连续铸钢用中间包衬里损伤的红外检测分析

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2004.01.013 第26卷第1期 北京科技大学学报 Vol.26 No.1 2004年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2004 连续铸钢用中间包衬里损伤的红外检测分析 聂向晖12李晓刚”杨体绍)李明”谭依) 1)北京科技大学腐蚀与防护中心，北京市腐蚀、磨蚀与表面技术开放实验室，北京1000832)安阳钢铁集团公司，安阳455004 摘要利用一维稳态传热模型，计算中间包底面温度，建立了底面温度与中间包衬里损伤 程度间的对应关系，发现中间包底面温度随着衬里损伤程度增加而增加.红外热像检测表明： 中间包底面温度随着包龄的增加而增加；红外热像技术可以有效地对中间包衬里损伤进行 检测：利用所建立的理论关系式，可以实现对中间包红外热像的定量分析， 关键词中间包：红外热像；一维稳态传热；损伤 分类号TF777;TN219 在连续铸钢过程中，中间包是位于钢包和结 响，而中间包钢液的温度分布和均匀性直接影响 晶器之间用于钢液浇注的装置，其主要有减压、 了中间包的散热及其包壳温度分布.在浇注初 稳流、去渣、储钢、分流和中间包冶金等重要作 期，由于钢包钢液热分层作用，钢包中低温钢液 用.它的外壳用钢板焊成，内衬由保温层、永久层 首先注入中间包，因而中间包钢液温度较低.在 和工作层组成.某炼钢厂1方坯注机中间包采用 中间包纵向底部温度低，接近上部温度高，而顶 两层村里，其工作层材质为碱性干式振动料， 部存在低温钢液层，在同一中间包深度上，钢液 永久层材质为A-Mg浇注料.包内钢液温度为 温度没有较大差别.随时间的延长，中间包包衬 1530~1550℃，平均包龄为92炉，传统的做法是 蓄热过程逐渐结束和中间包内钢液均热过程的 根据经验对中间包实行定期的更换，而实践证 进行，钢液温度趋于均匀. 明，在不同的工艺及操作水平下中间包衬里的损 综合分析中间包温度分布及中间包过程降 伤程度是不同的，本文的主要目的是通过红外热 温，影响包衬温度分布的主要因素有：()中间包 像检测技术，建立起中间包表面温度与衬里损伤 热状态：(2)中间包包衬的保温性能：(3)中间包结 间的定量关系，从而实现中间包的定期大修制度 构及容量；(4)连铸拉速及浇注时间：（⑤）中间包温 向预制性维修制度的转变， 度场分布：(6)中间包钢液热分层程度. 中间包包衬侵蚀损伤的主要原因有：(1)高温 1理论分析 钢液(1530~1550℃)及钢渣对包衬耐火材料的侵 蚀：(2)钢包钢液对中间包包底包衬的冲击损伤： 中间包过程散热包括钢包注流散热、中间包 (3)在中间包水口附近受到的涡旋液流的冲刷损 蓄热、中间包壳表面散热、中间包液面对流及辐 伤：(4)中间包内温度急剧变化引起的包衬损伤. 射散热、中间包水口注流散热等，由模型计算可 因而中间包损伤较快的部位主要有：渣线附 知：包衬蓄热量最大，但随浇注时间的增加而渐 近（可通过观察及时发现）、包底水口附近及包底 趋饱和，上表面辐射散热量约为中包衬蓄热的 受冲击部位 1/2,上表面对流散热量占辐射散热量的1/4，钢壳 中间包易损部位主要集中在包底，在其使用 外表面散热量最小， 过程中，经内衬蓄热，钢液均热等过程，其底部达 中间包钢液温度场的分布受多种因素的影 到最高温度，此时可以认为中间包底部的传热为 一维稳态传热.在无强制通风冷却的情况下，其 收稿日期20030409聂向晖男，31岁，工程师，硕士 *国家“973”重大基础理论研究资助项目No.199900650) 表面向周围环境散失的热量(2，)由对流散热(Q)

