本发明专利技术公开了一种水雾介质下高温铸坯表面温度的测量方法，它通过空气水雾浓度传感器测得高温铸坯表面的水雾浓度传输给远程计算机，由远程计算机通过水雾介质与辐射能的衰减系数之间的关系曲线求出该浓度下水雾介质对辐射能的衰减系数Ｋ↓［λ］，利用该衰减系数Ｋ↓［λ］和铸坯表面氧化膜的发射率对测温仪测试的温度数据进行修正而实时地测得水雾介质下的铸坯表面的真实温度，该温度的准确获得，对动态轻压下、电磁搅拌、二次冷却动态控制等连铸前沿技术的应用起到极其重要的支持，对提高铸坯质量及连铸的整体水平都具有十分重要的意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测温方法，具体指一种，主 要应用于钢的连铸二次冷却过程铸坯表面温度的在线测量，对实现连铸二次冷却的动态控 制、二次冷却动态轻压下、电磁搅拌、对提高铸坯的质量具有重要意义。
技术介绍
近年来，我国钢铁工业的发展十分迅速，其钢铁制品产量已连续十年居世界第一位。 我国钢的连铸技术也获得很大发展，目前几乎所有钢的浇注都能实现连续铸钢，我国的 连铸比目前已经超过了 95%。随着社会对钢的最终产品的性价比要求日益提高，对连续 铸钢的品种和质量提出更高的要求。连铸过程中， 一定过热度的钢液由中间包经过水口连续不断注入结晶器一次冷却。 在结晶器内仅凝固了 20%左右的钢水量，还有约80%的钢水量尚未凝固。从结晶器拉出 来的铸坯凝固成一个薄的外壳(8 15mm)，而中心仍然是高温钢水，边运动边凝固，结 果形成一个很长的液相穴。为使铸坯继续凝固，从结晶器出口到拉坯矫直机这个铸坯运 行区域设置了喷水冷却区(简称二次冷却区)，将雾化的水直接喷射到高温铸坯的表面上， 加速了热量的传递，使铸坯迅速凝固。铸坯表面纵向和横向温度的分布要尽可能均匀， 避免温度突然变化。连铸二冷区是直接且最终决定铸坯内部质量的关键环节。二次冷却区各段的供水强 度决定了冷却效果和铸坯的凝固行为。冷却强度增大，可加速铸坯的凝固，但冷却强度 与钢的裂纹敏感性紧密相关，受到铸坯质量的约束，因此必需采用合理的二次冷却制度 以获得合适的冷却强度。二次冷却对铸坯质量的影响主要表现是(l)冷却不均匀，将导 致坯壳温度回升过快过高，铸坯易产生裂纹或皮下裂纹；(2)冷却强度过大，使铸坯矫直 时表面温度过低(如小于90(TC )，易产生表面横裂纹，同时冷却强度过大将使柱状晶发达易形成穿晶或搭桥现象，使中心疏松和偏析加剧；(3)冷却强度不够，铸坯带液芯矫直 易产生矫直裂纹；(4)二冷区铸坯表面温度过高，铸坯易产生鼓肚变形而使中心偏析加重。 从传热学分析，铸坯的散热包括对流、辐射和传导三种方式。对流热通量取决于铸坯表 面与环境的温差和传热系数，辐射热通量主要取决于铸坯表面温度，传导热通量与铸坯 表面温度直接相关。更重要的是，铸坯表面温度直接反映了铸坯内部的温度分布和凝固 情况。因此，铸坯表面温度便成为连铸二次冷却控制的关键参数，而铸坯内部的凝固进 程信息又需要通过表面温度来获得，这更增加了获得准确的铸坯表面温度这一关键参数 的重要性。对二次冷却的各段供水强度的控制方式，主要分为静态控制和动态控制两种。由于 静态控制的不确定性和经验性，在实际生产过程中存在很大的局限。随着连铸技术的发 展，由于考虑拉速的变化(历史)对二次冷却带来的累积效应对铸坯表面温度的影响， 二次冷却动态控制可明显改善铸坯质量、提升连铸品种钢生产范围、提高连铸机生产率。 从这个意义上讲，动态连续的获得铸坯表面的温度对实现二次冷却动态控制，提高连铸 机的产量和铸坯质量具有极其重要的现实意义和实用价值。目前连续铸钢最前沿技术(液芯压下技术、电磁搅拌技术等)都需要准确的知道连 铸坯的液芯位置，以确定在什么位置进行压下操作和电磁搅拌。如何确定连铸坯液芯的 位置，目前普遍采用现场的射钉试验测试某一钢种的凝固系数后，结合理论计算得到铸 坯的液芯位置。然而， 一次射钉试验仅仅能得到一个钢种的凝固系数，当工况和浇铸钢 种的改变，连铸坯的液芯位置将发生相应的改变，不能动态的显示在不同工况下的液芯 位置；而采用凝固理论结合数值计算的方法所得到的结果与现场生产实际存在较大的差 别而很少在实际生产中获得应用。由于铸坯表面温度直接反映了铸坯内部的温度分布和 液芯位置，准确获得铸坯表面温度对前沿技术的应用将起到至关重要的推动作用。要动态、连续、准确的获得连铸二冷区典型位置的铸坯表面温度并非易事。由于连 铸生产是一个高温、连续、运动的过程，这使传统的接触式测温仪表诸如热电偶等很难 实现温度测量，而非接触式辐射测温仪表可以解决对运动目标的测温。