[发明专利]连铸机结晶器钢液液面测定方法

说明书

本发明属于测定开口容器内金属熔体或其它高温液体液面高度位置的测定方法。

结晶器液面控制稳定与否对于连铸生产中致关重要，而要准确的控制钢液液面，首先应该准确地测定钢液液面的位置。目前国内外的结晶液面测定方法(俗称液面计)主要有：放射同位素法、磁通量法、浮子法、图象分析法、电阻法以及结晶器冷却侧温度分布法等。

[放射同位素法]由于人们担心放射线泄漏以及放射源的管理和更换时的防护问题。现场人员不尽欢迎；尽管这种方法测定结果是稳定可靠的。

[磁通量法]由于线圈制造困难，从国外进口价格昂贵，同时线圈体紧靠钢液液面，因此线圈体的保护困难，使用寿命较短，温度干扰较大。

[浮子法]该法曾出现于法国，其基本原理是在钢液液面置一特种耐火材料制成“浮子”，然后通过机械杠杆组传递位移信息。但这种方法测定精度不高。

[图象法]该法出现于日本，这种液面计是通过工业CCT(报象机)在一定理位置、一定角度摄取结晶器液面的图象，然后通过图象处理及图象的空间变换确定钢液液面的位置。该法投资较大、同时受现场粉尘及烟雾干扰。其测定结果的稳定性存在一定问题。

[电阻法]由于电阻探头是侵入钢液、受钢液液面以及保护渣的侵蚀、属易耗品、同时因探头制作上的差异、测定的再现性较查。

[冷却侧温度分布法]该法是在结晶器水冷侧埋设热电偶测定该侧的温度分布、然后根据温度分布通过数学模型推算钢液液面的位置。但这种温度分布受冷却条件的影响、测定精度及稳定性有待探讨。

由于上述各种方法都存在某些方面的问题，导致实际应用时的经济或技术上的困难。

本发明的目的是为了解决现有的方法所存在的或造价高、或寿命短、或测定结果不可靠或测定结果不稳定等问题。做到长期稳定可靠地测定结晶器乃至中间包内的钢液液面位置。

本连铸机结晶器钢液液面测定方法，该测定方法使用的装置包括红外线阵扫描高温计、扫描角度测定仪构成，其方法是利用红外线阵扫描高温计扫描钢液液面及其容器内侧的温度分布，利用钢液液面与其容器接触处的温度突变性，获得高温液面与其容器接触处的温度突变点的极角，根据获得的温度突变点的极角(θ)，通过几何换算获得钢液液面的位置，换算方法是红外线阵扫描高温计红外线接收口离钢液液面的高度(H)等于红外线阵扫描高温计红外线接收口离与之相向的结晶器内侧面的距离(L)与其获得的获得钢液液面与其容器接触处的温度突变点极角(θ)的余切值的乘积。

这种“液面计”的特点是不与钢液液面接触。因此其使用寿命长，另外，由于其测定原理独特、可靠因此测定结果准确可靠。高温扫描仪的角分辨率为0.1°，其测定精度1-4mm。

图1是连铸机结晶器钢液液面测定系统构成图。

图2是本发明的原理图。

图3是实测的温度——极角分布图，该图中横坐标是极角，纵坐标是温度。

图4是模化后的温度——极角分布图，该图中横坐标是极角，纵坐标是温度。

下面结合附图作进一步详述。

本发明有红外线阵扫描高温计1、扫描角度测定仪2、扫描温度、角度实时采集系统3和温度分布模化软件系统构成。其原理是利用红外线阵扫描高温计、扫描钢液液面及其容器内侧的温度分布，利用钢液液面与其容器接触处的温度突变性，通过温度模化处理获得钢液液面与其容器接触处的温度突变点的极角，再通过几何换算获得钢液液面的位置，换算方法是红外线阵扫描高温计红外线接收口离钢液页面的高度H等于红外线阵列扫描高温计红外线接收口离与之相向的结晶器内侧面的距离L与其获得的钢液页面与其容器接触处的温度突变点的极角θ的余切值的乘积：H＝Lctgθ。

该系统中红外线阵扫描高温计的角度分辨率为0.1°扫描频率为每秒10次。温度测定范围为600至2000℃。系统测定精度为3mm。