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 扮 七 】 连续铸钢用 中间包衬里损伤 的红外检测 分析 聂 向 晖 ’， 李晓 刚 ” 杨 体 绍 ” 李 明 ” 谭 依 ” 北 京 科技大学 腐蚀与 防护 中心 ， 北 京市腐蚀 、 磨蚀 与表面 技术开放 实验 室 ， 北 京 安阳钢 铁集 团公 司 ， 安 阳 摘 要 利 用 一维稳 态传 热模型 ， 计 算 中间包底 面 温度 ， 建立 了底面温度与 中间包衬里 损 伤 程度间 的对应 关系 ， 发现 中间包底 面温度随着衬 里 损伤程度增 加而增加 红 外热像检测表 明 中间包 底 面温度随着包 龄 的增 加而 增加 红 外 热像技 术 可 以有 效 地对 中间包 衬 里 损伤进 行 检测 利 用 所 建立 的理 论 关系式 ， 可 以实现 对 中间包 红 外热 像 的 定 量 分 析 关键词 中间包 红 外 热像 一维 稳 态传 热 损伤 分类号 一 在 连 续铸 钢 过程 中 ， 中间包 是位 于 钢 包 和 结 晶器 之 间用 于 钢 液 浇注 的装 置 ， 其 主 要 有 减 压 、 稳 流 、 去渣 、 储 钢 、 分 流 和 中 间包 冶金 等 重 要 作 用 它 的外 壳用 钢 板 焊 成 ， 内衬 由保温 层 、 永久 层 和 工 作层 组 成 某 炼钢 厂 岸方 坯 注 机 中 间包 采用 两 层 衬 里 ， 其 工 作 层 材 质 为 碱 性 干 式 振 动 料 ， 永 久 层 材质 为 月随 浇 注 料 包 内钢 液 温度 为 一 ℃ ， 平 均 包 龄 为 炉 传 统 的做 法 是 根 据 经 验 对 中 间包 实行 定 期 的更 换 ， 而 实 践证 明 ， 在 不 同的工 艺及 操 作水平 下 中 间包 衬 里 的损 伤程度 是 不 同 的 本文 的主 要 目的是通 过 红 外热 像检 测技 术 ， 建 立起 中间包 表面 温度 与衬 里损 伤 间 的定量 关 系 ， 从 而 实现 中间包 的定期大修 制度 向预 制 性 维 修制 度 的转 变 理论 分 析 中间包 过 程 散 热 包 括钢 包 注 流 散 热 、 中 间包 蓄 热 、 中 间包 壳表 面 散热 、 中间包 液面 对 流 及 辐 射 散 热 、 中间包 水 口 注 流 散热 等 由模型 计 算可 知 包 衬 蓄 热 量 最 大 ， 但 随浇注 时 间 的增 加 而 渐 趋 饱 和 上 表 面 辐 射 散 热 量 约 为 中包 衬 蓄 热 的 ， 上 表 面 对 流 散热 量 占辐 射 散热 量 的 ， 钢 壳 外 表面 散 热 量 最 小 中 间包 钢 液温 度 场 的 分 布 受 多种 因素 的影 收稿 日期 刁 刁 聂 向晖 男 ， 岁 ， 工 程师 ， 硕士 国家 “ ，’ 重大基础理论研究资助 项 目 。 