在冶金連鑄過程中,二次冷卻與鑄機(jī)產(chǎn)量和鑄坯質(zhì)量密切相關(guān),直接決定鑄坯的凝固狀態(tài),與之相關(guān)的鑄坯缺陷有內(nèi)部裂紋、表面裂紋、鑄坯鼓肚和鑄坯菱變等。鑄坯表面溫度是連鑄中的一個(gè)重要參數(shù),是優(yōu)化拉坯速度、確定二冷冷卻強(qiáng)度、判斷液相穴深度等的主要依據(jù)之一。它不僅取決于結(jié)晶器和二冷區(qū)的冷卻強(qiáng)度,還受到澆鑄溫度、鑄坯斷面尺寸、鋼種、拉坯速度和坯殼厚度等各方面因素的影響。

現(xiàn)有的二冷區(qū)自動(dòng)控制方法主要分為兩大類:靜態(tài)控制法和動(dòng)態(tài)控制法。靜態(tài)控制法是利用數(shù)學(xué)模型計(jì)算冷卻水控制量,調(diào)整二冷強(qiáng)度,是目前廣泛采用的方法,只能在穩(wěn)定生產(chǎn)情況下基本滿足要求;而動(dòng)態(tài)控制法則是根據(jù)實(shí)測(cè)鑄坯表面溫度實(shí)時(shí)改變二冷水,及時(shí)調(diào)整水量,能更快速有效地反映冷卻溫度變化情況,更好地指導(dǎo)生產(chǎn)操作,在不穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)也能滿足工藝要求,明顯優(yōu)于靜態(tài)控制。

但是動(dòng)態(tài)控制操作起來要比靜態(tài)控制復(fù)雜得多,表面溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量存在很多難點(diǎn)。首先,二冷區(qū)空間狹小,噴淋水管、噴頭與密排輥?zhàn)拥仍O(shè)備擁擠復(fù)雜,這對(duì)測(cè)溫裝置的安裝和調(diào)試帶來了不便;其次,二冷區(qū)周圍環(huán)境條件差,鑄坯附近溫度高,且充滿水霧蒸汽,并伴有沖刷掉落的氧化鐵皮等雜質(zhì),這就要求測(cè)溫裝置能夠耐高溫、耐潮濕且有一定的外部保護(hù)措施;第三,鑄坯在一定拉速運(yùn)動(dòng)過程中,除了水霧遮擋外,表面又附有氧化鐵皮和水膜,導(dǎo)致測(cè)溫裝置無法順利接觸或感應(yīng)被測(cè)表面,對(duì)所采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提出了質(zhì)疑。

二冷的環(huán)境特殊性對(duì)溫度的測(cè)量和控制提出了挑戰(zhàn),因此溫度測(cè)量工具和方法的選擇就尤為重要。溫度測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類,現(xiàn)代的測(cè)溫技術(shù)多為非接觸式。二冷區(qū)測(cè)量鑄坯表面溫度時(shí),分別以熱電偶接觸式和紅外非接觸式測(cè)溫方法為代表,且各有優(yōu)缺點(diǎn)。熱電偶測(cè)溫方法相對(duì)簡(jiǎn)單、可靠,測(cè)量精度高,但需要充分熱交換導(dǎo)致時(shí)間延遲和操作誤差,且受高溫材料限制使用壽命很低;而紅外測(cè)溫方法則是利用熱輻射原理,只能測(cè)量物體表面,且易受外界環(huán)境因素影響,但是測(cè)溫元件無需與被測(cè)介質(zhì)接觸,量程范圍廣,不受溫度上限限制,不破壞被測(cè)物體的溫度場(chǎng),反應(yīng)速度快。從生產(chǎn)角度看,紅外測(cè)溫方法無需就近測(cè)溫,大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度,使用壽命長(zhǎng),設(shè)備損耗成本小,且測(cè)量誤差與熱電偶相比在可接受范圍內(nèi)。同時(shí),作為非接觸測(cè)量工具還可在不安全或接觸測(cè)量較困難的區(qū)域進(jìn)行測(cè)量,既達(dá)到測(cè)試目的又保護(hù)了人身安全。