專利名稱：一種測量高速旋轉結晶器表面溫度的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明 涉及測量高速旋轉物表面溫度，尤其涉及一種測量高速旋轉結晶器表面溫度的方法及其裝置。
背景技術：
傳統的制備非晶薄帶的方法為，通過中頻感應爐熔煉，傾倒入中間包，底注到噴帶包中，鋼液由噴嘴噴射到高速旋轉的結晶器上，瞬間凝固成厚度在25-30 μ m的薄帶。圖I是一種現有技術的非晶帶生產過程的示意圖。如圖I所示，該非晶帶生產過程步驟包括在步驟I :熔煉，首先將原材料冶煉母合金，經過化學分析成分檢驗合格在熔煉爐里感應加熱；在步驟2 :澆注，在溫度到達一定溫度時，將熔煉爐里的鋼水澆注到噴帶包；在步驟3 :制帶，噴帶包里的鋼水通過噴嘴噴到高速運轉的結晶器上，通過氣體剝離，形成非晶帶材；在步驟4 :測厚，通過測厚裝置檢測帶材的厚度；在步驟5 :卷取。在整個生產過程中，溫度控制是保證產品質量穩定的最重要工藝之一，其中步驟I、步驟2與普通鋼鐵行業基本相同，均可以通過接觸式測溫槍適時監測，保證鋼水質量。至于步驟3，銅輥為高速旋轉的，線速度在20-30m/s，如果利用不經過任何處理的接觸式熱電偶來測量會因為偶頭與結晶器接觸摩擦力不一致，導致測量溫度與實際溫度相差太大。還有一種現有技術，通過非接觸紅外測溫辦法來監測銅輥表面溫度。非接觸式紅外測溫裝置在測量一些靜態物體或高溫物體技術已經較為成熟，但因為非晶制帶過程受到高速旋轉、高反射率、被測物體溫度相對較低(150°C以下)、表面光潔度隨時間變化等工況影響，利用非接觸式紅外測溫儀器準確測量出結晶器表面溫度幾乎不太可能；否則就要通過大量的校準、標定流程后才可以在一些特定的工況下使用，這樣就很難在實際生產過程中應用，嚴重影響非晶產業這一領域的發展。若要穩定的生產出高質量、高致密的非晶帶材則需要結構設計合理的結晶器，以及生產過程中有效的監控措施，目前傳統生產非晶薄帶流程中較為先進的監控措施僅有帶材的在線厚度測量最為實用。但通過X射線非接觸測量薄帶厚度往往受帶材致密度影響較大，而且厚度僅僅表征了產品的表面質量。而產品的內在質量在整個生產過程中沒有任何監控措施，這也是制約國內非晶薄帶不能大批量生產的主要原因。

發明內容
本發明的目的在于提供一種能克服上述缺陷的測量高速旋轉結晶器表面溫度的方法及其裝置。在本發明的第一方面，提供了一種測量高速旋轉結晶器表面溫度的方法。該方法包括噴帶前，分別測量第一溫度和第二溫度，第一溫度是結晶器表面靜態溫度、第二溫度是包括第一溫度和結晶器旋轉到工藝規定轉速時熱電偶偶頭與結晶器因摩擦產生的溫度；噴帶時，根據結晶器受到鋼水熱沖擊導致變形產生的膨脹量控制熱電偶偶頭與結晶器接觸程度保持恒定；根據控制熱電偶偶頭與結晶器接觸程度保持恒定后測量第三溫度，第三溫度是包括第二溫度和噴帶時因鋼水引起結晶器表面的溫升；以及根據所述第一溫度，第二溫度和第三溫度，計算出噴帶時結晶器表面溫度。在本發明的第二方面，提供了一種測量高速旋轉結晶器表面溫度的裝置。該裝置包括溫度測量模塊，用于測量結晶器表面溫度；膨脹測量模塊，用于測量噴帶生產時，結晶器受到鋼水熱沖擊導致變形產生的膨脹量；伺服傳動模塊，用于根據膨脹測量模塊測出的膨脹量控制溫度測量模塊移動距離與之相同；以及計算模塊，用于根據測量得到的結晶器表面溫度計算噴帶時結晶器表面溫度。通過本發明實施例，可大大提高非晶帶材的產品質量，提高產品的穩定性，降低生產成本。


圖I是一種現有技術的非晶生產過程的示意圖；·
