专利名称：一种便携式连铸坯表面测温装置及测温方法
技术领域：
本发明属于仪器仪表领域，具体一种便携式连铸坯表面测温装置及测温方法。
背景技术：
目前连铸最前沿技术(液态压下技术、电磁搅拌技术等)都需要准确的指导铸坯的液芯位置，以确定在什么位置进行压下与电磁搅拌操作。如何确定连铸坯液芯的位置，目前普遍采用现场的射钉实验测试某一钢种的凝固末端，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，因此，铸坯表面温度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。·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，因此必须采用合理的二冷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
(I)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；(2)冷却强度过大，使铸坯矫直时表面温度过低，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。连铸过程中铸坯表面的温度水平及分布情况是连铸过程的重要工艺参数之一，它直接决定了连铸过程中钢水的凝固及冷却速度、坯壳的成长速度以及铸坯最后凝固点得位置，并对铸坯的质量有着至关重要的影响。铸坯表面温度的在线测试可以直接获得铸坯表面温度值及温度分布规律，是连铸过程铸坯表面温度研究必不可少的一个环节，因此进行铸坯表面温度测试研究具有重要的现实意义。连铸坯在二冷区的温度极高，在冷却的过程中铸坯表面会形成水膜、氧化铁皮，在铸坯表面上还会弥漫着水汽，要动态、连续、准确的获典型位置的铸坯表面温度并非易事，很难把握测温的准确位置。另外，要想通过对二冷区内个关键点得铸坯温度作为系统的了解，靠点测的方法一点一点地测温也是不行的，因为铸坯每时每刻其各处的温度都是在变化的，根据点测得二冷区内铸坯个点的温度很难制定出语铸坯相适应的连铸工艺参数。因此，在测试的过程中，需要对测点进行准确定位，并跟踪未被保护渣、氧化铁皮覆盖的测点，这样通过一点的准确测量就可以知道铸坯在运动过程的温度变化，从而通过铸坯表面温度变化了解到铸坯内部的温度分布和液芯位置。
发明内容
本发明的目的是提供一种对出矫直段的连铸坯进行连续、准确测定铸坯表面温度的便携式装置及方法，准确获取连铸坯表面温度的变化，从而为连铸二次冷却控制提供关键参数，它适用于连续铸钢生产工艺过程中，对连铸坯表面温度的测量，对提高连铸坯的质
量具有重要意义。本发明的装置由带激光测距功能的测温仪(红外测温枪/红外热像仪)、电动刻度盘、安装支架及数据采集计算机组成，其中测温仪(红外测温枪/红外热像仪)被固定在由电动马达驱动的圆形电动刻度盘上，测温仪摄像头位于电动刻度盘的圆心位置，电动刻度盘被固定在安装支架前端，它们一起被固定于连铸坯上方，计算机与电动刻度盘及测温仪相连，用于完成刻度盘转速设定及测温仪温度数据采集。测温仪的测温头与铸坯测温点之间的距离O. 5-20米。本发明测温方法的具体步骤如下i利用安装支架，将安装有测温仪的电动刻度盘固定于铸坯运行轨道上方； 利用激光测距仪来对测量点及垂直方向的测量终点进行准确定位，同时将测量数据、拉速、旋转盘旋转角度等数据传输到计算机计算出测量测量初始点与终点之间的距离及旋转盘旋转角速度，所述三角函数关系式如下K=^Jl2 X(I)
t=h2/V拉⑵
