專利名稱：一種測量結(jié)晶器內(nèi)保護渣厚度分布的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼的連鑄技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及連鑄結(jié)晶器內(nèi)保護渣渣層厚度分布的測量方法及裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代連續(xù)鑄鋼過程中，鋼液通常會通過浸入式水口持續(xù)不斷的注入結(jié)晶器內(nèi)。 在結(jié)晶器內(nèi)的鋼液表面，又必須連續(xù)的添加保護渣。連鑄結(jié)晶器保護渣是一種以硅酸鹽為基的并含有多種熔劑和骨架材料的功能性材料，在結(jié)晶器內(nèi)發(fā)揮著絕熱保溫、防止鋼液氧化、控制傳熱、潤滑鑄坯以及吸收夾雜物等五大基本作用。保護渣的應(yīng)用和發(fā)展是推動連鑄技術(shù)進步、保證連鑄工藝順行及鑄坯質(zhì)量的關(guān)鍵性材料。保護渣加入結(jié)晶器內(nèi)與鋼液面接觸之后，會不斷的熔化并形成三層結(jié)構(gòu)，從下往上依次為液渣層、燒結(jié)層和粉渣層。在澆注時，保護渣的液渣層會順著彎月面流至結(jié)晶器和坯殼之間，起著控制傳熱和潤滑坯殼的作用。如果液渣層過薄，流入坯殼與結(jié)晶器之間的液渣量就比較少，可能導(dǎo)致傳熱不佳或者粘結(jié)漏鋼等問題；如果液渣層過厚，又會使得彎月面附近結(jié)渣圈增多，不利于液渣的流入，同時還會影響鑄坯表面平整度。保護渣的燒結(jié)層處于粉渣層和液渣層之間，并隨著液渣層的消耗不斷熔化成液渣。保護渣的粉渣層在液面的最上層，起著隔熱保溫的作用，并隨著時間的推移逐漸轉(zhuǎn)化為燒結(jié)層。保護渣三層結(jié)構(gòu)的厚度分布極大的影響著其五大冶金作用的發(fā)揮，并直接影響了連鑄坯質(zhì)量和連鑄工藝的順行。 因此，在實際過程中，不僅要通過成分調(diào)整來控制保護渣各層結(jié)構(gòu)的厚度，還要準(zhǔn)確的測量結(jié)晶器液面的保護渣各層厚度分布，尤其是液渣層厚度分布。現(xiàn)有技術(shù)條件下，測量保護渣液渣層的厚度主要是根據(jù)鋼液和液渣的熔點不同這一物理特性，由操作人員將熔點不同的鐵絲和銅絲固定在一起之后插入結(jié)晶器內(nèi)，鐵絲遇鋼水熔化，銅絲熔點較低，遇鋼水和液態(tài)保護渣均會熔化，因此鐵絲的長度減去銅絲的長度即為液渣層厚度。這一方法主要存在兩個弊端其一，由于實際操作中是相關(guān)人員直接將絲插入結(jié)晶器內(nèi)，操作人員手的抖動和結(jié)晶器的振動對測量結(jié)果都會有影響，使得測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確可靠，同時還會使操作人員承受高溫的炙烤；其二，更重要的是，以兩根固定在一起的絲去測量液渣層厚度隨機性和偶然性較大，容易漏掉一些重要的位置，很難準(zhǔn)確的得到結(jié)晶器內(nèi)液渣層的厚度分布規(guī)律。并且，液渣層在鋼水液面也是存在一定的波動，同一點的厚度也是會不斷發(fā)生變化的，因此，單個點的數(shù)據(jù)并不可靠。在申請?zhí)枮?00810011985. 2的中國專利中，公開了一種由把手、密度板和多根探針組成的測量保護渣厚度的裝置，所述探針采用鐵絲制成，所述密度板由木板等絕熱材料構(gòu)成，其上分布有多根探針，所述把手采用鐵片和木條等不易燃材料制成，與密度板相連。 測量時由操作人員握住把手將探針插入結(jié)晶器液面下并迅速取出，根據(jù)各探針的色澤和掛渣情況判斷保護渣各層厚度分布。由于液渣層和燒結(jié)層在鐵絲上的界限并不清晰，因此這種方法讀數(shù)誤差通常較大，同時，又因為操作人員手抖和結(jié)晶器振動等因素的負(fù)面影響，這種方法的測試結(jié)果并不十分可靠。