连续铸管金属液面的检测系统

　　1　引言

　　铸铁管广泛地应用于地下水道、煤气管道、石油、天然气的运输管道等,被誉为“地球之血管”。它是一个国家工农业生产发展和现代文明的标志之一。在我国的铸造行业中,铸铁管生产占有很大比重,其重量占1/6～1/5。目前,铸铁管的生产在工艺上以连续铸管为主,全国近200家铸管生产厂中,采用连铸工艺生产的达90%以上。至于电子计算机在连铸中的应用则刚刚起步进行探索,更无成熟应用之范例。

　　由于连续铸管在设备投资和工艺过程等方面有很大的优越性,尤其在生产直径为Φ20～Φ50mm的小口径铸管方面,连铸工艺比离心工艺要好。但是,现在的连续铸管生产中,操作者凭借主观意识,靠经验和人为的配合进行生产,其质量的好坏在很大程度上取决于人为因素的影响,较难保证稳定的铸管质量和较高的合格率。在实际拉管过程中,对浇注温度、浇注速度、出管温度、结晶器内液面高度、拉管速度等参数的控制及相互间的配合要求比较严格。操作者进行手工操作时,往往较难判断各参数的实际值,尤其是液面的位置和稳定与否对拉管过程的影响很大,操作者靠观察控制拉管速度及浇注速度,很难达到要求。如果采用计算机来实现对连续铸管工艺参数的自动检测和控制,利用计算机进行准确及时的采样,正确、迅速地选择最佳工作状态,不但可以使连续铸管操作更加科学,易于掌握,而且可以保证铸管质量,提高生产效益。

　　本文介绍一种结晶器内金属液面的微机检测系统,为实现连续铸管过程的自动控制作准备。

　　2　液面的检测方法及检测系统

　　(1)检测方法

　　目前,按传感器与被测对象的相对位置,检测方法可分为接触式和非接触式两类。在连续铸钢中,液位检测方法有下面几种:①采用涡流式距离计(电感式),通过液面与电感线圈距离的改变而引起线圈阻抗的变化来检测液位;②采用光电元件作为检测元件,被检测液面的变化引起光源反射角度的变化来反映液面的位置;③采用放射线的发射与接收来检测液位的变化。以上都属于非接触式的检测方法。

　　而在连续铸管方面,使用放射线同位素指示仪控制液面,还有在结晶器内安装热电偶的方法。但这些方法未能得到推广,因为:①放射性装置存在不安全因素;②热电偶探头属于接触式的,在目前结晶器寿命短的问题没有解决的前提下,拆换所带来的负作用使这种方法不能应用。

　　从连续铸管光源方法本身来看,也使得液面检测方法受到限制。首先,被检测的介质是高温铁水,且铁水要发生相转变,使得很多接触式或非接触式的不耐高温的检测方法不能使用。其次,连续铸管不象连续铸钢那样有很大的液面,它的型腔(器隙)是一个只有十几毫米的窄圆环,加上旋转雨淋式浇杯,增大了检测元件安装的困难。