РЕФЕРАТ

Способ диагностирования возникновения внутренних дефектов (трещин) осуществляется  контактным способом контроля  разности температур шаровыми термоэлектродами между соседними локальными местами по периметру сляба, а также, в локальных местах по периметру сляба за определённый временной интервал  после зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

ВВЕДЕНИЕ

Наиболее проблемными с точки зрения качества слябов непрерывной разливки стали являются ранняя диагностика поверхностных дефектов, среди которых наиболее значимыми и трудно устранимыми оказываются паукообразные, сетчатые и поперечные трещины, которые развиваются в приповерхностном слое, проходят по границам зерен и, как правило, не загрязнены ликватами.

Известен способ диагностирования появления трещин в слябе по изменению температуры его поверхности непосредственно в кристаллизаторе матричной системой термоэлементов (CN 101985166). Диагностирование дефектов выполняется по разнице показаний термоэлементов в матрице.

Известен способ диагностирования появления трещин в слябе по изменению температуры его поверхности непосредственно в верхней и центральной частях кристаллизатора матричной системой термоэлементов (WO 2012043985). Диагностирование дефектов выполняется по разнице показаний термоэлементов в матрице.

Известен способ диагностирования продольных трещин в затвердевшей оболочке сляба в кристаллизаторе (RU 2593802C2).

Основным недостатком указанных способов является то, что практическая реализация требует внесение конструктивных изменения в действующее оборудование машины непрерывного литья заготовок. Внутренние поверхности кристаллизатора должны быть дооборудованы системами термодатчиков.

Бесконтактное измерение температуры поверхности с помощью отдельных термопар менее чувствителен к небольшим изменениям температуры, чем контактный способ.  Установленные на небольшом расстоянии, например через 10 мм, термопары с бесконтактным измерением не способны реагировать на малейшее изменение температуры на таком расстоянии.

ОПИСАНИЕ

Диагностирование возникновения внутренних дефектов (трещин) осуществляется  контактным способом контроля  разности температур шаровыми термоэлектродами между соседними локальными местами по периметру сляба, а также, в локальных местах по периметру сляба за определённый временной интервал  после зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Измерение температур на поверхности сляба производится двумя идентичными и разнесёнными на определённое расстояние измерительными модулями.

В измерительных модулях температуры  поверхностей сляба измеряются контактным катящимся способом. В контактном способе одним  общим термоэлектродом является сам сляб.  В качестве второго термоэлектрода используется шаровой электрод, который приводится в движение по всему периметру сляба.  Непосредственно шар  шарового электрода совершает постоянное контактное вращение с заданной скоростью по всему периметру сляба (первого термоэлектрода), образуя термоизмерительный контакт.

Наличие аномального изменения температуры в определённом месте на поверхности сляба за определённый промежуток времени или характеристика изменения скорости  остывания определённого места  — является диагностическим маркером образования любых внутренних дефектов.  Пики и впадины на кривых распределения говорят о неоднородности внутренней структуры, а их величина – о степени неоднородности.

В качестве шарового термоэлектрода, согласно термоэлектрического ряда  напряжений относительно платины при перепаде температур в 100°С — можно использовать полый шар из никеля с ЭДС  — 1.97 мВ.  Сляб (железо)  в это время будет иметь ЭДС  +1.88 мВ.

ИСПОЛНЕНИЕ

Схематически измерительная система представлена на рис. № 8.1.

Рис. № 8.1. Измерительная система диагностирования внутренних дефектов слябов  в МНЛЗ с помощью синхронно движущихся шаровых термоэлектродов.

Система состоит из четырёх идентичных термоизмерительных модулей, которые разнесены на определённое расстояние друг от друга непосредственно после зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок. Выход всех термодатчиков измерительных модулей соединяются с системой управления, которая производит непрерывное измерение температуры с последующей обработкой.

Схематически каждый измерительный модуль представлен на рис. № 8.2.

Рис. № 8.2.  Измерительный модуль системы диагностирования внутренних дефектов слябов  в МНЛЗ с помощью синхронно движущихся шаровых термоэлектродов.

В конструктивном плане представляет собой рамку с установленными по краям двумя шаровыми термоэлектродами.  Рамка имеет возвратно-поступательный привод по ширине сляба. 

Шаровой термоэлектрод  представляет собой сборное изделие в виде полого шара из никеля, который крутится внутри никелевой полусферы.

Такая конструктивное исполнение  позволяет внутреннему никелевому шару свободно крутится в двух плоскостях – вдоль и поперёк движения сляба. Образуется термоизмерительный контакт двух термоэлектродов, в качестве которых выступает сам сляб и движущийся шар.

Схематически шаровой термоэлектрод представлен на рис. № 8.3.

Рис. № 8.3. Шаровой термоэлектрод системы диагностирования внутренних дефектов слябов  в МНЛЗ с помощью синхронно движущихся шаровых термоэлектродов.

Материал шарового термоэлектрода, согласно термоэлектрического ряда  напряжений относительно платины при перепаде температур в 100°С , это никель  с ЭДС  — 1.97 мВ.  Сляб (железо)  в это время будет иметь ЭДС  +1.88 мВ.

Температуры  поверхностей сляба в определённых местах по периметру измеряют контактным катящимся способом, в котором одним  общим термоэлектродом является сам сляб, а вторым электродом является шаровой электрод.  Шар шарового электрода совершает постоянное контактное возвратно поступательное вращение с заданной скоростью по всей ширине сляба.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Принцип работы основан на измерении температуры поверхности сляба через равные промежутки времени шаровыми электродами.

Таким образом формируются матрицы термораспределений в различных плоскостях сляба.

Пики и впадины в матрицах указывают о наличии неоднородности внутренней структуры, а их величина – о степени неоднородности. Компьютерная обработка температурных матриц в различных плоскостях сляба позволит идентифицировать все внутренние дефекты сляба

ВЫВОД

          Заявленный способ, основан на самом точном и чувствительном  контактном способе измерения распределений температур всех поверхностей сляба. Более точные измерения распределений температур позволяют диагностировать практически все внутренние дефекты в  слябе непосредственно после зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок, по сравнению со всеми существующими способами.   К тому же все, ранее предлагаемые способы диагностики дефектов предполагают внесение конструктивных изменений в действующий кристаллизатор.

Заявленный способ не предполагает внесение каких-либо конструктивных изменений в кристаллизатор и может быть исполнен на действующем оборудовании, даже без его остановки на ремонт. Это связано с тем, что  проводить манипуляции с измерительными модулями можно дистанционно.