响 ， 而 中 间包钢 液 的温度 分布和 均匀 性直接影 响 了 中 间包 的散 热 及 其 包 壳温 度 分 布 在 浇 注 初 期 ， 由于 钢 包 钢 液 热 分 层 作用 ， 钢 包 中低 温 钢 液 首 先 注 入 中 间包 ， 因而 中 间包 钢 液温 度 较 低 在 中 间包 纵 向底 部温 度低 ， 接 近上 部温 度 高 ， 而 顶 部 存 在 低 温钢 液 层 ， 在 同一 中间包 深 度 上 ， 钢 液 温 度 没 有 较 大差 别 随 时 间 的延 长 ， 中 间包 包 衬 蓄 热 过 程 逐 渐 结 束 和 中 间包 内钢 液 均 热 过 程 的 进 行 ， 钢 液温度 趋 于 均 匀 综 合 分 析 中 间 包 温 度 分 布 及 中 间包 过 程 降 温 ， 影 响包 衬 温度 分布 的主 要 因素 有 中间包 热 状 态 中间 包 包 衬 的保温性 能 中 间包 结 构 及 容 量 连 铸 拉 速 及 浇注 时 间 中 间包 温 度 场 分 布 中 间包 钢 液 热 分 层 程 度 中 间包 包 衬侵 蚀 损 伤 的主 要 原 因有 高温 钢 液 一 ℃ 及 钢 渣对 包 衬 耐 火材料 的侵 蚀 钢 包 钢 液对 中 间包 包 底 包 衬 的冲 击 损 伤 在 中间包 水 口 附近 受 到 的涡 旋 液 流 的冲刷 损 伤 中间包 内温 度 急 剧 变化 引起 的包 衬 损 伤 因而 中间包 损 伤较 快 的部位 主 要 有 渣 线 附 近 可通 过 观 察及 时发现 、 包底 水 口 附近及 包 底 受 冲 击 部 位 ‘， ’ ， 中间包 易损 部 位 主 要 集 中在 包 底 ， 在 其 使用 过程 中 ， 经 内衬 蓄热 ， 钢 液均热 等过 程 ， 其底 部达 到最 高温度 ， 此 时可 以认 为 中间包底 部 的传热 为 一 维 稳 态 传 热 在 无 强 制 通 风 冷 却 的情 况 下 ， 其 表 面 向周 围环 境 散 失 的热 量 由对 流 散热 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．01．013

·46. 北京科技大学学报 2004年第1期 和辐射散热(2)两部分组成，可按下面方法计算： 方坯注机部分中间包进行了红外检测，其检测条 2.=2+2.=(m+m(6-a) (1) 件如下：仪器采用的是日本TVS2000型红外热像 式中，m为对流散热系数，W(m2.℃)：m,为辐射散 仪，量程为-40℃-2000℃，测试精度为0.05℃，环 热系数，W(m2.℃)：为表面温度；%为环境温度. 境温度为25℃，中间包外壳发射率为0.81.检测 对流传热系数(m)与包壁的方位有关，有如 结果如图2. 下关系： 垂直包壁 me=1.5×(4-t6)4 (2) 包（炉）顶 m.=2×(么-6)w (3) 包底 me=1.1×(-6) (4) 辐射传热系数(m,)与包壁外表面的黑度(e)和 温度有如下关系： m-4882754y-2785*ju-0句 在一维稳态时可以得到下面的关系： (-/s/八+s/)=(m+m,。-o) (6 图273'中间包包底红外热图 式中，为中间包内温度：S为工作层厚度，m:5为 Fig.2 Infrared image of the bottom surface of 73'tundish 永久层厚度，m:1为工作层导热系数：2为永久层 导热系数， 73°中间包在检测时包龄为62炉.图中a点 这里，取在各种工艺下中间包内平均温度= 369.95℃，b点312.4℃，c点322.97℃，d点330.01℃， 1540℃.包衬材料的导热系数：工作层为碱性干 e点224.3℃，f点214.9℃.a点衬里损伤程度介于 式振动料，=0.204(Wm·℃)：永久层为A-Mg浇 78cm之间，d点村里损伤程度介于67cm之间， 注料，1=1.71(Wm·℃).