1．概述

　 A—L钢公司是美国特殊钢主要生产厂家之一，装备有电弧炉、氩氧脱碳炉和一台板坯连铸机。该连铸机由康卡斯特公司承建，于1978年初投入运行，浇铸的钢种包括不锈钢和合金钢，板坯尺寸为215mm厚，660mm至1320mm宽。自该连铸机投产以来，人们对连铸和凝固过程以及它们与产品质量之间关系的认识均有了巨大进步，在许多钢铁厂中，人们利用结晶器温度监控系统(moldther-maitorinSsystem)对结晶器传热进行了详尽研究。目前人们已认识到：连铸坯的表面缺陷、表面裂纹和形状缺陷等均直接与结晶器的传热特点有关。以连铸生产中偶有发生的漏钢事故为例，它就是由于结晶器传热不良所致。因此，结晶器温度监控系统是监控连铸凝固过程传热的重要工具。

　 为了提高产品质量，美国A—L钢公司研究开发部拥有许多从事监控技术开发和在工厂应用的工程师。1989年，他们首先对连铸结晶器传热进行了研究。1991年他们进行了在结晶器内安装热电偶的尝试并获得了一定成功。，但由于安装的热电偶数量有限，尚不能准确监控连铸、传热和钢水凝固过程。

　 1995年末和1996年初，美国A—L钢公司与一系列具有结晶器监控系统安装经验的厂家进行了接触。同时也与一些结晶器温度监控系统供货商进行了接触。这些供货商包括英国钢公司、康卡斯特公司、汉斯博耶公司、曼内斯曼德马克公司(MDC公司)和SAPOL—Gqad~n公司等。

　 经过广泛接触和详细论证，1997年美国A—L公司和德国MDC公司达成协议，由MDC公司提供热电偶及其在结晶器上的安装布置方案，同时还提供计算机硬件及其相应的计算机专利软件。结晶器铜板机加工和安装由Acutus Gladwin公司负责。1998年3月美国A—L钢公司第一套结晶器温度监控系统安装就位，并于当年投人运行。

2．结晶器热电偶安装布置方案

　 根据德国MDC公司提出的方案，结晶器内共安装76只热电偶，其中结晶器内外弧宽面各安装2排热电偶，上排均为9只，下排均为25只；结晶器东、西窄面各安装2排热电偶，上下排均匀为2只。结晶器内外弧宽面上热电偶的安装位置：上排热电偶位于结晶器上口以下279．4mm处，下排热电偶位于结晶器上口以下431．8mm处。结晶器东、西窄面上热电偶的安装位置：上排热电偶原安装在结晶器上口以下355．6mm处，后改为在结晶器上口以下200mm处。下排热电偶原安装在结晶器上口511．2mm处，后改为在结晶器上口419．Imm处。

　 美国A—L钢公司板坯连铸机结晶器内安装的76只热电偶，其测温数据每秒钟收集一次并被存人计算机。结晶器内安装如此大量的热电偶，以保证对各类合金钢传热和各类粘结型及非粘结型漏钢进行详细检测。

3．MDC公司提供的结晶器温度监控系统硬件和软件

　 MDC公司提供的结晶器温度监控系统硬件包括：数据采集用PLC模块、连接结晶器热电偶与PLC模块用的6根电缆、带有Pentium处理器的IBM兼容可编程序控制器和21“视声图像系列高分辨率显示器。同时MDC公司还提供了结晶器用热电偶。

　 MDC公司提供的结晶器温度监控系统在线软件以图形和数字形式实时显示温度变化。显示屏内容每秒更新一次，最新温度读数值附在温度曲线右侧。其它实用信息，如炉号、炉次代码、结晶器宽度、中间包温度、铸坯长度、拉坯速度、结晶器液面高度等技术数据亦每秒钟更新一次。如果结晶器温度偏离正常值，该温度曲线将作为警报形式在显示屏显示。在连铸期间，MDC系统可发布一系列警报。其中较为重要的警报，如铸坯粘结等将在显示屏上实时闪烁报警。此时连铸机操作人员应密切注视拉坯速度，防止连铸机拉坯速度过高。与铸坯质量相关的警报亦在显示屏上显示，但不闪烁。　　

　 MDC公司提供的结晶器温度监控系统离线软件具有诸多实用价值并且与用户保持友好界面，可用于检索和回放连续数据档案和有关报警档案。数据档案可采取图像形式进行回放。通过点击鼠标选取不同的热电偶位置，即可绘制该位置上的热电偶温度曲线。同时该软件还可选取某一炉次的部分区段计算其样品平均值、样品总数、样品和标准偏差，最低和最高结晶器温度等。

