东北大学冶金工程控制7.2

7.2液位、料位测量7.2.1连铸结晶器液面测量7.2.2高炉料线检测冶金过程控制基础及应用7.2.1连铸结晶器液面测量

在冶金过程中，了解和控制容器内的液位高低，对于冶金过程的控制和生产具有重要的意义。如：高炉炉缸内铁水的液面高度，

炼钢炉内的液面高度，

浇铸过程中钢包，中间包的液面高度

结晶器的液面高度，在生产中都需要加以了解和控制，以确定相应的操作工艺参数。2023/2/5冶金过程控制基础及应用一、连铸结晶器液面测量的重要性

2023/2/5冶金过程控制基础及应用二、传统的结晶器对钢水液位自动控制有3种方法流量法

控制进去结晶器的钢水流量，以保证液位稳定。通过改变中间包塞棒或滑动水口的位置，或者控制塞棒和滑动水口二者的位置，来控制进去结晶器的钢水流量，以达到结晶器液位稳定的目的。速度法

根据进入结晶器的钢水量控制拉坯速度以保持结晶器液位稳定。这种方法主要用于小方坯连铸。混合法

一般控制拉坯速度来保持液位稳定，但是当拉速超过一定数值仍不能保持给定的结晶器液位时，则在通过控制中间包塞棒或滑动水口的开口度，或者两者均控制，以控制结晶器液位。2023/2/5冶金过程控制基础及应用3.结晶器钢水液位检测的方法放射法∕射线法浮子法热电偶法电磁法激光法红外法电视法电涡流法2023/2/5冶金过程控制基础及应用1.射线法

2023/2/5冶金过程控制基础及应用1.1结晶器射线法的工作原理工作原理：

根据射线吸收原理，装在结晶器一侧的放射源辐射射出的γ射线经过结晶器，未被钢水吸收的射线信号由探测器接收转化为电信号。

单位时间输出的电脉冲数量与入射的γ射线量成正比，与结晶器内钢水液面高度成反比。

把从探测器输出的电脉冲信号通过光电耦合输入到一次测量仪表，经过主机处理转换成与钢水液面高度成正比的0～10V或0～20mA电模拟量信号，然后输入拉矫机控制系统，调控拉坯速度，以控制定径水口浇铸的结晶器内钢水液面的高度，测量原理如图7-8所示。2023/2/5冶金过程控制基础及应用放射源探测器信号处理拉矫机控制系统

γ射线一部分射线被钢液吸收，吸收量与钢液高度成正比电脉冲信号

1.2射线法在小方坯连铸机中的应用

2023/2/5冶金过程控制基础及应用

1.2射线法在连铸机中的应用

2023/2/5冶金过程控制基础及应用2.电涡流法2023/2/5冶金过程控制基础及应用

电涡流位移传感器是利用通电线圈与金属导体之间的涡流互感效应，将结晶器钢水液面高度位移变化转变为电信号，来检测结晶器钢水液位，如图7-9所示。互感电动势不仅与另一线圈中电流改变的快慢有关，而且也与两个线圈的结构以及相对位置有关2.1电涡流法2023/2/5冶金过程控制基础及应用

简化成电路图2.1电涡流法-涡流式位移传感器2023/2/5冶金过程控制基础及应用线圈受钢液产生的磁场影响后的等效阻抗为：

简化成电路图2.2电涡流法-过程控制2023/2/5冶金过程控制基础及应用图7-11为采用电涡流传感器检测结晶器液位的结晶器液位控制系统，

涡流传感器的有效信号经过放大，线性化处理，(1-2)

将结晶器钢水液面变化转变为直流电流标准信号，(2-3)

通过操作显示控制实现手动或自动控制连铸中间包水口开度实现结晶器钢水液面控制。(3-5)3.电磁法电磁法结晶器液位计原理示意图如图7-12所示。在结晶器上口安装可以生产磁场的发射线圈1和可以接受磁场的接收线圈2在发送线圈1通过1kHz的稳定电流，产生一次磁场，该磁场在结晶器铜壁和钢水表面产生涡流，涡流又产生二次磁场涡流产生的二次磁场被接收线圈接收并感应产生感应电压，该电压与结晶器内的钢液面变化有关。通过测定接收线圈的感应电压，可以测定结晶器内的钢水液位。2023/2/5冶金过程控制基础及应用7.2.2高炉料线检测

机械探尺微波探尺激光探尺2023/2/5冶金过程控制基础及应用1.机械探尺

高炉炉料线机械探尺示意图如图7-13所示。

一般高炉炉顶装有2～5根机械探尺，检测时通过滑轮机机构将探尺放下，根据探尺的位移可以确定该位置的料线。优点：一种结构简单的料线测量设备缺点：经长时间使用后容易损坏，测量精度不高。2023/2/5冶金过程控制基础及应用2.微波探尺电磁波波长在1mm到1m的波段称为微波。

微波与无线电波比较，前者具有良好的定向辐射性和传输特性，在传输过程中受火焰，灰尘，烟雾及光强的影响极小。

基于上述特点，便可用微波法对物位进行测量。

雷达式物位计就是一种采用微波技术的物位测量仪表。特点:

不接触介质

没有测量盲区

可进行连续测量

测量精度几乎不受被介质温度，压力，相对介质常数及易燃易爆等恶劣工况的限制。2023/2/5冶金过程控制基础及应用2.微波探尺-工作原理

2023/2/5冶金过程控制基础及应用3.激光探尺激光探尺，工作原理示意图如图7-15所示。该探尺有一个激光光源，发出的短促激光脉冲在照射到目标物体后，被反射到聚光镜上，然后被接收器测