环境温度为车间内平均 c点衬里损伤程度约6cm,e,f点衬里基本无损伤. 温度。=30℃.A-Mg浇注料厚度s0.075m,认为 图3为42中间包在检测时包龄为78炉，在 导热系数不随温度变化而变化.针对工作层厚度 图中a点401.41℃，b点298.92℃，c点289.6℃，d 0.1,0.09,0.08,0.07,,0.02,0.01m几种情况对其 点298.92℃，e点246.12℃，f点305.13℃，g点 底面温度进行计算，以确定底面温度与衬里工作 326.87℃，h点246.12℃，点28339℃.a点衬里损 层损伤程度间的定量关系，计算结果见图1， 伤程度介于8~9cm之间，g点衬里损伤程度6cm, f点村里损伤程度小于6cm.b,c,d,i点村里损伤程 度4cm. 600 500 P 400 300 200 100 0 12345678910 损伤程度/cm 图1中间包包底温度与工作层损伤程度 图342中间包包底红外热图 Fig.1 Relationship between the temperature of the bottom Fig.3 Infrared image of the bottom surface of 42'tundish surface of a tundish and the damage degree of tundish lin- 图4为85中间包在检测时包龄为41炉.图 ing 中a点346.54℃，b点348.37℃，c点302.61℃，d点 2中间包红外热像检测结果 275.15℃，e点187.29℃，f点172.64℃.ab点村里损 伤程度约7cm,c点村里损伤程度5cm,d点村里 为了评估对其中间包衬里的损伤情况，对1” 损伤程度4cm,e,￡g点衬里基本无损伤

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 和辐射散热 两部分组成 ， 可 按 下面 方法计 算 二 汁 一 式 中 ， 。 为对 流 散热 系数 ， 戏 · ℃ 为辐 射 散 热 系数 ， 汉耐 · ℃ 人为表 面温 度 为环 境温 度 对 流 传 热 系 数 与包 壁 的方位 有 关 ， 有如 下 关系’ ， 垂 直 包 壁 。 ‘ 几一 ， 包 炉 顶 。 伍一 ， 包 底 。 卜 一 辐射传热系数 与包 壁 外表面 的黑度 幻和 温度 有如 下 关系 方坯注 机 部分 中间包进行 了红外检测 ， 其检测 条 件如 下 仪器 采 用 的是 日本 型红外 热像 仪 ， 量 程 为 一 ℃ ℃ ， 测试精度为 ℃ ， 环 境温度 为 ℃ ， 中间包 外 壳发 射率为 检测 结果 如 图 、 · 。 装黔 ‘ 一 装黔 、 一 ， 在 一 维稳态 时可 以得 到 下 面 的关 系 一汽 ‘ ‘从 办 。 脚 几一 式中 ， 为 中间包 内温度 ， 为工 作层 厚度 ， 为 永久层 厚度 ， 又 为工作层 导热 系数 几为永久层 导热 系数 这 里 ， 取在各种工 艺下 中间包 内平 均温度右 ℃ 包 衬 材料 的导热 系数 工 作层 为碱性干 式振 动料 ， 又 ℃ 永久 层 为 浇 注 料 ，又二 ℃ 环 境温度 为车 间 内平 均 温 度 ℃ 班 浇注 料厚度凡闭 ， 认 为 导热 系数不 随温度变化而 变化 针对 工 作层 厚度 ， ， ， ， … ， ， 几 种情 况对 其 底面温度进行计算 ， 以确定底 面温度 与衬里 工 作 层 损 伤程度 间 的定量 关系 ， 计 算 结果 见 图 图 口中间包 包底红 外热 图 地 玩 恤 ‘ 曲卜 中间包 在检测 时包 龄 为 炉 图 中 点 ℃ ， 点 ℃ ， 点 ℃ ， 点 ℃ ， 。 