基于LabVIEW环境的钢水连续温度测量

　　长期以来,中间包、结晶器内钢水温度连续测量难的问题一直困扰着冶金行业。自1955年荷兰研制出第一支铠装热电偶以来,世界各国在实体型温度传感器的研发方面取得了飞跃的发展。过去采用光学高温计量钢水的温度,后来改进用双铂铑热电偶温度计。热电偶在每次插入钢液前都要更换石英保护套管。20世纪60年代前后一次性使用的快速微型热电偶探头逐渐完善并成为测量中间包钢水温度的标准技术。但是该测量方法存在如下不足:劳动强度大;快速热电偶的制作质量和插入深度不同会影响测温的准确性和稳定性;每次只能测定2~3 s内的温度,无法给出温度连续变化的数据。

　　虽然近年来国内外在一次性快速微型热电偶保护套管的改进上实现了一些突破,使钢水温度测量中存在的误差大、劳动强度高、成本高以及实时性差等系列问题在一定程度上得以解决,但与生产实际的要求仍然存在差距,特别是在多点连续测温的情况下矛盾尤为突出。

　　1　结晶器

　　结晶器是连铸坯成型器、凝固器及化学冶金和物理冶金交接点,是连铸生产的一个重要环节,它是钢水由液体开始凝固,并且逐步形成凝固壳的部位。过热的钢水由中间包进入结晶器,在结晶器内通过器壁的传热,使得钢水的温度下降,并部分达到凝固温度,在结晶器壁附近形成坯壳。而钢水在结晶器内的流动状态对结晶器钢水卷渣、结晶器保护渣对夹杂物的捕捉、铸坯裂纹的形成等均有重要影响。结晶器内部的热量传递包含强制对流传热,同时存在传导传热。全面地对结晶器内温度场研究,对于制定合理的浇铸温度、拉坯速度和冷却强度有着重要的作用。

　　采用金属陶瓷材料热电偶为温度传感器,代替一次性热电偶,利用虚拟仪器与测试硬件间沟通的灵活性及软件方便简捷的特点,在一台计算机或工作站中准确无误地实现根据测试目的被集成的多台温度监测仪的全部功能,就可以使庞杂的测试分析系统得以大大简化。以LabVIEW为开发平台,建立多通道虚拟式钢水连续测温系统,有效地解决了上述问题。

　　2　测试系统构成

　　2·1　系统软件

　　测试系统以美国国家仪器公司开发的Lab-VIEW为虚拟仪器开发平台软件,它能够以其直观简便的编程方式、众多的源码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持,为用户快捷地构筑自己在实际生产中所需要的仪器系统创造了基础条件。LabVIEW采用图形化编程语言G语言,产生的程序是框图的形式,易学易用,可在很短的时间内掌握并应用到实践中去。它的表现形式和功能类似于实际的仪器;但LabVIEW程序很容易改变设置和功能。因此,LabVIEW特别适用于实验室、多品种小批量的生产线等需要经常改变仪器和设备的参数和功能的场合,以及对信号进行分析研究、传输等场合。