[实用新型]一种基于电磁超声的连铸坯壳厚度在线检测机构

说明书

本实用新型公开了一种基于电磁超声的连铸坯壳厚度在线检测机构，在连铸机二冷区凝固末端附近扇形段的中心位置安装电磁超声检测装置，电磁超声检测装置位于连铸坯上表面的上方，用于在连铸坯上表面激发和接收电磁超声横波；在连铸坯液芯凝固末端位置区域布置4～6对电磁超声检测装置，每对电磁超声检测装置分别设置在连铸坯的上下面对应位置，而且同轴垂直于连铸坯，用于在连铸坯上表面激发和接收电磁超声纵波。本实用新型是对传统检测方法的一种补充，采用超声检测技术与检测装置的设计与实践，本实用新型具有检测无损、高效、安全性高的特点。

技术领域

本实用新型涉及一种基于电磁超声的连铸坯壳厚度在线检测机构。

背景技术

钢坯在连铸的过程中钢液经过结晶器和二冷扇形段喷水冷却，逐步形成凝固坯壳和液芯，坯壳厚度或液芯的大小和位置对连铸过程的操作和铸坯质量的控制至关重要。本项目是为了实现连铸坯凝固成型过程中坯壳厚度和凝固末端位置的在线无损检测，对连铸二冷水、电磁搅拌、轻压下及拉坯速度等工艺参数控制提供实时反馈信息，是实施轻压下、凝固末端电磁搅拌等手段改善铸坯中心疏松与偏析的前提和关键，对消除成分偏析、疏松缩孔等缺陷，获得良好的连铸坯质量及开发高品质新品质钢材具有重要的实践意义。

现有的连铸技术中坯壳厚度和液芯凝固末端位置的检测是技术难点。国内外钢企的连铸坯凝固坯壳厚度的检测方法主要有以下几种形式：（1）、刺穿坯壳法，这种方法是在连铸过程中，利用设备刺穿坯壳，让钢坯中未凝固液体流出并确定坯壳厚度，其属于破坏性检测，存在现场操作难度大，废品率高的缺陷。（2）、鼓肚法，通过检测连铸坯鼓肚的情况和位置来确定液相穴的位置，此法只能粗略地估计，检测结果粗略且对铸坯的整体质量有所很大的影响。（3）、高能放射辐射法，此法是利用高能放射线在穿透一定的物质时，其强度的呈指数规律衰减，通过检测传感器和计算机设备成像金属物体及计算出钢坯厚度，记录厚度等技术性数据，利用射线实时成像检测技术，主要应用于无损检测领域，在不损坏检测物体的前提下，利用成像实际变动图像的改变来评估材料内部的问题和缺陷，连铸坯凝固坯壳厚度检测主要采用X射线测厚仪，在实际生产中存在辐射危害，对操作工健康有非常大的影响，操作过程必须严格按照操作规程，防止放射源危害。（4）、数学模型法，主要是利用求解一维或二维非稳态导热控制方程，并利用有限差分法来进行求解连铸坯内部形貌，该模型已在部分实际生产中得到应用，由于连铸生产是非稳态的特点，该方法存在难以确定准确的边界条件，而且模型计算收敛时间长的缺点。

上述的检测方法都属于实验性质的间歇和破坏式测量，并不能实现在线和长时间连续的动态监测，而且都存在不可克服的缺点和不足，目前均无法实现连铸过程的在线检测和精确测量，对于压电超声检测凝固坯壳厚度和凝固末端位置则没有相关文献报道。

近年来电磁超声技术的研究成为热点，其具有非接触、无需耦合剂、耐高温、防水蒸汽等特点，电磁超声技术将为凝固坯壳的无损在线检测提供一种新的途径，也是近年来国际上着力发展的一项新技术，在冶金、机械加工等多领域具有广泛的应用前景。

综上所述，电磁超声与传统的压电超声技术相比较，其换能具有效率高，信号的信噪比低等优点。因此，研究电磁超声换能器的技术是实现工业应用的重要环节，以便进行实际工业应用。

发明内容

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种基于电磁超声的连铸坯壳厚度在线检测机构，在连铸机二冷区凝固末端附近扇形段的中心位置安装电磁超声检测装置，电磁超声检测装置位于连铸坯上表面的上方，用于在连铸坯上表面激发和接收电磁超声横波；

在连铸坯液芯凝固末端位置区域布置4～6对电磁超声检测装置，每对电磁超声检测装置分别设置在连铸坯的上下面对应位置，而且同轴垂直于连铸坯，用于在连铸坯上表面激发和接收电磁超声纵波。