundish,《MPT》,1998,(8):124～129
2 G.Robinson,Quality and operational benefits of continuous tundish temperature measurement at British Steel Teesside Works,《IRONMAKING CONFERENCE PROCEEDINGS》,1997:603～606
3 王乃君等.板坯连铸中间包钢水连续测温技术,《辽宁冶
金》,1995(6):23～27
4 王魁汉等.连铸中间包钢水连续测温,《连铸》,1993,(9):299～304
5 M.Kendall,The benefit of continuous temperature measurement in the caster tundish,《STEELMAKING CONFERENCE PROCEEDINGS》,1995:427～429。