点 ℃ ， 点 ℃ 点衬 里 损伤程度 介 于 一 之 间 ， 点衬 里 损伤 程度 介于 之 间 ， 点衬 里 损伤程度 约 ， ， 点衬里基 本无损伤 图 为 “ 中 间包 在检测 时包 龄 为 炉 在 图 中 点 ℃ ， 点 ℃ ， 点 ℃ ， 点 ， 点 ， 点 ， 点 ， 点 ， ， 点 ℃ 点衬 里 损 伤程度介 于 一 之 间 ， 点衬里 损伤程度 ， 点衬 里 损伤程 度 小 于 ，，， 点衬 里 损 伤程 度 ，‘ 一︸︸ 一 侧馒胭、蛆尸 ‘ ‘ 损伤程度 图 中间包 包底温度与工作层 损伤 程度 褚 勿 代 加 血 馆溉 血 图 ‘ 中间包 包底红 外热 图 践月 恤 加 曲 中间包 红 外 热像检测 结果 为 了评 估对 其 中间包 衬 里 的损伤 情 况 ， 对 即 图 为 ‘ 中间包 在 检测 时包 龄 为 炉 图 中 点 ℃ ， 点 ， 点 ， ， 点 巧 ℃ ， 点 ℃ ， 点 ℃ ， 点衬里 损 伤 程度约 ， 点衬 里损 伤程度 ， 点衬里 损伤 程度 ， ， ， 点衬 里 基 本无 损伤

Vol.26 No.1 聂向晖等：连续铸钢用中间包村里损伤的红外检测分析 47 生化学侵蚀作用.在钢液、钢渣、包衬耐火材料的 组成和性能一定的条件下，熔渣侵入工作层的深 度，取决于包衬内的温度梯度，显然，包衬内的温 度梯度越大，熔渣侵入工作层的深度越浅，这是 因为熔渣侵入工作层后，其温度迅速降低到凝固 点之下，从而使熔渣的渗透停止，由此不难想到 在包村工作层与熔渣直接接触的条件下，随着衬 里材料损伤的不断进行，包衬内的温度梯度将变 图485中间包包底红外热图 小，导致熔渣侵入工作层的深部，使反应变质层 Fig.4 Infrared image of the bottom surface of 85'tundish 增厚：在温度发生波动时，包衬工作层发生崩落 3分析与讨论 掉片，加速包衬的损伤.这种现象对于高耐火性 能的碱性内衬尤为普遍. 在钢包、中间包的使用过程中，随着其工作 红外热像检验可以发现，随着中间包炉龄的 层材料衬里的损伤，包衬的平均温度随着损伤的 增加，其底面最大温度也在不断地增加.对中间 进行而升高，在包衬材料与熔融金属或钢渣接触 包的检验结果汇总，利用红外热像分析，可以得 的条件下，熔融金属与熔渣将沿耐火材料的气孔 到中间包包龄与最大底面温度与衬里材料损伤 通道浸入工作层，并与工作层的组分发生反应产 程度间的对应关系，见图5. 500 10 400 C 300 6 200 100 苦2 0 0 50 100 0 50 100 包龄/炉 包龄/炉 图5中间包包龄与底面最大温度、工作层损伤间的关系 Fig.5 Relationship between the tundish age,the maximum temperature of the bottom surfase,and the damage degree of tundish lining 由此可以看出，中间包的工作层损伤程度及 向无关，为一常数，单位立体角的辐射功率与源 其底面温度，都随包龄的增加而增加，且在 的表观面积成正比，即漫辐射源或朗伯体，而大 260-370℃间近似呈线形关系. 多数绝缘材料，相对表面法线方向的观察角在 钢包和中间包的红外热像检测是在一维稳 60°以内，导电体的观察角在50°以内，在工程计 态传热的基础理论上进行分析与运算的.