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熱電偶技術的新進展
日期：2025-09-19 11:20
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摘要：
熱電偶技術的新進展
當前，薄板坯連鑄的發展方向是進一步提高生產率和改善鑄坯質量，結晶器是連鑄機的核心設備，起著至關重要的作用，因此不斷地優化和改進結晶器的性能、延長使用壽命是連鑄工作者十分關注的工作。本文將重點介紹在薄板坯結晶器領域國內外的部分*新研究成果，如結晶器熱流研究的新成果、結晶器鍍層的新設計和新型AFM漏斗型結晶器等，供大家參考。
結晶器熱流技術的研究與應用
1 Nucor鋼廠通過熱模型技術來優化結晶器的冷卻設計
為了改善板坯的總體表面質量，Nucor鋼廠采取了一些措施，包括對一些產品提高過熱度以改善表面質量、調整結晶器的水流以抑制某些鋼種的裂紋等，這些調整的確改善了板坯的表面質量，但會引起結晶器彎月面區域的裂紋，加速了結晶器的損耗，對結晶器的使用壽命有負面影響。
結晶器寬面銅板的OEM設計起始熱面厚度約為15mm，在銅板報廢前留有5mm厚的修磨量。在Nucor鋼廠的生產中，寬面銅板兩次修磨之間的平均澆鑄爐次變化很大，從100爐到300爐不等。修磨過程中銅板修磨總量很大，以致有時候寬面銅板的總體使用壽命只有400爐次。當銅板接近報廢厚度時，易產生鑄坯質量問題，原因是銅板接近*低厚度工作時，過度的傳熱導致了鑄坯表面裂紋。Nucor的計算結果也表明，當結晶器銅板在9～10mm的工作厚度范圍內生產時，彎月面附近冷卻水縫根部區域的溫度很高，沸騰的可能性極大。當試圖增加結晶器冷卻水流量來降低水縫根部的溫度時，在現有結晶器設計和供水結構的條件下，產品的表面質量會進一步惡化。
該廠根據模擬工作的結果，設計并制造了一套新銅板，與*優冷卻水壓力和流量配套使用。同預想的一樣，新銅板設計給結晶器的工作熱面增加了5mm的厚度，但要求的水流量比Nucor鋼廠的OEM銅板設計高出約50%。新寬面銅板制造好不久，Nucor鋼廠便將它安裝到了一個結晶器上接受首期試驗。結晶器的寬面上采用了厚度漸變的整面鍍鎳。為保險起見，生產了399爐以后拆下了新板，接受**檢查。結晶器在整個使用期生產的板坯表面質量上佳。銅板彎月面區域的裂紋極小，銅板固定端修磨量為2.0mm，活動端為2.3mm。對結晶器背面水縫的檢查，確認彎月面附近水縫根部沒有冷卻水沉淀物，說明在結晶器的整個使用期均沒有出現水縫部的沸騰現象。
2 結晶器傳熱和變形行為方面的研究
與傳統的板坯連鑄生產相比，連鑄薄板坯斷面小、凝固快、速度高，單位時間進入結晶器的鋼液量較大，使得結晶器的熱負荷較大，從而使具有特殊結構形狀的薄板坯連鑄結晶器的工作條件更加惡劣。經驗表明，薄板坯連鑄結晶器的壽命遠比傳統板坯連鑄結晶器的壽命低。結晶器銅板厚度的選擇和冷卻水縫的設計將決定從鋼坯中帶走熱量的大小，進而決定拉坯速度。如何優化結晶器銅板的結構，提高冷卻效率和使用壽命，對于薄板坯連鑄結晶器來說，是一個十分重要的問題。
干勇等通過有限元分析方法，得到生產實際使用的結晶器銅板的溫度分布和變形情況，作為結晶器結構優化、改進設計的理論依據，使銅板的幾何結構更加合理，減小產生塑性變形的可能性，提高結晶器的使用壽命。
3 結晶器熱流成像技術
鋼鐵研究總院以珠江鋼廠薄板坯連鑄結晶器為研究對象，在現場用預埋熱電偶實際測量了銅板溫度，開發了結晶器銅板溫度場在線監測軟件，在線動態監測結晶器銅板寬面及窄面的溫度變化過程。結晶器溫度監測軟件開發步驟見圖1。通過結晶器銅板溫度分析有限元計算，根據現場埋設熱電偶的實際情況，回歸分析了從熱電偶埋設點到對應位置熱面表面和熱面上各對應位置之間的溫度變化規律，開發了結晶器溫度監測軟件。