[发明专利]一种检测连铸结晶器铜板局部热流的方法

摘要

一种检测连铸结晶器铜板局部热流的方法，属于冶金连铸检测技术领域。本方法基于专门设计的结晶器热电偶埋设方案，将连铸结晶器铜板温度测量与结晶器传热实时计算方法相结合，实时反映连铸生产中结晶器内的传热状况，其主要步骤为：结晶器铜板热电偶测点布置方案设计、结晶器铜板温度在线检测、结晶器铜板测点位置局部热流计算、结晶器传热状态实时计算。其优点是，在结晶器铜板的每个测点仅布置一只热电偶即可获得相应位置的局部热流，热电偶安装和维护简便；能够在线得到结晶器铜板测点与非测点任意位置的局部热流，为考察和监控结晶器内剧烈的热交换过程提供全面的准确信息；方法同样适用于方坯、圆坯或异性坯连铸的结晶器热流测量。

主权项

1.一种检测连铸结晶器铜板局部热流的方法，其特征在于：将结晶器铜板温度在线测量和结晶器传热行为实时计算相结合，在线获得结晶器铜板任意位置局部热流的检测方法，其检测步骤如下：第一步、结晶器铜板热电偶测点布置分别在距结晶器上口不同距离的水平横截面上设置监测点，基于空间对称原则，在板坯结晶器内弧宽面或外弧宽面铜板中心线为对称轴，沿宽面方向分别在距铜板中心线等距的左、右两侧不同距离布置数列热电偶，左右两侧热电偶按照距结晶器热面不同距离埋设，位于左侧或右侧的热电偶距结晶器热面深度相同；以铸坯厚度方向铸流中心线为对称轴，分别在内弧宽面和外弧宽面结晶器铜板距铸流中心线等距的对应位置布置数列热电偶，两张结晶器铜板热电偶按照距结晶器热面不同距离埋设，位于同一张结晶器铜板左侧或右侧的热电偶距结晶器热面深度相同；第二步、结晶器铜板温度在线检测运行结晶器热流在线检测程序，连铸生产条件、工艺参数和结晶器传热计算参数输入到系统，实时测量的毫伏级电偶信号经补偿、放大、滤波、转换以及热电偶工作状态判断处理后，由专用检测模块传输至计算机采集系统，并对结晶器铜板各测点位置的检测温度信号进行显示；第三步、结晶器铜板测点位置局部热流计算利用第二步检测记录的结晶器铜板温度，以及结晶器导热系数和热电偶埋入深度数据，对结晶器铜板测点位置的局部热流进行计算：(1)根据同一张铜板沿铜板中心线对称位置的热电偶测量温度，计算该铜板1/2宽面铜板测点位置的局部热流，热流的计算公式为：式中q_i，j为1/2铜板测点位置的局部热流，单位为W/m²；λ为结晶器铜板导热系数，单位为W/(m·℃)；T_i，j和T_i，n+1-j为沿铜板宽面中心线对称的热电偶测量温度，单位为℃；d_i，j和d_i，n+1-j为沿铜板宽面中心线对称的热电偶距结晶器热面的距离，单位为m；i代表距结晶器上口的第i行测点，无量纲；j代表距铜板边部的第j列测点，无量纲；n代表共埋设n列热电偶，无量纲；(2)根据两张铜板沿铸流中心线对称位置的热电偶测量温度，计算同一宽面铜板测点位置的结晶器局部热流，热流的计算公式为：式中q′_i，j为同一铜板测点位置的局部热流，单位为W/m²；λ为结晶器铜板导热系统，单位为W/(m·℃)；T^f_i，j和T^l_i，j为沿铸流中心线对称的外弧宽面和内弧宽面热电偶测量温度，单位为℃；d^f_i，j和d^l_i，j为沿铸流中心线对称的外弧宽面和内弧宽面热电偶距结晶器热面距离，单位为m；i代表距结晶器上口的第i行测点，无量纲；j代表距铜板边部的第j列测点，无量纲；第四步、结晶器传热状态实时计算(1)将连铸生产条件和工艺参数输入结晶器传热计算模块；(2)将结晶器内弧宽面、外弧宽面、左侧窄面与右侧窄面结晶器铜板的测量温度输入传热计算模块；(3)基于第二步获得各测点位置的局部热流，将其作为初始条件对四张铜板各测点位置的热流进行赋值，求解结晶器温度场，获得各测点的计算温度值；(4)将各测点的计算温度和实测温度进行对比，若计算温度大于实测温度，则适当减小各测点的初始热流；反之，适当增大初始热流，再次进行结晶器温度场的计算；(5)当各测点的计算温度和实测温度之差小于预先设定的温度差值时，热流计算结束；否则，重复(4)；(6)通过(5)获得内弧宽面、外弧宽面、左侧窄面与右侧窄面各测点位置的局部热流，同时得到非测点位置的局部热流，并对四张结晶器铜板任意位置的局部热流进行可视化显示，从而实现结晶器局部热流的计算和检测，至此检测结束。