[发明专利]水雾介质下高温铸坯表面温度的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测温方法，具体指一种水雾介质下高温铸坯表面温度的测量方法，主要应用于钢的连铸二次冷却过程铸坯表面温度的在线测量，对实现连铸二次冷却的动态控制、二次冷却动态轻压下、电磁搅拌、对提高铸坯的质量具有重要意义。

背景技术

近年来，我国钢铁工业的发展十分迅速，其钢铁制品产量已连续十年居世界第一位。我国钢的连铸技术也获得很大发展，目前几乎所有钢的浇注都能实现连续铸钢，我国的连铸比目前已经超过了95％。随着社会对钢的最终产品的性价比要求日益提高，对连续铸钢的品种和质量提出更高的要求。

连铸过程中，一定过热度的钢液由中间包经过水口连续不断注入结晶器一次冷却。在结晶器内仅凝固了20％左右的钢水量，还有约80％的钢水量尚未凝固。从结晶器拉出来的铸坯凝固成一个薄的外壳(8～15mm)，而中心仍然是高温钢水，边运动边凝固，结果形成一个很长的液相穴。为使铸坯继续凝固，从结晶器出口到拉坯矫直机这个铸坯运行区域设置了喷水冷却区(简称二次冷却区)，将雾化的水直接喷射到高温铸坯的表面上，加速了热量的传递，使铸坯迅速凝固。铸坯表面纵向和横向温度的分布要尽可能均匀，避免温度突然变化。

连铸二冷区是直接且最终决定铸坯内部质量的关键环节。二次冷却区各段的供水强度决定了冷却效果和铸坯的凝固行为。冷却强度增大，可加速铸坯的凝固，但冷却强度与钢的裂纹敏感性紧密相关，受到铸坯质量的约束，因此必需采用合理的二次冷却制度以获得合适的冷却强度。二次冷却对铸坯质量的影响主要表现是：(1)冷却不均匀，将导致坯壳温度回升过快过高，铸坯易产生裂纹或皮下裂纹；(2)冷却强度过大，使铸坯矫直时表面温度过低(如小于900℃)，易产生表面横裂纹，同时冷却强度过大将使柱状晶发达易形成穿晶或搭桥现象，使中心疏松和偏析加剧；(3)冷却强度不够，铸坯带液芯矫直易产生矫直裂纹；(4)二冷区铸坯表面温度过高，铸坯易产生鼓肚变形而使中心偏析加重。从传热学分析，铸坯的散热包括对流、辐射和传导三种方式。对流热通量取决于铸坯表面与环境的温差和传热系数，辐射热通量主要取决于铸坯表面温度，传导热通量与铸坯表面温度直接相关。更重要的是，铸坯表面温度直接反映了铸坯内部的温度分布和凝固情况。因此，铸坯表面温度便成为连铸二次冷却控制的关键参数，而铸坯内部的凝固进程信息又需要通过表面温度来获得，这更增加了获得准确的铸坯表面温度这一关键参数的重要性。

对二次冷却的各段供水强度的控制方式，主要分为静态控制和动态控制两种。由于静态控制的不确定性和经验性，在实际生产过程中存在很大的局限。随着连铸技术的发展，由于考虑拉速的变化(历史)对二次冷却带来的累积效应对铸坯表面温度的影响，二次冷却动态控制可明显改善铸坯质量、提升连铸品种钢生产范围、提高连铸机生产率。从这个意义上讲，动态连续的获得铸坯表面的温度对实现二次冷却动态控制，提高连铸机的产量和铸坯质量具有极其重要的现实意义和实用价值。

目前连续铸钢最前沿技术(液芯压下技术、电磁搅拌技术等)都需要准确的知道连铸坯的液芯位置，以确定在什么位置进行压下操作和电磁搅拌。如何确定连铸坯液芯的位置，目前普遍采用现场的射钉试验测试某一钢种的凝固系数后，结合理论计算得到铸坯的液芯位置。然而，一次射钉试验仅仅能得到一个钢种的凝固系数，当工况和浇铸钢种的改变，连铸坯的液芯位置将发生相应的改变，不能动态的显示在不同工况下的液芯位置；而采用凝固理论结合数值计算的方法所得到的结果与现场生产实际存在较大的差别而很少在实际生产中获得应用。由于铸坯表面温度直接反映了铸坯内部的温度分布和液芯位置，准确获得铸坯表面温度对前沿技术的应用将起到至关重要的推动作用。