并且，由多根分散的探針測得的各點的保護渣厚度，并不能可靠的反應(yīng)保護渣的實際厚度分布情況，因為保護渣厚度較為特殊的點并不一定包含在測量點之內(nèi)。在另一個申請?zhí)枮?00610028520. 9的中國專利中，由三根熔點不同的絲來代替單根鐵絲進行測量。測量時由操作人員手持Y型架將兩組或多組由三種不同熔點的金屬絲組成的探頭插入結(jié)晶器液面內(nèi)并迅速取出，然后根據(jù)各不同熔點的絲的長度來計算保護渣各層的厚度。這種方法測量值的讀數(shù)更為準(zhǔn)確，但是并沒有消除操作人員手抖和結(jié)晶器振動等負(fù)面因素的影響，測量時也可能遺漏一些重要的點，因此也不能準(zhǔn)確可靠的反正結(jié)晶器內(nèi)一個面上保護渣的分布情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述問題提供一種有效減少測量誤差、操作簡單、測量點全面且穩(wěn)定可靠的測量結(jié)晶器內(nèi)保護渣厚度分布的裝置和方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案一種測量結(jié)晶器內(nèi)保護渣厚度分布的裝置，主要由三腳架、金屬桿、小金屬桿、夾子和測量板組成；其特征在于三腳架可沿豎直方向伸縮；金屬桿水平固定在三腳架的頂端且可水平伸縮；金屬桿末端設(shè)置垂直彎曲的三個小金屬桿；各小金屬桿末端設(shè)置夾子； 各夾子在測量時夾持測量板。按上述技術(shù)方案，所述金屬桿與三腳架頂端的升降桿固定在一起，并呈90°夾角； 三腳架可通過控制把手和升降桿進行垂直升降調(diào)節(jié)。按上述技術(shù)方案，金屬桿水平伸縮末端與三個垂直彎曲的小金屬桿的水平端相連；三個小金屬桿大小相同，沿金屬桿的水平伸縮方向呈三叉分布，各小金屬桿的豎直末端在同一水平線上。按上述技術(shù)方案，垂直彎曲的小金屬桿的豎直末端分別與夾子相連，夾子可沿豎直方向旋轉(zhuǎn)；以保證測量板方向垂直；按上述技術(shù)方案，測量板由面積相等厚度為0. 2 5mm的鋼板、銅板和鋁板粘合而成，測量板的高度為30mm 300mm，寬度不超過所測量結(jié)晶器的斷面寬度；測量時測量板夾在夾子上，并保持方向垂直向下；按上述技術(shù)方案，所述測量板分別由熔點為1520°C的鋼板、熔點為1083°C的銅板和熔點為660°C的鋁板粘合而成。采用上述裝置測量結(jié)晶器內(nèi)保護渣各層厚度分布的方法，其步驟為(1)將三腳架固定在結(jié)晶器附近，并在三腳架的支架上壓上重物，以保證三腳架可以支撐起水平伸縮金屬桿和測量板的重量；(2)根據(jù)需要將一定長度的測量板夾在三根小金屬桿末端的夾子上，并調(diào)整夾子角度，使測量板垂直向下；(3)調(diào)節(jié)三腳架的高度，使測量板下端在結(jié)晶器頂端以上；(4)調(diào)節(jié)水平伸縮桿，將測量板送至要測量液渣厚度的部位的上方；(5)降低三腳架上垂直桿的高度，使測量板插入結(jié)晶器液面以下，直至接觸到鋼液的位置，并穩(wěn)定2 20秒；(6)將三腳架上垂直桿的位置升高，將測量板從結(jié)晶器內(nèi)拉出，并調(diào)節(jié)水平伸縮桿，將測量板取下；
(7)根據(jù)保護渣各層的融化溫度確定各渣層厚度分布情況測量板上的鋼板高度減去銅板高度即為液渣層厚度分布，銅板高度減去鋁板高度即為燒結(jié)層厚度分布，鋁板上的黑色部分高度即為粉渣層厚度分布。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果(1)測量時采用升降架操作，具有一定的穩(wěn)定性，同時可以很好的避免測量裝置與結(jié)晶器振動部分的接觸，完全消除了操作人員手抖和結(jié)晶器振動給測量結(jié)果帶來的誤差。(2)用高度可調(diào)的測量板來測量保護渣的厚度，不僅可以準(zhǔn)確測量某一點的渣層厚度，也可以得到一個截面的渣層厚度分布曲線，其結(jié)果更可靠更能反映保護渣各層的厚度分布規(guī)律。(3)該裝置和方法可以簡單、可靠的測量出結(jié)晶器內(nèi)保護渣的液渣層、燒結(jié)層和粉渣層厚度，并根據(jù)需要得到結(jié)晶器內(nèi)橫向上保護渣各層的厚度分布曲線，為保護渣的調(diào)配和現(xiàn)場操作提供參考和依據(jù)。


