[发明专利]铸坯的表面温度测量方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在连铸机的二次冷却带上测量铸坯的表面温度的方法和装置。特别地，本发明涉及一种能够在包含竖直带弯型的连铸机的二次冷却带上高精度且廉价地测量铸坯的多个位置的表面温度的方法和装置。

背景技术

在钢的连续铸造工序中，通过在铸型内使钢水冷却来生成凝固壳体，将所生成的凝固壳体向下方拉拔来通过二次冷却带进行冷却，使其凝固至中心部为止来制造铸坯。此时，为了将铸坯的表面温度控制为适当的值来抑制铸坯的表面破裂、偏析的产生，以往对连铸机的二次冷却带上的铸坯进行了表面温度测量。

作为在连铸机的二次冷却带上要测量铸坯的表面温度的部位，在铸坯的长度方向(铸造方向)和宽度方向上相分离的位置上存在很多的该部位。另外，为了连续地测量铸坯的表面温度，期望使用如放射温度计那样的非接触式的温度计，但是由二次冷却带喷射的冷却水却成为干扰因素。因此，存在如下问题。

<由于水的吸收而引起的温度测量误差>

由于存在于铸坯至放射温度计之间的光路中的水，而来自要检测的铸坯表面的热辐射光被吸收。由于该吸收，也存在产生温度测量误差或不能进行温度测量的情况。

<由于水滴引起散射而产生的温度测量误差>

由于存在于放射温度计的光路中的水滴(从支承铸坯的支承辊滴下的水、冷却水接触铸坯而蒸发之后凝结形成的雾状的水滴)，使来自要检测的铸坯表面的热辐射光发生散射而衰减。由于该散射，存在产生温度测量误差或不能进行温度测量的情况。另外，在竖直带弯型的连铸机中，连续铸造工序的前半部分是垂直轧制线、即铸坯的测量面为铅直，连续铸造工序的后半部分是水平轧制线、即铸坯的测量面为水平。因此，与温度测量部位相应地，冷却水对温度测量的影响方式不同。

<铸造开始时大量的水侵入喷嘴的担心>

以往，提出了如下一种方法：为了抑制存在于放射温度计的光路中的水、水滴的影响，而从喷嘴向温度测量对象喷出净化用空气。另一方面，在连铸机中，在从铸造开始前至铸造开始后的最初期等流动大量的水。特别是近年来，在连续铸造工序前半部分的垂直轧制线处，所喷射的冷却水大量地下降。因此，有可能水侵入到喷出净化用空气的喷嘴内。如果更具体地进行说明，则如下。作为冷却水的控制，一般在每个被称为区段的区间，根据针对各区段的设定来开启/关闭冷却水的喷射、或调节冷却水的水量。因此，在铸造开始后的最初期，在铸坯的一部分到达某个区段时，向该区段整体喷出固定流量的冷却水。而且，在该区段的下游部分在铸坯还未进入的部分中，冷却水不会喷射到铸坯上而落下。例如，在铸坯从铸型正下方的被称为顶部区域的冷却带的最上游起到达了1/3的区域的情况下，顶部区域的下游侧的剩余2/3的区域对铸坯的冷却没有贡献。在该没有贡献的区域喷射的大量的水有可能侵入到设置于其下方的放射温度计的净化用空气的喷嘴。特别地，近年来，开发出了在连铸机的二次冷却带的最上部使铸坯骤冷的方法等，所喷射的冷却水大量下降的影响前所未有地变大。

<多个点的温度测量所引起的问题>

为了抑制竖直带弯型连铸机中的由Ni钢等构成的铸坯的表面破裂，而需要适当地控制在该连铸机的弯曲部和矫正部处的铸坯的应变速度和表面温度的条件。应变速度由各部的构造(曲率)和铸造速度决定。各部的构造固定、铸造速度由于控制生产率而难以变更。因此，需要适当地控制铸坯在各部处的表面温度。然而，由于存在二次冷却带中的冷却喷雾的恶化、冷却水温、冷却水量等热传递参数的变动、铸坯的成分、宽度方向温度分布、钢水的温度变动、铸型内的流动等很多无法检测的变动因素，因此难以通过冷却模型等求出需要的部位的准确的铸坯的表面温度。因此，在各部分或其附近的高精度的铸坯的表面温度测量是非常有效的方法。

另外，仅在铸坯的一个部位测量表面温度，即使将该测量值反映于冷却模型，也很难以足够的精度求出其它部位的表面温度。原因是因为一个部位的表面温度如上述那样受很多的参数影响，因此即使检测出相同的表面温度，有时铸坯厚度方向的温度分布、凝固壳体的厚度也不同，在这种情况下，位于测量出表面温度的部位的下游的铸坯的表面温度不同。这样，仅在适当的一个部位测量铸坯的表面温度是不充分的，需要在铸造方向的多个部位测量温度。另外，还考虑到当铸坯的钢种、铸造时的拉拔速度变化时为了抑制表面破裂而改变要测量表面温度的铸造方向的最佳位置的情况，从该点出发也期望在铸造方向上对多个部位进行温度测量。