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连铸机结晶器熔钢液面控制 鞍钢设计研究院 尤克强 摘要：文章介绍了连铸机结晶器熔钢液面常用的的三种检测方法，比较了它们的特点。重点讨论了结晶器熔钢液面的控制系统，从理论与实践上总结了实现结晶器熔钢液面稳定控制的方法。 主题词：液面控制 熔钢液面 结晶器 连铸机 核辐射 物位计 干扰因素 前馈补偿 钝化处理 一、前言 随着社会对钢材品种，规格，质量的要求越来越高，轧钢对连铸坯的质量要求也越来越高。如果不能稳定，可靠地控制结晶器的熔钢液面，要想连续生产出高质量的铸坯是不可能的。 为了提高连铸的生产率，很自然要提高拉速度，但是这样一来拉漏跑钢的事故发生率明显上升，这是一个值得研究的问题。开发漏钢预知技术，准确有效地控制结晶器四壁冷却效果，保证铸坯初期凝固稳定，这是高效连铸机安全生产的重要保证。 二、结晶器熔钢液面的检测方法 结晶器熔钢液面的检测方式多种多样：热电偶埋入法，工业电视法，周期性电极插入法，放射性同为素法，涡流法，电池感应法和激光法等等。目前板坯连铸机结晶器上广泛采用的方法是放射性同为素法，涡流法和激光法。 放射性同为素法 目前连铸机采用最多的是放射性同位素Co60测液面仪（见图1）。其原理是安装在结晶器一侧的柱状Co60放射线源连续不断地放射出一定强度的γ 射线。结晶器钢液面在柱状放射线源的尺寸范围内上下波动，利用钢液对γ射线的吸收程度来反 映 钢液液面的高度。安装在结晶器另一侧的闪烁计数器用来检测γ射线穿透结晶器后强度的变化。当熔钢液面高时接受的γ射线强度就小，反之则大。闪烁计数器由闪烁体，光电倍增管及前置放大器组成。当射线作用于闪烁体时，其被激的原子和分子即射出光电子，光电子经光电倍增管收集，加速，放大后在倍增管的阳极上形成脉冲。单位时间所产生的脉冲数称为技术率，它正比被接收的射线强度。将该脉冲经过鉴别器消除干扰噪声信号，再经过整形器将脉冲整形为幅度与宽度相等的矩形脉冲，经过积分器将脉冲信号转换为与脉冲频率成比例的直流积分电压，经过一系列处理以后可获得一模拟电压，其大小比例于接受的射线强度/。此信号再经过结晶器上下振动的补偿，尔后送往微机控制系统。日本住友株式会社和奥钢联所产生的连铸机即采用上述方式。住友所用Co60放射线源的强度为686MBq,泄露量小于5mSv/年，符合我国环保部门规定的卫生标准。但是工厂方面多有疑虑而不欢迎。其测量范围为0~150mm,精确度为±5mm。 激光法 激光法是光电的LADAR测量系统（见图2），基于激光测距技术。激光发射器是一个红外光发射极，发射一个非常短的红外激光迈冲2X10-12S。激光脉冲通过测管经反光镜直色结晶器钢液表面，而后反射回来引导至接收器。它利用在发射与接收脉冲之间的时间延迟与传感部件至钢液面的距离成正比的原理，测量信号转换成电量信号，即转换成脉宽调制的电气脉冲，这个测量信号进一步处理，得到一个与最终熔钢液面成比例的输出信号。LADAR装置的测量精度与动态响应的时间常数有关，时间常数选取值可从20~10230ms。当时间常数ι为20ms时，检测精确度为±5mm;当ι为2000ms以上时，精确度为±1mm。测量范围可为0~900mm，甚至更广。激光法的特点是比放射性同位素法安全、测量范围宽、反应快和精确度高。其缺点在于：要在结晶器上方设一个激光测管，保护渣的厚薄影响测量值，测管内的一个反射镜是一个易污的消耗件，需要经常更换，不过这小片反光镜易于制造，价格低廉。德国迪马克公司推荐采用激光法，该装置提供的测量范围为0-900mm，精确度为±1mm 图2 涡流法 涡流法的依据是电池感应原理。用涡流法检测结晶器熔钢液面的装置（如图3所 示），其探测头由3个线圈组成，一次线圈和两个关联的二次线圈，二次侧的两个线圈缠绕方向相反。将工频50Hz交流电供给一次线圈时，其中产生一个交频磁场，在钢液表面产生磁涡流。该涡流又产生一个新磁场，并在二次侧线圈中感应产生一个差分电压。该差分电压的大小反映了线圈与熔钢液面之间的距离，从而测得钢液液面的高度。此检测信号经放大器处理送往控制系统。这种检测方式的特点是安全、无放射性危害问题，测量值不受结晶器中保护渣的影响，反应快,精确高.缺点是在结晶上方没有探测线圈,线圈会被高温烧坏.日本神户制钢所推荐采用涡流法检测结晶器的熔钢面.其测量范围为0—150mm.精确度为±2mm 图3 鞍钢的板坯连铸机是从日本神户制钢所引进的,结晶器熔钢液面检测液面检测采用涡流法.结晶器熔钢液面计的型号为SB-060E-1,是NKK日本钢管珠式会社的产品.日本钢管从1978年开始开发NKK涡流式熔钢液面计.这种液位计首先用于板坯连铸机,后来又开发了一种用于坯连铸机的小型涡流式熔钢液位机.如今日本钢管株式会社的9台连铸机全部安装了这种液位计.鞍钢板坯连铸机结