保护渣熔融层厚度和钢水液面波动的测量方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于连铸生产的辅助测量方法及装置，具体说有关一种测量保护 渣熔融层厚度和钢水液面波动的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 在连铸浇注过程中，保护渣进入结晶器后在高温钢水的作用下不断融化，会形成 三层结构，即熔融层、烧结层、原渣层。现场测量保护渣熔融层厚度一般是采用镀铜铁丝插 入法，利用铜和铁熔点的差异，检测保护渣的厚度。在该检测过程中操作人员手持镀铜铁 丝，利用目测大致选择离结晶器宽边、窄边1/4处，插入镀铜铁丝然后取出，然后目测大致 计算出熔融层厚度。这种方法虽可简易的测出熔渣层厚度，但是这种方法尚存在以下问 题：
[0003] 人为因素影响测量精度：操作人员手的抖动和目测误差，使保护渣厚度测量的位 置出现误差。而保护渣熔融层和烧结层在镀铜铁丝上的界限并不清晰，不同操作人员读数 差异很大，造成测量结果不够准确可靠；
[0004] 设备的影响误差：铜丝是否能够保证垂直，结晶器的振动，还有连铸机电磁搅拌的 磁力干扰，这都影响了测量精度；
[0005] 钢水的液面波动影响熔融层厚度的测量：由于在不同工况下，结晶内钢液波动情 况不同，单点的熔融层厚度也在不断变化，因此，单个点的数据并不可靠。
[0006] 在中国专利申请第200610028520. 9号中，采用三根熔点不同的金属丝来代替单 根铜丝进行测量。测量时手持Y型架将两组或多组由三种不同熔点的金属丝组成的探头插 入结晶器液面内并迅速取出，然后根据各不同熔点的丝的长度来计算保护渣各层的厚度。 这种方法测量值的读数准确可靠，但每次测量都需在Y型金属架布置三根金属丝，给操作 人员带来了不便。而且没有消除操作人员手抖和结晶器振动等因素的负面影响。
[0007] 中国专利申请第200810011985. 2号中，公布了一种由把手、密度板和多根铁丝探 针组成的测量保护渣厚度的装置。测量时由操作人员手握把手，将探针插入结晶器液面下 并迅速取出，根据各探针的色泽和挂渣情况判断保护渣各层厚度分布，然后取其平均值，即 为最终的保护渣熔融层厚度。该方法的数据较为准确，而且不同点熔融层的最大值与最小 值之差，可以表征结晶器的液面波动情况。但是该方法由于原渣层和烧结层在铁丝上的界 限并不清晰，因此这中方法读数误差通常较大，同时，又因为操作人员手抖和结晶器振动等 因素的负面影响，这种方法的测试结果并不十分可靠。
[0008] 中国专利申请第201110120086. 8号中，公布了 一种由三脚架、金属杆和测量板组 成的保护渣厚度测量装置，测量板由铝板，铜板和钢板三层板组成，并通过金属杆与三角架 连接。测量时，将三角架放置在结晶器附近，通过三脚架的垂直升降功能和金属杆的水平伸 缩功能将测量板放入钢液中，然后通过测量板上各层金属板的厚度差和铝板上黑色部分的 高度来确定保护渣各层的厚度分布情况。该种方法避免了操作人员手抖和结晶器振动的干 扰，能够测出一个截面的渣层厚度分布曲线，反映保护渣各层的厚度分布规律。但是该种方 法将测量板放入结晶器内，其有可能影响结晶器内的流场分布，影响铸坯质量，另外，测量 板的金属消耗量较大，而且测量板插入钢液，给钢水的纯净度带来一定影响。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种保护渣熔融层厚度和钢水液面波动的测量方法及装 置，不仅可以避免人为和铸机设备的影响因素，精确直观的测出熔融层厚度，还可应用于带 电磁搅拌的结晶器内；根据结晶器内各个不同位置熔融层厚度的分布，还可以反映出钢水 液面波动情况，并可判断结晶器内的偏流情况，为浇钢的操作调整提供依据。
[0010] 根据本发明一方面提供一种保护渣熔融层厚度和钢水液面波动的测量装置，包 括：放置在结晶器框架上的三脚架组件、金属杆、多根金属丝，其特征在于，还包括三脚架固 定装置、水平定位装置和旋转金属螺杆；水平定位装置包括水平定位金属薄板和至少1个 标尺，三脚架组件包括三脚架和三脚架固定板，三脚架固定装置包括垂直升降调节螺旋杆 和旋转头，垂直升降调节螺旋杆与三脚架固定板螺纹连接，以便相对于三脚架沿坚直方向 上下移动；旋转金属螺杆水平地固定在垂直升降调节螺旋杆上，以与三脚架固定在一起，并 呈90°夹角，多根金属丝沿旋转金属螺杆方向每隔一段距离通过螺纹固定在旋转金属螺杆 上；水平定位金属薄板固定在旋转金属螺杆上，标尺每隔一段距离与金属杆呈90度垂直焊 接固定，并可在测量完毕后通过旋转头呈180°旋转。
[0011] 所述多根金属丝为三根镀铜304奥氏体不锈钢金属丝。
[0012] 所述水平定位金属薄板上以间隔距离形成有多个半圆形孔，通过螺栓固定安装有 不锈钢箍套以与其中一个半圆形孔共同形成圆形套孔，水平定位金属薄板通过相应的套孔 套设在旋转金属螺杆上。
[0013] 所述水平定位金属薄板的宽度与铸坯厚度相等，水平定位金属薄板放置入结晶 器内距离结晶器上口的距离为5~6mm;所述半圆形孔的距离设置成位于铸坯厚度方向的 1/4,1/2, 3/4三个位置处，水平定位金属薄板在其中一个位置处通过不锈钢箍套固定在金 属杆上。
[0014] 所述水平定位金属薄板和旋转金属螺杆是由304奥氏体不锈钢制成。
[0015] 根据本发明另一方面提供一种保护渣熔融层厚度和钢水液面波动的测量方法，采 用上述的测量装置实施，包括以下步骤：
[0016] 将三脚架固定在结晶器框架上；
[0017]按要求在旋转金属螺杆上每隔一定距离，通过螺栓固定多根金属丝，并通过调整 保持金属丝垂直向下；
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