圖1是測量裝置的示意圖；圖2是測量板的示意圖。圖3是結(jié)晶器內(nèi)鋼液和保護渣的各層結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-可伸縮三腳架，2-控制把手，3-升降桿，4-金屬桿，5-小金屬桿，6-夾子， 7-測量板，8-結(jié)晶器，9-鋼板，10-銅板，11-鋁板，12-粉渣層，13-燒結(jié)層，14-液渣層， 15-鋼液。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖1-3進一步說明本發(fā)明的裝置和方法。如圖1、2和3所示，一種測量結(jié)晶器內(nèi)保護渣厚度分布的裝置，主要包括三腳架1、 金屬桿4、小金屬桿5、夾子6和測量板7組成。所述三腳架1可垂直伸縮，上面有調(diào)節(jié)起降的控制把手2和升降桿3。所述金屬桿4與升降桿3固定在一起，二者呈90°夾角，金屬桿 4可作水平伸縮。金屬桿4的另一端與三根小金屬桿5相連。所述小金屬桿5垂直彎曲，水平端與金屬桿4相連，垂直端與夾子6相連。所述夾子6具有較強的夾持力，并能沿垂直方向前后各旋轉(zhuǎn)90°。所述測量板7由面積相等厚度為0. 2 5mm的鋼板9、銅板10和鋁板11粘合組成， 測量板7在測量時被夾在三個夾子6上，并保持方向垂直向下。測量板7的高度為30mm 300mm,寬度不超過所測量結(jié)晶器的斷面寬度，具體值根據(jù)測量需要而定。由于采用高度可調(diào)的測量板來測量，因此可以采集到一個面上保護渣各層的分布數(shù)據(jù)，其結(jié)果更可靠更能反映保護渣各層的分布規(guī)律。在測量結(jié)晶器內(nèi)保護渣厚度時，先將三腳架1固定在結(jié)晶器8附近，并在三腳架1 的支架上壓上重物，以防止其傾倒。通過三腳架1上的控制把手2將升降桿3升至最高，并通過控制把手2進行固定。然后將測量板7夾在夾子6上，并使測量板7保持垂直。再調(diào)節(jié)金屬桿4的長度，使測量板7伸至結(jié)晶器8上方要測量保護渣厚度的部位。隨后，調(diào)節(jié)控制把手2來降低升降桿3，使測量板插入結(jié)晶器8液面以下30mm 60mm，并在停留2 20秒鐘之后通過調(diào)節(jié)控制把手2將測量板7升至結(jié)晶器頂端以上，然后通過水平金屬桿4的縮短來取下測量板7。上述測量板7由熔點為1520°C的鋼板9、熔點為1083°C的銅板10和熔點為660°C 的鋁板11組合而成，結(jié)晶器8內(nèi)從上往下分別為粉渣層12、燒結(jié)層13、液渣層14和鋼液 15。測量板7插入結(jié)晶器8內(nèi)的鋼液面以下時，鋼板9遇鋼液15熔化，銅板10遇到液渣14 熔化，鋁板11遇到燒結(jié)層13后熔化。因此，測量板7上鋼板9的高度減去銅板10的高度即為液渣層14的厚度分布，銅板10的高度減去鋁板11的高度即為燒結(jié)層13的厚度分布， 鋁板11上的黑色部分即為粉渣層12的厚度分布。