在这里 算中都可以近似地看作是朗伯体. 对其传热模型进行了简化，并且利用了一些经验 (2)表面发射率的影响.在测量与计算中，认 公式与经验数据，在前面的论述中也注意到一些 为中间包钢壳的发射率0.81.而实际物体的发 个别点的温度甚至低于钢包和中间包底部衬里 射率ε与它的表面性质、温度、波长及观测条件等 完好状态时的375℃和223℃，且在实践工作之中 因素有关，并非一个定值，而是在一定的范围内 发现衬里损伤程度与计算的结果有一定的偏差，波动的. 这主要是由以下原因引起的： (③)导热系数的影响.不同的材料，导热系数 (1)测量角度的影响.对于中间包这样的扩展不同：即使是同一种材料，导热系数的值还与物 源来说，它的发射功率不仅与源的面积有关，还 质的结构、密度、成分、温度和湿度有关.由于影 与观测的方向及所取的立体角的值有关，并非均 响导热系数的因素很多，因而各种物质的导热系 匀分布，但对于有些扩展源，假定其辐射度与方 数一般都用实验测定，在前面的分析与计算中是

‘ 轰 向晖 等 连续铸钢 用 中间包 衬 里 损伤的红 外检测 分 析 图 了 中间包 包 底 红 外 热 图 啥 分 析 与讨 论 在钢 包 、 中间包 的使用 过 程 中 ， 随着其 工 作 层 材料衬里 的损伤 ， 包衬 的平 均温度 随着损伤 的 进行 而 升 高 ， 在包 衬材料 与熔融 金属 或钢 渣接触 的条件 下 ， 熔融 金 属 与熔渣将沿 耐火材料 的气孔 通道浸 入 工 作层 ， 并与工 作层 的组 分发生 反应 产 广 ‘ 生化 学侵 蚀作用 在钢 液 、 钢 渣 、 包衬 耐 火材料 的 组 成和 性 能一 定 的条件下 ， 熔渣侵入 工 作层 的深 度 ， 取 决于包衬 内的温度 梯度 显然 ， 包 衬 内的温 度 梯度 越 大 ， 熔 渣侵 入 工 作层 的深 度越 浅 这 是 因为熔渣侵 入 工 作层 后 ， 其温度 迅速 降低 到凝 固 点之 下 ， 从 而 使熔渣 的渗透停 止 由此 不 难 想 到 在包衬 工 作层 与熔渣直接接触 的条件下 ， 随着衬 里 材料 损伤 的不 断进行 ， 包衬 内的温度 梯度将变 小 ， 导致熔渣侵 入 工 作 层 的深 部 ， 使 反 应 变质 层 增 厚 在温度 发 生 波 动 时 ， 包 衬 工 作层 发生 崩 落 掉 片 ， 加 速 包 衬 的损伤 这 种 现象 对 于 高耐火 性 能 的碱 性 内衬 尤 为普遍 红 外热像检验 可 以发现 ， 随着 中 间包 炉 龄 的 增加 ， 其底 面 最 大温度 也 在 不 断地 增 加 对 中 间 包 的检 验 结 果 汇 总 ， 利 用 红 外 热像 分 析 ， 可 以得 到 中间包 包 龄 与 最 大底 面 温 度 与 衬 里 材 料 损 伤 程 度 间 的对 应 关系 ， 见 图 一一 目一 一 一 一 一 一 一门 二 八︸﹄ ，内︼月，马 ︶ ”八 侧逛、蟾旧 包 龄 炉 包 龄 炉 匕卜 八 。 日 石尹 。