[发明专利]一种连铸钢坯坯壳厚度电涡流检测方法

说明书

本发明公开了一种连铸钢坯坯壳厚度电涡流检测方法，属于连铸钢坯检测技术领域。目的是为了解决现有技术测量连铸凝固坯壳厚度的不足，提供一种将钢坯内部按照温度所对应的电导率分层，用多频电涡流测量法测得连铸钢坯坯壳厚度的方法。该方法具体为：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，激发的多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，在相关器中分别与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，得到连铸钢坯坯壳的厚度。

技术领域

本发明具体涉及一种连铸钢坯坯壳厚度电涡流检测方法，属于连铸钢坯检测技术领域。

背景技术

钢铁连铸生产过程中，通过结晶器出口处的凝固坯壳厚度的在线无损检测测量和控制，为连铸生产过程中的漏钢和坯壳厚度的均匀性进行了及时高效的检测，以提高连铸钢坯的生产质量，提高连铸自动化水平，具体体现在以下两个方面：实时检测结晶器出口处坯壳厚度承受钢水的静压能力,预防连铸过程中发生漏钢生产事故；在线无损检测凝固坯壳厚度变化趋势,以在线调节二冷水的冷却强度,闭环控制二冷水冷却水量。

由于连铸生产的现场环境恶劣、高温热辐射、冷却水喷雾、粉尘等的影响，而且在结晶器出口处的坯壳存在着固相区、两相区、液相区。这些因素决定了连铸坯壳厚度在线无损检测要求能在高温、高水雾环境中能长期的运行。

目前,连铸过程中凝固坯壳厚度检测方法主要有实验测量法、数值模型法、应变传感检测法等三类。实验测量法中主要采用射钉法,在二冷区将含硫示踪剂的钢钉射入连铸坯,采用硫印分析、低倍检测射钉在铸坯固相、液相区内的形貌来确定凝固坯壳厚度和液相穴位置,这种实验方法技术成熟,精度高,结果直观可靠,但是属于离线有损检测,测量工作量大。穿刺坯壳测量法,在连铸二冷区刺穿凝固坯壳,使未凝固的液态钢水流出,再对凝固坯壳厚度进行在线检测,这种检测方法属于破坏性检测,现场操作难度很大。鼓肚法是通过检测连铸坯鼓肚的位置来确定液芯位置,该测量方法直观,装置简单,但只能粗略估计液芯末端位置。辐射法主要根据采用钻射线源,通过盖格计数器检测射线源穿过连铸坯后射线强度的变化来探测凝固坯壳的厚度,该方法技术思路可行,但放射源的放射性污染对人体和环境造成一定的影响。数值模型法是基于一维或二维非稳态传热控制方程,使用有限元差分计算法计算连铸坯内部温度场,进而确定连铸坯内部形貌,这种方法成本低,但模型求解精度依赖于准确的边界条件,但非稳态的连铸生产决定了难以确定准确的边界条件,同时模型计算收敛时间长,难以在线实时预测凝固坯壳厚度的变化。应变测试法通过在连铸坯相关扇形段上安装箔式电阻应变片,通过在线监测应变量变化突变点来确定连铸坯凝固末端的位置,这种方法可靠性、敏感性差,但受现场高温辐射、二冷区水雾、扇形段或工作辊受力复杂等影响,测试结果重复性较差,在工业生产现场无法推广应用。

基于结晶器出口处的凝固坯壳的重要性，准确表征其厚度和均匀性，对于优化连铸结晶器工艺和设备，提高连铸坯质量和连铸生产效率至关重要。目前国内外针对凝固坯壳厚度检测方法都没有从根本上解决工业生产现场应用问题。

发明内容

因此，针对现有技术测量连铸凝固坯壳厚度的上述不足，本发明旨在提供一种连铸钢坯坯壳厚度电涡流检测方法。本发明能有效克服连铸生产现场的表面高温辐射、水雾坏境等恶劣环境的影响，分别适合测量铸坯不同表面温度、不同浇注钢种的薄板连铸要求。

本方法的原理是根据连铸钢坯表面温度在居里点之上，而钢坯材料的电阻率随温度变化，并且在钢熔化为液态时其电阻率发生跃变其电阻率为固态时的2-3倍，因此可将钢坯按照电阻率划分为三层，凝固层，固液层及液态层，进而运用电涡流技术，测量凝固层的厚度。

本方案的目的是通过以下方案实现的：