目前铸坯表面温 度的测量方法大都采用基于光电效应或热辐射相关原理的非接触式测温，如红外三色辐 射测温仪、AGA780热像仪、CIT-M型红外测温线性化传感器、HWSG-II红外双色测温仪、分叉式光纤比色智能化测温仪、SW-1型比色高温测温仪、红外热相仪、HWG-l辐射测温 议、线阵CCD测温仪等。由于冷却水喷射到高温铸坯表面上而急剧蒸发，在铸坯周围形 成了高温高湿的水雾介质；同时，高温铸坯表面的氧化将产生较多的氧化铁皮；由于水 雾介质和氧化铁皮对辐射能的吸收，使得所测量温度与铸坯的真实温度存在很大的误差。 如何确定运动物体的黑体系数，在工程应用上一直是个难题，连欧美、日本等国也没有 好的解决办法，这将直接影响测温精度。为避免水雾和蒸汽对辐射波长的影响，通常的做法是采用高速气流吹扫光路的方法 减弱水雾和蒸汽对辐射波长的吸收，并且考虑光路的要求，气流是垂直喷向铸坯表面的， 这样吹扫不是普通的对流换热，而是强制的换热一-一喷流换热，这使铸坯测试点的温度 产生较大幅度的降低，大大增加温度测量的误差。有的采用吹扫光路和人工智能相结合 的方法，通过修正系数而得到铸坯表面的温度；通常光路吹扫法后，在光路上仍然会有 少量蒸汽，这时采用人工神经元网络学习的方法修正测温误差，由于受到样本数量的限 制和人工智能学习本身的缺陷，这种方法在实际生产中很难有广泛的实用价值。有的采 用三色辐射温度计非接触式测温，这种方法不需知道铸坯表面的发射率，通过避开选择 性气体的吸收峰对红外波长的电磁波能量的吸收来提高测温的准确度，由于这种仪表的 稳定性受限于滤光片、探测器的光谱稳定性和波长(波长段)选择的局限，同时结构复 杂，价格昂贵，目前在工业上还没有得到广泛的应用。名称为"连铸二冷区铸坯表面温度准确测定方法"、申请号为"01141418"的中国发 明专利公开了一种测量方法，该专利对二冷区铸坯表面温度测量通过采用非接触式测温 的方法，通过采用同点在一定时间步长范围内测量多组数据取最大作为铸坯表面温度。此专利的不足在于 一、在二次冷却段，由于冷却水喷射到高温铸坯表面上后急剧蒸发，在铸坯周围形成了高温高湿的水雾介质，水雾介质对辐射能的大量吸收，使得基于热辐射相关理论和光电效应为基础的非接触式温度测量仪所测试的结果产生相当大的偏差； 二、为保证铸坯的均匀冷却，在喷淋区，铸坯表面均被水覆盖，在没有被水覆盖的区域， 高温铸坯和空气接触将发生氧化反应，产生大量的氧化铁皮。氧化铁皮和雾化的水滴也 将大量吸收大量的辐射能，使得测量的误差进一步的扩大；三、在连铸机正常生产过程 中，各相相关条件基本趋于稳定的条件下，二冷区铸坯表面水雾介质的分布基本处于稳定状态，如果通过加长时间步长来获取近似最大温度，达不到动态连续的获得铸坯表面 温度的目的。通过也上的分析可知，采用这种方法，根本得不到铸坯在二次冷却区的各 典型位置的准确温度，对连铸二冷区铸坯表面温度测量不具有明显的实用价值。名称为"连铸矫直目标温度监测控制与分析系统"、申请号为"03153364"的中国发 明专利公开了一种温度监测控制与分析系统，为了避开介质的千扰，选用1-l.l微米波 长的非接触式红外探头测量铸坯矫直点温度。其不足在于 一、该专利仅仅对矫直区的 温度进行测本文档来自技高网...
【技术保护点】
水雾介质下高温铸坯表面温度的测量方法，其特征在于：它包括如下步骤：①、在实验室建立试验的物理模型，模拟出辐射能通过水雾介质时水雾浓度ｃ与衰减系数Ｋ↓［λ］之间的关系曲线；②、根据水雾浓度ｃ与衰减系数Ｋ↓［λ］之间的关系曲线建立衰减系数Ｋ↓［λ］与水雾浓度ｃ的函数关系；③、在生产现场二冷铸坯表面温度测试过程中，通过非接触式测温仪和水雾浓度传感器分别测得高温铸坯表面的测试温度Ｔ↓［测］和水雾浓度ｃ；④、在第③步获得的水雾浓度ｃ基础上，由步骤②得到的衰减系数Ｋ↓［λ］与水雾浓度ｃ的函数关系可求得衰减系数Ｋ↓［λ］；⑤、利用该衰减系数Ｋ↓［λ］对上述得到的测试温度Ｔ↓［测］进行修正从而得到水雾介质下铸坯表面的真实温度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈登福，龙木军，张健，高文星，温良英，欧阳奇，廖琪，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]
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