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热电偶技术的新进展
日期：2024-05-16 23:41
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摘要：
热电偶技术的新进展
当前，薄板坯连铸的发展方向是进一步提高生产率和改善铸坯质量，结晶器是连铸机的核心设备，起着至关重要的作用，因此不断地优化和改进结晶器的性能、延长使用寿命是连铸工作者十分关注的工作。本文将重点介绍在薄板坯结晶器领域国内外的部分*新研究成果，如结晶器热流研究的新成果、结晶器镀层的新设计和新型AFM漏斗型结晶器等，供大家参考。
结晶器热流技术的研究与应用
1 Nucor钢厂通过热模型技术来优化结晶器的冷却设计
为了改善板坯的总体表面质量，Nucor钢厂采取了一些措施，包括对一些产品提高过热度以改善表面质量、调整结晶器的水流以抑制某些钢种的裂纹等，这些调整的确改善了板坯的表面质量，但会引起结晶器弯月面区域的裂纹，加速了结晶器的损耗，对结晶器的使用寿命有负面影响。
结晶器宽面铜板的OEM设计起始热面厚度约为15mm，在铜板报废前留有5mm厚的修磨量。在Nucor钢厂的生产中，宽面铜板两次修磨之间的平均浇铸炉次变化很大，从100炉到300炉不等。修磨过程中铜板修磨总量很大，以致有时候宽面铜板的总体使用寿命只有400炉次。当铜板接近报废厚度时，易产生铸坯质量问题，原因是铜板接近*低厚度工作时，过度的传热导致了铸坯表面裂纹。Nucor的计算结果也表明，当结晶器铜板在9～10mm的工作厚度范围内生产时，弯月面附近冷却水缝根部区域的温度很高，沸腾的可能性极大。当试图增加结晶器冷却水流量来降低水缝根部的温度时，在现有结晶器设计和供水结构的条件下，产品的表面质量会进一步恶化。
该厂根据模拟工作的结果，设计并制造了一套新铜板，与*优冷却水压力和流量配套使用。同预想的一样，新铜板设计给结晶器的工作热面增加了5mm的厚度，但要求的水流量比Nucor钢厂的OEM铜板设计高出约50%。新宽面铜板制造好不久，Nucor钢厂便将它安装到了一个结晶器上接受首期试验。结晶器的宽面上采用了厚度渐变的整面镀镍。为保险起见，生产了399炉以后拆下了新板，接受**检查。结晶器在整个使用期生产的板坯表面质量上佳。铜板弯月面区域的裂纹极小，铜板固定端修磨量为2.0mm，活动端为2.3mm。对结晶器背面水缝的检查，确认弯月面附近水缝根部没有冷却水沉淀物，说明在结晶器的整个使用期均没有出现水缝部的沸腾现象。
2 结晶器传热和变形行为方面的研究
与传统的板坯连铸生产相比，连铸薄板坯断面小、凝固快、速度高，单位时间进入结晶器的钢液量较大，使得结晶器的热负荷较大，从而使具有特殊结构形状的薄板坯连铸结晶器的工作条件更加恶劣。经验表明，薄板坯连铸结晶器的寿命远比传统板坯连铸结晶器的寿命低。结晶器铜板厚度的选择和冷却水缝的设计将决定从钢坯中带走热量的大小，进而决定拉坯速度。如何优化结晶器铜板的结构，提高冷却效率和使用寿命，对于薄板坯连铸结晶器来说，是一个十分重要的问题。
干勇等通过有限元分析方法，得到生产实际使用的结晶器铜板的温度分布和变形情况，作为结晶器结构优化、改进设计的理论依据，使铜板的几何结构更加合理，减小产生塑性变形的可能性，提高结晶器的使用寿命。
3 结晶器热流成像技术
钢铁研究总院以珠江钢厂薄板坯连铸结晶器为研究对象，在现场用预埋热电偶实际测量了铜板温度，开发了结晶器铜板温度场在线监测软件，在线动态监测结晶器铜板宽面及窄面的温度变化过程。结晶器温度监测软件开发步骤见图1。通过结晶器铜板温度分析有限元计算，根据现场埋设热电偶的实际情况，回归分析了从热电偶埋设点到对应位置热面表面和热面上各对应位置之间的温度变化规律，开发了结晶器温度监测软件。