　 该软件的条形图用于显示连铸过程瞬间结晶器沿宽度方向上的温度曲线。同时它还具有产生和观看结晶器宽面和窄面温度曲线二维合成图的能力。

4．温度变化与拉漏之间的逻辑关系

　 美国A—L钢公司结晶器装备温度监控系统后取得了丰富的试用结果。大量试用数据说明，该监控系统对优化连铸参数、改进连铸操作、预防事故发生、提高铸坯质量具有十分重要的作用。现仅选择与粘结型拉漏有关的部分，用以说明结晶器热电偶温度曲线的变化与连铸坯粘结型拉漏预报之间的逻辑关系。

　 在正常的连铸条件下，结晶器上排热电偶的温度读数值高于下排的热电偶温度读数值。当凝固坯壳与结晶器坯壳发生粘结并被拉断时，其坯壳破裂处首先到达上排结晶器热电偶位置，由于连铸坯内高温钢水流向坯壳破裂处，故此时上排热电偶温度读数值升高。随着坯壳破裂处继续下移，随后而至的粘结区(stuckovrea)在结晶器铜板的冷却作用下增大、变厚，将高温钢水与结晶器铜板隔离，上排热电偶温度读数值即开始下降。下排热电偶温度读数值变化曲线与上排热电偶温度读数值变化曲线相仿，只是存在一段时间滞后：当上排热电偶温度曲线开始下降时，下排热电偶温度曲正值上升阶段，因而在结晶器温度曲线图上形成土排热电偶温度曲线与下排热电偶温度曲线相互交叉(crosseachother)的现象。上排热电偶温度曲线与下排热电偶温度曲线相交是凝固坯壳发生粘结的典型温度曲线。此时，结晶器温度监控系统将发出粘结警报(stickeralarm)，提醒连铸机操作者及时采取相应措施，如降低拉坯速度等，以防止粘结型拉漏事故的发生。

5．结晶器温度监控系统应用简介

　 由于美国A—L钢公司和德国MDC公司合作研制的MDC结尸dgS温度监控系统能提供沿结晶器横向和纵向的温度和传热信息。利用结晶器温度变化与连铸坯质量之间的对应关系，即可对连铸坯质量和可能发生的连铸事故作出预报。目前，MDC结晶器温度监控系统在连铸生产中的应用主要有以下几个方面：

　 (1)MDC软件可在采用0SZTM操作系统的PC上运行，具有下拉式菜单，与用户界面友好。同时亦可采用WINDOWSTM系统。MDC软件以在线方式运行时，具有数据收集和存储功能；以离线方式运行时，具有回顾历史数据的功能。同时，MDC离线软件还具有良好的数据后处理功能。

　 (2)根据MDC结晶器温度监控系统的显示，在连铸最初的1250cm铸坯时，存在着结晶器非稳态传热过程。这种情况可能是开浇装置、普通结晶器保护渣和引锭杆头相互作用的结果。

　 (3)根据采用MDC结晶器温度监控系统对B、C和D连铸炉次所进行的观察，说明该温度监控系统具有检测连铸板坯窄面坯壳破裂的能力。众所周知：连铸坯壳破裂是发生连铸拉漏事故的先兆。因此，对与连铸坯壳．破裂形成有关的结晶器温度曲线进行编制程序，当表征连铸坯壳破裂的温度曲线出现时，MDC系统就会启动报警程序，以便降低拉坯速度，防止可能发生的连铸拉漏事故。

　 (4)根据采用MDC系统从炉次E中获取的数据，说明该系统具有检测板坯表面纵裂纹的能力。MDC系统：由此启动的报警可使连铸机操作人员对不良的板坯表面质量保持更高的警惕，提高对连铸过程的监控力度。

　 (5)MDC系统的使用结果说明，当结晶器使用不同的保护渣时，该系统具有对该结晶器传热进行比较和评估的能力。

　 (6)在使用不同型号的浸入式水口时，MDC系统能帮助我们更加深入地了解沿结晶器宽度方向上的温度变化。在使用双出钢口浸入式水口时，结晶器中心的温降最大。

　 (7)MDC系统能以报警的方式向我们提供一些影响产品质量的简明信息。每种报警的逻辑程序均可根据用户的需要进行调整。同时，MDC系统的报警功能还可用于对已给出报警的板坯进行标记。凡是已作过标记的板坯在分类精整前将会进行更为详细的检测。

　 美国A—L钢公司和德国MDC公司在结晶器温度监控方面所做的研究开发工作，虽然在有些方面还有待进一步研究方可达到实用阶段，但它深化了对结晶器温度变化和铸坯质量之间对应关系的认识，拓宽了结晶器温度监控的应用范围，为进一步研究打下了基础。

