[发明专利]结晶器保护渣熔融状况检测装置和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁生产制造领域，特别涉及一种结晶器保护渣熔融 状况检测装置和检测方法。

背景技术

钢铁产业是一个高耗能、高污染的产业。在钢铁厂生产各类钢铁 产品过程中，钢水的结晶成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢 法。其中连续铸钢的具体流程为：钢水不断地通过冷却的结晶器，当 进入结晶器后的钢水的外表凝成硬壳后，从结晶器下方出口连续拉出， 并经喷水冷却，待外表与内部皆凝固后切成坯料的铸造工艺过程。

目前，结晶器保护渣是连铸生产操作过程中使用的多功能冶金辅 料，是一项高技术含量的辅料，其自身为含硅的非金属化合物粉末， 保护渣对连铸工序生产稳定顺行和铸坯质量的提高有着密切的关系。 结晶器是一种槽形容器，器壁设有夹套或器内装有蛇管，用以加热或 冷却槽内的钢水。保护渣放置在结晶器的槽内钢水的表面，具有如下 作用：

(1)隔绝空气，既能防止空气中的氧进入结晶器内钢水发生二次 氧化，影响钢的质量，也能防止空气中的气体温度影响结晶器中的钢 水的结晶，从而对裸露的钢水绝热保温防止散热，降低过热度；

(2)捕集、溶解从钢水中上浮到钢液面的非金属夹杂物，净化钢 水；

(3)为了使得落入结晶器内的钢水流动充分和均匀受热，结晶器 在工作过程中会进行上下抖动，结晶器由冷却的铜板拼接而成，当钢 水落入结晶器后，当铜板的温度低于钢水的结晶温度时，与铜板接触 的钢水则会立即形成凝固壳，一段时间后，凝固壳增厚形成坯壳，而 当结晶器运动时，内部尚未凝固的钢水惯性较大，则会与坯壳之间形 成空隙，若此时空隙中进入空气，则会导致后续制备形成的坯料中产 生气泡，严重影响坯料的质量，因此在钢水表面铺设保护渣可以填补 坯壳与结晶器之间的空隙，防止气泡的产生；

(4)存在于结晶器铜板和凝固壳之间的保护渣起润滑作用，这样 在坯料离开时，保护渣能够防止结晶器铜板与凝固壳粘结，从而减少 拉坯阻力，提高坯料表面质量，减少漏钢。

基于上述作用，在结晶器运作过程中，钢水表面需要时时防止保 护渣的缺失。而结晶器保护渣的加入方式主要有人工手动推渣和自动 加渣两种。目前，国内连铸机厂家基本上采用人工加渣方式，由于一 次推入的保护渣过于集中，保护渣的厚度不均匀，因此容易在结晶器 钢液面和熔渣层上形成凹形坑，造成板坯产品的夹渣；自动加渣装置 的主要功能是替代人工加渣，实现保护渣恒速、均匀加入，防止铸坯 夹渣。

在添加保护渣时，若保护渣的厚度过薄，不仅容易被温度较高的 钢水熔化，且会使得钢水与空气接触使得后续铸钢的质量下降；若保 护渣的厚度过厚，则造成成本过高。因此需要对结晶器钢水表面的保 护渣的量作实时检测与监控。

然而保护渣的实时检测手段一直未有突破，无论是手动加渣还是 自动加渣，都没有明确的闭环反馈用于反馈保护渣的熔融状况，在钢 铁生产中对于保护渣的使用量、应用效果难以作出统计，无法给出明 确的评价，有碍高效高质的连铸发展要求。

中国专利CN102921913A(申请号：201210482960.7，公开日： 2013年2月13日)提出了采用激光线结合CCD相机检测保护渣厚 度的方法，通过相机检测射在保护渣及结晶器上的激光线的折弯位置， 确定保护渣的高度，与钢水液位的高度做比对，计算出保护渣的厚度。 该专利设备复杂，激光发射器以及CCD相机安装精度要求高，计算 量大，并且仅能计算一个点或者一条线的范围内保护渣的熔融情况。

中国专利CN104209480A(申请号：201410512481.4，公开日： 2014年12月17日)公开一种渣厚检测及加渣预测方法和系统，其 使用固定在旋转台上的激光测距仪检测保护渣的高度，通过与钢水高 度之差计算出保护渣的厚度情况。该专利方案设备复杂，检测设备需 要安装于结晶器的上方，安装空间有限，现场环境恶劣。

因此有必要发明一种结晶器保护渣熔融状况检测装置或者检测 方法，以实时反馈结晶器保护渣的熔融状况。

发明内容