[发明专利]用于监测模具中的熔渣和熔融金属的表面的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使用雷达装备监测连续铸造设备的模具中的熔渣和熔融金属的表面的方法和设备。

背景技术

用于监测熔融金属的表面以控制熔融金属的水平的方法是已知的。通常，已知的方法使用电磁波(诸如无线电波、微波或雷达波)发射器，所述波被反射以便测量冶金设备中的熔融金属的水平，有时还测量熔渣层的厚度。

WO2005/062846描述了在使用过程中微波用于监测漏斗中的熔融金属的水平、体积或重量的应用。微波辐射的反射被分析以确定钢的水平和监测表示漏斗中的涡旋形成的微波图案。该方法尤其用于当漏斗中的熔融金属的水平变低时阻止熔渣与熔融金属混合。

JP10080762涉及使用微波对抬包中的熔融金属和熔渣进行连续测量以阻止熔渣流出。测量钢流出的湍流。

EP0172394A1也涉及对漏斗中的钢进行测量以阻止熔渣与连续铸造设备中的钢混合。雷达系统用于测量熔渣层的厚度和控制熔渣层的厚度，这通过将其与对漏斗重量的测量相结合以确定钢的水平来实现。但是没有给出需要哪种类型的雷达系统的暗示。

WO94/18549描述了一种用于同时测量冶金容器(诸如转炉、抬包和电弧炉)的冶金工艺中的多于一个表面的位置的方法。在这些容器中，优选的是，既测量熔渣的表面又测量熔渣与液态金属之间的界面。该文献论述了通过使用由FMCW雷达系统(调频连续波雷达系统)获得的低频IF(干扰频率)信号仅可监测单个表面。通过FMCW雷达系统在反射束与发射束之间形成IF信号是已知的。WO94/18549提出了具有圆极化的无线电信号被朝向冶金容器传送，以这种方式，可测量至两个表面的距离。但是，该方法的缺点是不知道绝对距离，而只知道距离加/减由极化圆度确定的一个或多个周期。

WO96/36449描述了一种用于连续铸造的方法，其中熔融的钢和液态合成熔渣通过延伸穿过模具上的盖子的管供给至模具。该盖子的存在以便利用保护气体来冲洗盖子和熔渣层表面之间的空间。熔融钢表面和熔渣表面的位置通过基于辐射的测量装置(诸如雷达系统)而被连续测量，从而控制钢和熔渣的供给以便保持钢和熔渣的表面在模具中的预定水平。但没有给出关于基于辐射的测量装置的描述；可以参考涉及圆极化的无线电信号的WO94/18549。

上述文献都没有描述一种直接适于在连续铸造机的模具中使用的方法，尤其是由于根据目前实践，熔渣不是以液态形式供给，而是以熔渣粉末形式供给，并且在模具上方不需要盖子。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于监测连续铸造设备的模具中的熔渣和熔融金属的表面的方法，在模具中存在浅的熔渣层。

本发明的另一个目的是提供一种用于使用雷达装备监测连续铸造设备的模具中的熔渣和熔融金属的表面的方法，利用所述方法可精确地测量模具中的熔融金属和熔渣的表面的高度。

本发明的又一个目的是提供一种用于使用雷达装备监测连续铸造设备的模具中的熔渣和熔融金属的表面的方法，所述方法适于测量模具中的熔融金属和熔渣层的表面的轮廓。

本发明的再一个目的是提供一种用于使用雷达装备监测连续铸造设备的模具中的熔渣和熔融金属的表面的改进设备，并且，还应该可能将该设备用在漏斗或抬包中。

根据本发明，通过使用一种用于使用雷达装备监测连续铸造设备的模具中的熔渣和熔融金属的表面的方法来实现这些目的中的一个或多个，其中雷达装备发射具有至少20GHz带宽的电磁波波束。

通过使用在至少20GHz的带宽上发射电磁波的雷达装备，产生用于监测连续铸造设备的模具中的熔渣和熔融金属的表面的扫频信号，可区分熔融金属表面和熔渣层表面，与WO94/18549的结果相反，连续铸造设备的模具中的熔渣层具有大约3-5厘米的厚度。已经发现，当熔渣层很浅时，尤其是由于熔渣层本身具有从熔融金属上的液体到层顶部的粉末的变化物质，使用具有小于20GHz带宽的电磁波波束的雷达装备不能区分熔融金属表面和熔渣层表面，但是具有大于20GHz带宽的雷达装备可区分熔渣层的这些厚度。

优选地，雷达装备发射具有至少30GHz带宽的电磁波波束。通过使用至少30GHz的带宽，当熔渣层比通常的3-5厘米厚度薄时，也可区分熔渣和熔融金属表面，这是因为可以预料的是熔渣层的厚度可在熔融金属表面上变化。因此，通过使用至少30GHz的带宽还可测量较薄的熔渣层。

根据一个优选实施例，波束形成调频连续波或准阶梯式(quasi-stepped)调频波。这种类型的波使得可相对简单地使用基于无线电设备的本领域的装备来监测和寄存调频波。