电渣重熔结晶器多点热电偶测温系统开发与应用

论文摘要

在炼钢工业中,温度测量是整个冶炼过程中的一个十分重要的组成部分。电渣重熔的整个过程贯穿于能量的吸收和释放。能量的释放、分配和传递过程的差异会引起电极熔化、渣池温度分布及钢锭凝固过程的差异,最终会影响到系统的能量利用率和钢锭的结晶质量。因此,多点连续测温技术可对结晶器内钢液的温度变化情况进行实时监测,从而对电渣重熔工艺的稳定操作,提高结晶质量等有直接影响。本实验主要是对1t电渣结晶器进行轴向垂直多点连续测温,实验所选用的热电偶型号为K型铠装偶（0～1100℃）,测温模块为Simatic S7-200（231-7PD22-0XA8）,并通过V4.0Step7Micro Win Sp6、V1.0OPC Access和Simatic WinCC等软件进行数据的处理和显示。本次实验是将K型铠装热电偶插入结晶器铜壁10mm处,对其温度进行测量,将测得的数据传入到Simatic S7-200的测温模块中,并将其热电偶测得的电位差的毫伏值转换成比实际数据小十倍的数据输出,再接入电脑中通过V4.0Step7Micro Win Sp6和V1.0OPC Access软件对数据处理成实际数据传给Simatic WinCC,最后通过Simatic WinCC这个软件将数据实现可视化。我们将在结晶器外壁上切除个矩形缺口,再镶上有机玻璃板,对冷却水流动现象进行观测,通过观察结晶器壁出现的气泡量来判断水冷效果的好坏,进而推断出最佳冷却水流量。在理论上,推算出钢锭和结晶器之间综合传热系数,并把实验测得温度数据作为边界条件,代入到已建好的数学模型中进行求解温度场。该过程通过VB编程对其模型进行网格划分和数值计算,从而计算出整个电渣重熔过程中温度场的分布。本文是通过测温实验采集数据作为边界条件,运用VB编程计算模拟电渣重熔过程中温度场的分布情况,并通过有机玻璃观察其结晶器壁冷却效果,揭示其电渣重熔过程中热量的传递和温度分布情况,进而对实际生产进行理论上的指导,改善钢锭结晶效果、细化组织结构,达到提高产品质量和降低成本的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电渣重熔技术简介
• 1.1.1 电渣重熔的基本过程
• 1.1.2 电渣重熔中对钢锭质量影响因素
• 1.2 电渣重熔的优越性和不足之处
• 1.2.1 电渣重熔的优越性
• 1.2.2 电渣重熔的不足之处
• 1.3 电渣重熔的发展及其趋势
• 1.3.1 电渣重熔的发展历程
• 1.3.2 电渣重熔的发展趋势
• 1.4 本课题研究的内容和意义
• 1.4.1 课题背景与意义
• 1.4.2 主要研究内容
• 第2章 热电偶概述
• 2.1 测温方法的种类
• 2.1.1 测温方式的类别
• 2.1.2 测温仪器的分类
• 2.2 热电偶测温技术的基本原理
• 2.3 热电偶的分类
• 2.4 热电偶冷端温度修正及处理方法
• 2.5 国内外测温技术的现状及趋势
• 2.5.1 近年来国内外测温技术的现状
• 2.5.2 国内外测温技术的发展趋势
• 2.6 本章小结
• 第3章 测温实验原理及数学模型
• 3.1 传热的基本理论
• 3.1.1 热传导
• 3.1.2 热对流
• 3.1.3 热辐射
• 3.2 电渣重熔钢锭与结晶器之间热传导原理
• 3.2.1 电渣重熔凝固过程中钢锭与结晶器间结构分析
• 3.2.2 电渣重熔过程中传热机理的分析
• 3.2.3 各机理热传递系数的表达式
• 3.3 电渣重熔钢锭凝固的数学模型
• 3.3.1 假设条件
• 3.3.2 网格划分
• 3.3.3 基本方程
• 3.3.4 边界条件
• 3.3.5 求解方法
• 3.4 本章小结
• 第4章 电渣重熔多点实时测温实验方案
• 4.1 实验方案的总体概述
• 4.2 实验设备改造方案
• 4.2.1 结晶器改造方案
• 4.2.2 热电偶设计方案
• 4.3 实验软件的设计及程序编译
• 4.3.0 测温模块设计方案
• 4.3.1 V4.0 Step7 Micro Win Sp6可编程软件设计
• 4.3.2 V1.0 OPC Access变量数据类型的编译
• 4.3.3 Simatic WinCC的程序编译和操作品台的设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 实验和模拟结果
• 5.1 实验材料与设备
• 5.2 实验流程
• 5.3 测温实验结果
• 5.4 凝固温度场模拟结果
• 5.4.1 2000s时电渣重熔系统温度场模拟结果
• 5.4.2 8000s时电渣重熔系统温度场模拟结果
• 5.4.3 10000s时电渣重熔系统温度场模拟结果
• 5.4.4 12600s时电渣重熔系统温度场模拟结果
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结
• 参考文献
• 致谢