[发明专利]一种连铸钢坯坯壳厚度电涡流检测方法

权利要求书

1.一种连铸钢坯坯壳厚度电涡流检测方法，其特征在于，所述方法为：在连铸结晶器出口处的铸坯表面放置电涡流传感器，传感器为互感差动式，电涡流传感器通过数字频率合成器进行混频激发，激发的三个不同的频率信号通过加法器进行混频，测量信号经过信号调理电路的放大、滤波，在三个相关器中分别与三个不同频率的参考信号进行互相关运算，将信号分离并进行涡流阻抗信号的幅相分离，分离出来的信号经采集和转换，传输到计算机进行数据的处理，计算机处理的数据过程如下：当标定时，首先通过利用有限元仿真软件预先建立的温度场及电磁场耦合测量模型进行仿真模拟标定，获得测量数据与层厚度关系曲线，再用变厚度的热钢板代替凝固层，另一种热钢板代替固液层，钢液为液态层，所测得的数据通过最小二乘算法，完成对凝固层厚度及固液层测量数据的拟合的修正，获得测量反演数学模型，测量时，测量数据带入测量反演数学模型即可得到连铸钢坯坯壳的厚度。

2.如权利要求1所述的连铸钢坯坯壳厚度电涡流检测方法，其特征在于，所述方法中电涡流传感器的放置在距离连铸结晶器出口处的铸坯表面2mm位置。

3.如权利要求1所述的连铸钢坯坯壳厚度电涡流检测方法，其特征在于，所述方法中数字频率合成器为AD9959数字频率合成器。

4.如权利要求1所述的连铸钢坯坯壳厚度电涡流检测方法，其特征在于，所述方法中在电涡流传感器的电涡流线圈的参数设置为，激励为700HZ至12KHZ，内半径为12mm，外半径为17mm至19mm，高度为4mm，原副边匝数为60匝。

5.如权利要求1所述的连铸钢坯坯壳厚度电涡流检测方法，其特征在于，所述方法中测量模型的建立方法为通过有限元仿真软件ANSYS对结晶器出口处的铸坯进行温度场根据公式一及边界条件进行模拟计算，计算可以得出铸坯内部温度梯度分布云图，结合钢种的化学成分和固液相线温度的计算公式二，可以得出钢种的固相线温度值和液相线温度值，计算时铸坯参数为：

结晶器壁厚：20mm，有效长度：1000mm，拉坯速度：2—5.5m/min，浇注温度：1547℃，铸坯厚度：50mm，

式中λ—材料的热传导系数，单位：w/m.℃,C—比热单位：J/Kg.℃,ρ—密度单位：Kg/m³,τ—铸坯凝固时间单位：s,L_f-钢水凝固潜热单位：J/kg，

T_l＝T_f-∑ΔT·i％ 公式二

式中：T_l为固液相线温度、T_f为钢种熔点、ΔT为铁中没加入1％元素i使熔点降低值，

根据仿真计算，确定所需的测量范围，选择被测对象为薄板铸坯，铸坯厚度范围为20-100毫米，坯壳厚度范围为5-20毫米范围，根据金属的电磁特性随温度变化，连铸结晶器下方出口处坯表面温度高于居里温度，而当钢熔化为液态时，电阻率发生跃变的特性，将钢坯按照电阻率与材料温度的对应，将连铸结晶器出口处的铸坯进行分层。

6.如权利要求5所述的连铸钢坯坯壳厚度电涡流检测方法，其特征在于，所述方法中对测量模型进行仿真标定的过程具体包括：

步骤一：在MATLAB中采用相位旋转相减算法对对应三个频率的三组不同的阻抗值进行数据处理，

步骤二：改变拉坯速度，凝固坯壳的厚度随之改变，其余两层的厚度随之也变，重复步骤一，得到多频测多层板的标定曲线。

7.如权利要求6所述的连铸钢坯坯壳厚度电涡流检测方法，其特征在于，所述方法中用已知厚度热钢板和钢液组成坯壳厚度测量替代被测对象，只改变钢板的厚度，钢液的厚度保持不变,对测量模型进行修正。