圖2是根據本發明實施例的測量高速旋轉結晶器表面溫度的結構示意圖；以及圖3是根據本發明實施例的測量高速旋轉結晶器表面溫度的方法流程圖。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。圖2是根據本發明實施例的測量高速旋轉結晶器表面溫度的結構示意圖，該測溫系統包括伺服傳動系統6、測溫系統支架7、膨脹測量系統8、測溫熱電偶9和結晶器10。伺服傳動系統6用于控制測溫熱電偶傳動距離。它包括伺服電機、滾珠絲杠，直線導軌和光柵尺，傳動精度可達O. 5 μ m。伺服電機帶動固定在測溫支架7上的膨脹測量系統8和測溫熱電偶9在滾珠絲桿和直線導軌上移動，并用光柵尺記錄移動距離。測溫系統支架7用于將膨脹測量系統8與測溫熱電偶9固定在支架上；膨脹測量系統8用于測量噴帶生產時，結晶器受到鋼水熱沖擊導致變形產生的膨脹量。在一個例子中，膨脹測量系統8采用電感式位移傳感器，測量精度可達O. I μ m。測溫熱電偶9用于測量結晶器或噴帶表面溫度。在一個例子中，測溫熱點偶采用銅-康銅熱電偶。在測量時，將膨脹測量系統8與測溫熱電偶9固定在測溫系統支架7上，由伺服傳動系統6控制沿結晶器10徑向方向水平移動。噴帶前，將測溫熱電偶9偶頭調節到與結晶器10接觸。可用傳動位移來衡量接觸程度。優選地，一般調節范圍在熱電偶頭與結晶器接觸后繼續靠近距離為d，一般d的控制范圍在0-10 μ m,最優控制范圍在1-5 μ m。記錄此時結晶器10表面溫度Ttl，然后將結晶器10旋轉到工藝規定轉速，測出溫度為！\。當噴帶開始時，由于高溫鋼水對結晶器10加熱，結晶器10受熱后發生熱膨脹，測量膨脹系統8將測量到的結晶器10膨脹變化量反饋給伺服傳動系統6，通過伺服傳動系統6控制測溫熱電偶9傳動距離，使得測溫熱電偶9偶頭與結晶器10的接觸程度始終保持不變，避免因為偶頭與結晶器10接觸程度不一樣導致的摩擦升溫程度不同。在一個例子中，測量膨脹系統8與伺服傳動模塊6采用閉環控制。此時測溫熱電偶9測得噴帶時結晶器10的表面溫度為T2。這樣，就可以得出噴帶時結晶器表面實際溫度T，根據公式T = T2-(T1-T0)。
測量實例如下例I :非晶帶材寬度為142臟，厚度為26-28 μ m,結晶器轉速22m/s，偶頭與結晶器接觸程度d :3 μ m，靜態測得溫度Ttl為25°C，輥速達22m/s時測得溫度T1為32°C，噴帶穩定后測得溫度T2S75°C。最終，通過公式T = T2-(T1-Tci)可得此工藝條件下，結晶器表面溫度為68°C。例2 :非晶帶材寬度為170mm，厚度為27-29 μ m,結晶器轉速22m/s，偶頭與結晶器接觸程度d :5 μ m，靜態測得溫度Ttl為25°C，輥速達22m/s時測得溫度T1為35°C，噴帶穩定后測得溫度T2S85°C。最終，通過公式T = T2-(T1-Tci)可得此工藝條件下，結晶器表面溫度為75°C。
例3 :非晶帶材寬度為213mm，厚度為25-27 μ m,結晶器轉速22m/s，偶頭與結晶器接觸程度d :2 μ m，靜態測得溫度Ttl為25°C，輥速達22m/s時測得溫度T1為32°C，噴帶穩定后測得溫度T2S90°C。最終，通過公式T = T2-(T1-Tci)可得此工藝條件下，結晶器表面溫度為83°C。根據測量出的結晶器表面溫度，就可以評估出何種溫度對應的帶材磁性能最為優異，從而控制廣品的內在質量。圖3是根據本發明實施例的測量高速旋轉結晶器表面溫度的方法流程圖。在步驟201，噴帶前，分別測量第一溫度和第二溫度，第一溫度是結晶器表面靜態溫度、第二溫度是包括第一溫度和結晶器旋轉到工藝規定轉速時熱電偶偶頭與結晶器因摩擦產生的溫度。在步驟202，噴帶時，通過控制熱電偶偶頭徑向移動距離與結晶器受到鋼水沖擊下導致變形產生的膨脹量相同，從而控制熱電偶偶頭與結晶器接觸程度保持恒定。在步驟203，通過控制熱電偶偶頭與結晶器接觸程度保持恒定后，測量第三溫度，第三溫度是包括第二溫度和噴帶時因鋼水引起結晶器表面的溫升。以及在步驟204，根據所述第一溫度，第二溫度和第三溫度，計算得出噴帶時結晶器表面溫度。本發明實施例在結晶器圓周向、軸向方向布置多個接觸式銅-康銅熱電偶，在噴帶過程中測量結晶器圓周向、軸向溫度分布，從而評估結晶器設計方案的正確與否，同時根據測量出結晶器表面溫度評估帶材的磁性能優異程度，為穩定、批量生產高性能非晶帶材提供監控手段，有效降低生產過程中由于工藝參數不穩定產生次品、廢品的機率。非晶帶制備技術是21世紀最具競爭力的技術之一，能夠在很大程度上提高非晶帶材穩定性，具有傳統合金帶所不能比擬的優點，因此受到世界各國的大力關注；而能夠實現長時間，高穩定性生產高致密度非晶帶材，對實現非晶帶的連續生產、提高產品質量、提高生產效率、降低勞動強度、節能降耗等方面具有積極的意義。以上所述的具體實施方式