　

1．概述

　 A—L钢公司是美国特殊钢主要生产厂家之一，装备有电弧炉、氩氧脱碳炉和一台板坯连铸机。该连铸机由康卡斯特公司承建，于1978年初投入运行，浇铸的钢种包括不锈钢和合金钢，板坯尺寸为215mm厚，660mm至1320mm宽。自该连铸机投产以来，人们对连铸和凝固过程以及它们与产品质量之间关系的认识均有了巨大进步，在许多钢铁厂中，人们利用结晶器温度监控系统(moldther-maitorinSsystem)对结晶器传热进行了详尽研究。目前人们已认识到：连铸坯的表面缺陷、表面裂纹和形状缺陷等均直接与结晶器的传热特点有关。以连铸生产中偶有发生的漏钢事故为例，它就是由于结晶器传热不良所致。因此，结晶器温度监控系统是监控连铸凝固过程传热的重要工具。

　 为了提高产品质量，美国A—L钢公司研究开发部拥有许多从事监控技术开发和在工厂应用的工程师。1989年，他们首先对连铸结晶器传热进行了研究。1991年他们进行了在结晶器内安装热电偶的尝试并获得了一定成功。，但由于安装的热电偶数量有限，尚不能准确监控连铸、传热和钢水凝固过程。

　 1995年末和1996年初，美国A—L钢公司与一系列具有结晶器监控系统安装经验的厂家进行了接触。同时也与一些结晶器温度监控系统供货商进行了接触。这些供货商包括英国钢公司、康卡斯特公司、汉斯博耶公司、曼内斯曼德马克公司(MDC公司)和SAPOL—Gqad~n公司等。

　 经过广泛接触和详细论证，1997年美国A—L公司和德国MDC公司达成协议，由MDC公司提供热电偶及其在结晶器上的安装布置方案，同时还提供计算机硬件及其相应的计算机专利软件。结晶器铜板机加工和安装由Acutus Gladwin公司负责。1998年3月美国A—L钢公司第一套结晶器温度监控系统安装就位，并于当年投人运行。

2．结晶器热电偶安装布置方案

　 根据德国MDC公司提出的方案，结晶器内共安装76只热电偶，其中结晶器内外弧宽面各安装2排热电偶，上排均为9只，下排均为25只；结晶器东、西窄面各安装2排热电偶，上下排均匀为2只。结晶器内外弧宽面上热电偶的安装位置：上排热电偶位于结晶器上口以下279．4mm处，下排热电偶位于结晶器上口以下431．8mm处。结晶器东、西窄面上热电偶的安装位置：上排热电偶原安装在结晶器上口以下355．6mm处，后改为在结晶器上口以下200mm处。下排热电偶原安装在结晶器上口511．2mm处，后改为在结晶器上口419．Imm处。

　 美国A—L钢公司板坯连铸机结晶器内安装的76只热电偶，其测温数据每秒钟收集一次并被存人计算机。结晶器内安装如此大量的热电偶，以保证对各类合金钢传热和各类粘结型及非粘结型漏钢进行详细检测。

3．MDC公司提供的结晶器温度监控系统硬件和软件

　 MDC公司提供的结晶器温度监控系统硬件包括：数据采集用PLC模块、连接结晶器热电偶与PLC模块用的6根电缆、带有Pentium处理器的IBM兼容可编程序控制器和21“视声图像系列高分辨率显示器。同时MDC公司还提供了结晶器用热电偶。

　 MDC公司提供的结晶器温度监控系统在线软件以图形和数字形式实时显示温度变化。显示屏内容每秒更新一次，最新温度读数值附在温度曲线右侧。其它实用信息，如炉号、炉次代码、结晶器宽度、中间包温度、铸坯长度、拉坯速度、结晶器液面高度等技术数据亦每秒钟更新一次。如果结晶器温度偏离正常值，该温度曲线将作为警报形式在显示屏显示。在连铸期间，MDC系统可发布一系列警报。其中较为重要的警报，如铸坯粘结等将在显示屏上实时闪烁报警。此时连铸机操作人员应密切注视拉坯速度，防止连铸机拉坯速度过高。与铸坯质量相关的警报亦在显示屏上显示，但不闪烁。　　

　 MDC公司提供的结晶器温度监控系统离线软件具有诸多实用价值并且与用户保持友好界面，可用于检索和回放连续数据档案和有关报警档案。数据档案可采取图像形式进行回放。通过点击鼠标选取不同的热电偶位置，即可绘制该位置上的热电偶温度曲线。同时该软件还可选取某一炉次的部分区段计算其样品平均值、样品总数、样品和标准偏差，最低和最高结晶器温度等。