以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，依本發(fā)明所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種測量結(jié)晶器內(nèi)保護渣厚度分布的裝置，主要由三腳架、金屬桿、小金屬桿、夾子和測量板組成；其特征在于三腳架可沿豎直方向伸縮；金屬桿水平固定在三腳架的頂端且可水平伸縮；金屬桿末端設(shè)置垂直彎曲的三個小金屬桿；各小金屬桿末端設(shè)置夾子；各夾子在測量時夾持測量板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述金屬桿與三腳架頂端的升降桿固定在一起，并呈90°夾角；三腳架可通過控制把手和升降桿進行垂直升降調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于金屬桿水平伸縮末端與三個垂直彎曲的小金屬桿的水平端相連；三個小金屬桿大小相同，沿金屬桿的水平伸縮方向呈三叉分布，各小金屬桿的豎直末端在同一水平線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于垂直彎曲的小金屬桿的豎直末端分別與夾子相連，夾子可沿豎直方向旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于測量板由面積相等厚度為0.2 5mm的鋼板、銅板和鋁板粘合而成，測量板的高度為30mm 300mm，寬度不超過所測量結(jié)晶器的斷面寬度；測量時測量板夾在夾子上，并保持方向垂直向下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述測量板分別由熔點為1520°C的鋼板、 熔點為1083°C的銅板和熔點為660°C的鋁板粘合而成。
7.利用權(quán)利要求1-6之一所述的裝置測量結(jié)晶器內(nèi)保護渣各層厚度分布的方法，其步驟為(1)將三腳架固定在結(jié)晶器附近，并在三腳架的支架上壓上重物，以保證三腳架可以支撐起水平伸縮金屬桿和測量板的重量；(2)根據(jù)需要將一定長度的測量板夾在三根小金屬桿末端的夾子上，并調(diào)整夾子角度， 使測量板垂直向下；(3)調(diào)節(jié)三腳架的高度，使測量板下端在結(jié)晶器頂端以上；(4)調(diào)節(jié)水平伸縮桿，將測量板送至要測量液渣厚度的部位的上方；(5)降低三腳架上垂直桿的高度，使測量板插入結(jié)晶器液面以下，直至接觸到鋼液的位置，并穩(wěn)定2 20秒；(6)將三腳架上垂直桿的位置升高，將測量板從結(jié)晶器內(nèi)拉出，并調(diào)節(jié)水平伸縮桿，將測量板取下；(7)根據(jù)保護渣各層的融化溫度確定各渣層厚度分布情況測量板上的鋼板高度減去銅板高度即為液渣層厚度分布，銅板高度減去鋁板高度即為燒結(jié)層厚度分布，鋁板上的黑色部分高度即為粉渣層厚度分布。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量結(jié)晶器內(nèi)保護渣厚度分布的裝置和方法，主要由三腳架、金屬桿、小金屬桿、夾子和測量板組成；三腳架可沿豎直方向伸縮；金屬桿水平固定在三腳架的頂端且可水平伸縮；金屬桿末端設(shè)置垂直彎曲的三個小金屬桿；各小金屬桿末端設(shè)置夾子；各夾子在測量時夾持測量板。測量時通過三腳架的垂直升降功能和金屬桿的水平伸縮功能將用夾子固定在三個小金屬桿上的測量板垂直放于鋼液中2～20秒之后取出，然后通過測量板上各層金屬板的厚度差和鋁板上黑色部分的高度來確定保護渣各層的厚度分布情況。本裝置和方法操作非常穩(wěn)定，可以避免操作人員手抖和結(jié)晶器振動對測量結(jié)果的負(fù)面影響，其結(jié)果更可靠更能反映保護渣各層的分布規(guī)律。
文檔編號B22D2/00GK102207364SQ20111012008
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者葉理德, 徐海倫, 邵遠(yuǎn)敬, 馬春武 申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司