V角=沒/t(3)式中hi—测温仪与测量终点之间的垂直距离；L一测温仪与测量初始点之间的距离；h2一测量初始点与终点之间的距离；t一运行L距离所用时间；Θ-L方向与垂直方向的夹角；一连铸坯的拉速；VA—旋转盘旋转的角速度；iii测温仪的测温响应时间为300毫秒-2秒，测温仪对铸坯跟踪测温的温度数据信号连续传给计算机。计算机对所述测温仪传输来的温度数据进行如下处理；a计算机取出在30秒_3分钟时间间隔中测温仪采得的若干个温度数据；b对测温仪所取的若干个温度数据进行比较，取出其中最大的温度数据；c将得出得所述最大的温度数据作为初始测温点的初始温度，待温度数据再次出现时，对测点进行跟踪测量，一直到测量终点；d同时将测量的温度数据连续不断的传到计算机中，最终生成温度变化数据表及变化曲线。所述测温仪的信号输出端与所述计算机的通讯接口相连接的方式可以是串行或并行。为了对连铸坯表面温度变化有一个系统全面的反应，所述测温仪也可以在连铸机的矫直段铸坯的横向上间隔一定的距离进行测温。本发明提供的测温方法准确测定铸坯纵向表面温度的机理是这样的在实际连铸过程中，铸坯表面常常被水膜、汽雾和氧化铁皮等遮盖，这时对其表面测温，很可能侧到的是贴于铸坯表面上的水膜或氧化铁皮的温度，而非真正铸坯表面的温度，但上述水膜或汽雾或氧化铁皮对铸坯的遮盖并非连续不断，在测温仪的目标初始点在一定的时间段内经过的铸坯不是完全被遮盖，因此，在所述的时间间隔中，当某一瞬间表面未被遮盖的部分出现在测温仪的测温初始点内时，测温仪即跟踪初始点，在固定时间间隔内把真实的表面温度数据采集到计算机中。这就是达到本发明中获取初始位置温度的目的，从而通过对这一点的连续测温来得到铸坯出矫直段后铸坯纵向温度分布。又因为由于被水膜、汽雾或氧化铁皮遮盖的铸还表面的温度均应低于未被遮盖的铸还表面的温度，所以，铸还表面的真实温度肯定是在所述时间间隔段中测得的最高温度值。在一段时间间隔段中选取铸坯测量初始位置的温度数据中的最大值作为铸坯的 在测量初始温度，并利用连铸机本身配备的连铸动态二冷模型预报出不同钢种在不同工艺条件下初始测温点处的温度范围。当该初始温度值落入预测温度范围，就认为此温度为初始位置的真实表面温度，否则继续测量。由上述的测温原理可知，要获得铸坯表面真实的温度，设定合适的时间间隔是很关键的，根据铸坯被水膜或汽雾或氧化铁皮的遮盖情况，一般比较合适的时间间隔可以在30秒-3分钟。如果时间间隔段过小，就可能没有未被遮盖的铸坯表面经过所述测温仪的测温目标初始点，但如果时间间隔过长，测温效率将降低，且不利于通过测量结果及时调整连铸工艺参数。另外，影响准确测温的其他因素还有测温系统的响应时间，测温系统的响应时间是测温仪测得一个温度再将其传输到计算机中所用的时间，其大小对准确测温有很大的影响。一般需要求测温系统的响应时间在500毫秒左右。测温距离，即为红外热像仪或红外测温枪的测温头与铸坯测温点之间的距离。其一般可以在O. 5-20米之间。测温仪的初始目标点的大小，因为铸坯上未被遮盖出可能较小，如果目标初始点太小可能难于捕捉到，测得的温度的准确性也就降低了。测温仪的目标初始点的直径应大于50毫米。另外，所使用红外测温仪或测温枪的测温范围在400-200(TC以内，其最大误差小于2%为佳。本发明的优点及效果在于，其不需要多台设备同时工作，因此设备简单，价格便宜，而且安装方便，能够克服现场复杂的生产条件，运用点跟踪测温方法对出矫直段的连铸坯进行表秒纵向测温，并可通过对刻度盘转速设定对铸坯表面进行横向温度采集，其特点在于可以连续、准确测定铸坯表面温度，准确获取连铸坯表面温度的变化过程，从而为连铸二次冷却控制提供关键参数。