　 该软件的条形图用于显示连铸过程瞬间结晶器沿宽度方向上的温度曲线。同时它还具有产生和观看结晶器宽面和窄面温度曲线二维合成图的能力。

4．温度变化与拉漏之间的逻辑关系

　 美国A—L钢公司结晶器装备温度监控系统后取得了丰富的试用结果。大量试用数据说明，该监控系统对优化连铸参数、改进连铸操作、预防事故发生、提高铸坯质量具有十分重要的作用。现仅选择与粘结型拉漏有关的部分，用以说明结晶器热电偶温度曲线的变化与连铸坯粘结型拉漏预报之间的逻辑关系。

　 在正常的连铸条件下，结晶器上排热电偶的温度读数值高于下排的热电偶温度读数值。当凝固坯壳与结晶器坯壳发生粘结并被拉断时，其坯壳破裂处首先到达上排结晶器热电偶位置，由于连铸坯内高温钢水流向坯壳破裂处，故此时上排热电偶温度读数值升高。随着坯壳破裂处继续下移，随后而至的粘结区(stuckovrea)在结晶器铜板的冷却作用下增大、变厚，将高温钢水与结晶器铜板隔离，上排热电偶温度读数值即开始下降。下排热电偶温度读数值变化曲线与上排热电偶温度读数值变化曲线相仿，只是存在一段时间滞后：当上排热电偶温度曲线开始下降时，下排热电偶温度曲正值上升阶段，因而在结晶器温度曲线图上形成土排热电偶温度曲线与下排热电偶温度曲线相互交叉(crosseachother)的现象。上排热电偶温度曲线与下排热电偶温度曲线相交是凝固坯壳发生粘结的典型温度曲线。此时，结晶器温度监控系统将发出粘结警报(stickeralarm)，提醒连铸机操作者及时采取相应措施，如降低拉坯速度等，以防止粘结型拉漏事故的发生。

5．结晶器温度监控系统应用简介

　 由于美国A—L钢公司和德国MDC公司合作研制的MDC结尸dgS温度监控系统能提供沿结晶器横向和纵向的温度和传热信息。利用结晶器温度变化与连铸坯质量之间的对应关系，即可对连铸坯质量和可能发生的连铸事故作出预报。目前，MDC结晶器温度监控系统在连铸生产中的应用主要有以下几个方面：

　 (1)MDC软件可在采用0SZTM操作系统的PC上运行，具有下拉式菜单，与用户界面友好。同时亦可采用WINDOWSTM系统。MDC软件以在线方式运行时，具有数据收集和存储功能；以离线方式运行时，具有回顾历史数据的功能。同时，MDC离线软件还具有良好的数据后处理功能。

　 (2)根据MDC结晶器温度监控系统的显示，在连铸最初的1250cm铸坯时，存在着结晶器非稳态传热过程。这种情况可能是开浇装置、普通结晶器保护渣和引锭杆头相互作用的结果。

　 (3)根据采用MDC结晶器温度监控系统对B、C和D连铸炉次所进行的观察，说明该温度监控系统具有检测连铸板坯窄面坯壳破裂的能力。众所周知：连铸坯壳破裂是发生连铸拉漏事故的先兆。因此，对与连铸坯壳．破裂形成有关的结晶器温度曲线进行编制程序，当表征连铸坯壳破裂的温度曲线出现时，MDC系统就会启动报警程序，以便降低拉坯速度，防止可能发生的连铸拉漏事故。

　 (4)根据采用MDC系统从炉次E中获取的数据，说明该系统具有检测板坯表面纵裂纹的能力。MDC系统：由此启动的报警可使连铸机操作人员对不良的板坯表面质量保持更高的警惕，提高对连铸过程的监控力度。

　 (5)MDC系统的使用结果说明，当结晶器使用不同的保护渣时，该系统具有对该结晶器传热进行比较和评估的能力。

　 (6)在使用不同型号的浸入式水口时，MDC系统能帮助我们更加深入地了解沿结晶器宽度方向上的温度变化。在使用双出钢口浸入式水口时，结晶器中心的温降最大。

　 (7)MDC系统能以报警的方式向我们提供一些影响产品质量的简明信息。每种报警的逻辑程序均可根据用户的需要进行调整。同时，MDC系统的报警功能还可用于对已给出报警的板坯进行标记。凡是已作过标记的板坯在分类精整前将会进行更为详细的检测。

　 美国A—L钢公司和德国MDC公司在结晶器温度监控方面所做的研究开发工作，虽然在有些方面还有待进一步研究方可达到实用阶段，但它深化了对结晶器温度变化和铸坯质量之间对应关系的认识，拓宽了结晶器温度监控的应用范围，为进一步研究打下了基础。