，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式
而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種測量高速旋轉結晶器表面溫度的方法，包括 噴帶前，按熱電偶偶頭與結晶器之間的一定接觸程度分別測量第一溫度和第二溫度，第一溫度是靜態時熱電偶偶頭測得的結晶器表面溫度、第二溫度是結晶器旋轉到工藝規定轉速時熱電偶偶頭測得的結晶器表面溫度； 噴帶時，根據結晶器受到鋼水熱沖擊導致變形產生的膨脹量控制熱電偶偶頭與結晶器接觸程度保持恒定； 根據控制熱電偶偶頭與結晶器接觸程度保持恒定后測量第三溫度；以及 根據所述第一溫度，第二溫度和第三溫度，計算出噴帶時結晶器表面溫度。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述按熱電偶偶頭與結晶器之間的一定接觸程度包括在熱電偶偶頭與結晶器接觸后繼續靠近一定距離。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述控制熱電偶偶頭與結晶器接觸程度保持恒定是通過控制熱電偶偶頭徑向移動距離與結晶器受到鋼水沖擊下導致變形產生的膨脹量相同而實現。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述計算出噴帶時結晶器表面實際溫度的公式為噴帶時結晶器表面溫度=第三溫度_(第二溫度-第一溫度)。
5.一種測量高速旋轉結晶器表面溫度的裝置，包括 溫度測量模塊，用于測量結晶器表面溫度； 膨脹測量模塊，用于測量噴帶生產時，結晶器受到鋼水熱沖擊導致變形產生的膨脹量; 伺服傳動模塊，用于根據膨脹測量模塊測出的膨脹量控制溫度測量模塊移動距離與之相同；以及 計算模塊，用于根據測量得到的結晶器表面溫度計算噴帶時結晶器表面溫度。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述溫度測量模塊包括用于測量第一溫度、第二溫度和第三溫度的模塊，所述第一溫度是靜態時熱電偶偶頭測得的結晶器表面溫度、所述第二溫度是結晶器旋轉到工藝規定轉速時熱電偶偶頭測得的結晶器表面溫度和所述第三溫度是熱電偶偶頭與結晶器接觸程度保持恒定后熱電偶偶頭測得的結晶器表面溫度。
7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述膨脹測量模塊與所述伺服傳動模塊采用閉環控制。
8.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述溫度測量模塊包括銅-康銅熱電偶。
9.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述膨脹測量模塊包括電感式位移傳感器。
10.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述伺服傳動模塊還用于控制溫度測量模塊和膨脹測量模塊沿結晶器徑向方向水平移動。
全文摘要
本發明涉及一種測量高速旋轉結晶器表面溫度的方法及其裝置，該方法包括噴帶前，分別測量第一溫度和第二溫度；噴帶時，根據結晶器受到鋼水熱沖擊導致變形產生的膨脹量控制熱電偶偶頭與結晶器接觸程度保持恒定，并測量出第三溫度；以及根據所述第一溫度、第二溫度和第三溫度，計算出噴帶時結晶器表面溫度。本發明通過控制熱電偶偶頭與結晶器的接觸程度保持恒定，避免因為偶頭與結晶器接觸程度不一樣導致的摩擦升溫程度不同，而使接觸式測溫能夠得以實現，并且本發明裝置具有成本低，方便，快捷、可靠，維護相對簡單等優點。
文檔編號B22D2/00GK102914387SQ201210402269
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月19日 優先權日2012年10月19日
發明者李曉雨, 龐靖, 王靜 申請人:青島云路新能源科技有限公司