图I连铸坯的纵向上方设置测温仪以及测温仪与计算机连接的结构示意图；图2为连铸机的横向上方设置测温仪以及测温仪与计算机连接的结构示意图；图3本发明对铸坯纵向测温的曲线实例；图4本发明对铸坯横向测温的曲线实例。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。如图I所示，由带激光测距功能的测温仪I (红外测温枪/红外热像仪)、电动刻度 盘3、安装支架2及数据采集计算机4组成，其中测温仪(红外测温枪或红外热像仪)被固定在由电动马达驱动的圆形电动刻度盘3上，且测温仪摄像头位于电动刻度盘的圆心位置，电动刻度盘3被固定在安装支架2前端，它们一起被固定于连铸坯5上方，计算机4与电动刻度盘3及测温仪I相连，用于完成刻度盘转速设定及测温仪温度数据采集等功能。本发明测温方法的具体步骤如下i利用安装支架，将安装有测温仪I的电动刻度盘3固定于铸坯5运行轨道上方； 利用带激光测距功能的测温仪来对测量点及垂直方向的测量终点进行准确定位，同时将测量数据、拉速、旋转盘旋转角度等数据传输到计算机计算出测量测量初始点与终点之间的距离及旋转盘旋转角速度，所述三角函数关系式如下(I)
权利要求
1.一种便携式连铸坯表面测温装置，其特征在于，它是由带激光测距功能的测温仪、电动刻度盘、安装支架及数据采集计算机组成，其中测温仪被固定在由电动马达驱动的圆形电动刻度盘上，且测量头位于电动刻度盘的圆心位置，电动刻度盘被固定在安装支架前端，它们一起被固定于连铸坯上方，计算机与电动刻度盘及测温仪相连。
2.根据权利要求I所述的一种便携式连铸坯表面测温装置，其特征在于，所述的带激光测距功能的测温仪为红外测温枪或红外热像仪。
3.根据权利要求I所述的一种便携式连铸坯表面测温装置，其特征在于，所述测温仪的测温头与铸坯测温点之间的距离O. 5-20米。
4.根据权利要求I所述的一种便携式连铸坯表面测温装置，其特征在于，所述测温仪布置在连铸机的矫直段铸还的纵向或横向上方。
5.一种采用权利要求f 4所述中任一项的一种便携式连铸坯表面测温装置的测温方法，其特征在于，测温方法的具体步骤如下 i利用安装支架，将安装有测温仪的电动刻度盘固定于铸坯运行轨道上方； 利用激光测距仪来对测量点及垂直方向的测量终点进行准确定位，同时将测量数据、拉速、旋转盘旋转角度等数据传输到计算机计算出测量测量初始点与终点之间的距离及旋转盘旋转角速度，所述三角函数关系式如下
6.根据权利要求5所述的一种便携式连铸坯表面测温装置的测温方法，其特征在于，所述测温仪的信号输出端与所述计算机的通讯接口相连接的方式为串行或并行。
7.根据权利要求5所述的一种便携式连铸坯表面测温装置的测温方法，其特征在于，测温仪即跟踪初始点的时间间隔为30秒-3分钟。
全文摘要
本发明公开一种便携式连铸坯表面测温装置及测温方法，测温仪被固定在由电动马达驱动的圆形电动刻度盘上，且测量头位于电动刻度盘的圆心位置，电动刻度盘被固定在安装支架前端，它们一起被固定于连铸坯上方，计算机与电动刻度盘及测温仪相连，用于完成刻度盘转速设定及测温仪温度数据采集功能。利用激光测距仪来对测量点及垂直方向的测量终点进行准确定位，同时将测量数据、拉速、旋转盘旋转角度等数据传输到计算机计算出测量测量初始点与终点之间的距离及旋转盘旋转角速度，测温仪对铸坯跟踪测温的温度数据信号连续传给计算机；计算机对所述测温仪传输来的温度数据进行处理；最终生成温度变化数据表及变化曲线，从而为连铸二次冷却控制提供关键参数。
文档编号G01J5/00GK102935496SQ201210411228
公开日2013年2月20日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者张宁, 廖相巍, 赵成林, 郭晓波, 倪翀奕, 张维维, 王丽娟, 赵晨光 申请人:鞍钢股份有限公司