侧半举、时骆噢日 图 中间包包 龄 与底 面最 大 温度 、 工作层 损伤 间的 关系 血 幻即 血 曲 ， 卜 加比 ， 加 由此 可 以看 出 ， 中间包 的工 作层 损 伤 程 度及 向无 关 ， 为一 常数 单位 立 体 角 的辐 射 功 率 与 源 其 底 面 温 度 ， 都 随 包 龄 的 增 加 而 增 加 ， 且 在 的表 观 面 积 成 正 比 ， 即漫辐 射 源 或 朗伯 体 而 大 一 ℃ 间近 似 呈 线 形 关 系 多数 绝 缘 材 料 ， 相 对 表 面 法 线 方 向 的观 察 角 在 钢 包 和 中 间包 的 红 外 热 像 检 测 是 在 一 维 稳 以 内 ， 导 电体 的观 察 角在 以 内 ， 在 工 程 计 态传 热 的基础 理 论 上 进行 分 析 与运 算 的 在 这里 算 中都可 以近似 地 看作 是 朗伯 体 对 其 传 热 模型 进 行 了简化 ， 并且 利 用 了一 些 经 验 表 面 发射 率 的影 响 在 测 量 与 计 算 中 ， 认 公 式 与经 验 数据 在前 面 的论述 中也 注 意 到 一些 为 中间包 钢 壳 的发射 率 而 实 际物 体 的发 个 别 点 的温 度 甚 至 低 于 钢 包 和 中 间包 底 部 衬 里 射 率 与 它 的表面 性质 、 温 度 、 波 长 及 观 测 条件 等 完好 状 态 时 的 ℃ 和 ℃ ， 且 在 实践 工 作 之 中 因素 有 关 ， 并非 一 个 定值 ， 而 是 在 一 定 的范 围 内 发现 衬里 损伤程度 与计 算 的结 果 有 一 定 的偏差 ， 波动 的 这 主 要 是 由 以下 原 因 引起 的 导热 系 数 的影 响 不 同 的材料 ， 导热 系 数 测 量 角度 的影 响 对 于 中间包 这样 的扩 展 不 同 即使 是 同一 种材料 ， 导热 系数 的值 还 与物 源 来 说 ， 它 的发射 功 率 不 仅 与源 的面 积 有 关 ， 还 质 的结构 、 密度 、 成 分 、 温 度 和 湿 度 有 关 由于 影 与观 测 的方 向及 所 取 的立 体角 的值 有 关 ， 并非 均 响 导热 系数 的 因素很 多 ， 因而 各种物质 的导 热系 匀 分布 但对 于 有 些扩 展 源 ， 假 定 其辐 射度与 方 数一般都用 实验 测 定 在前 面 的分析与计算 中是

48 北京科技大学学报 2004年第1期 根据内衬无损伤时的表面温度及内部温度，计算 明中间包底面温度随着村里损伤程度增加而 出它在这种工作条件下的导热系数，并认为衬里 增加. 损伤后温度变化对导热系数无影响，且认为每一 (2)红外热像检测及分析发现中间包的底面 个中间包内衬的导热系数都是一致的. 最大温度随着包龄的增加而增加，因而可以利用 (4)附加热阻的影响.对于中间包来说，认为 红外热像检测技术实现对中间包衬里损伤程度 其工作层与永久层间结合是紧密的，两层间并没 的在线检测与评估. 有附加热阻存在，其导热热阻仅仅包括工作层和 (3)通过对中间包的红外热像检测，为由中间 永久层两部分，此外，测量及外部条件，特别是温 包的定期大修制度向预制性维修转变提供了理 度、风速等对其检测结果都有一定的影响.因而， 论依据和数据积累， 利用红外热像对其村里损伤进行评估时，也应类 参考文献 似其他无损检测方法，引入当量尺寸的概念.对 I王雅贞，张岩，刘术国，新编连续铸钢工艺及设备 于两个不同深度的损伤，在相同的条件下，如果 [M.北京：治金工业出版社，1999 它们引起的表面温度变化是一致的，就认为它们 2李顶宜，王志道.钢罐不同罐村结构的热工特性研 的损伤程度是一样的，即当量尺寸一样因而，这 究[切.治金能源，1987,6(1)：176 里所计算的损伤程度，与实际损伤的几何尺寸是 3孙鸿宾，般晓静，杨晶，辐射换热M.北京：治金工 有一定的差异的， 业出版社，1996 4李晓刚，付冬梅.红外热像检测技术在石化工业中 4结论 的应用[月.激光与红外，2000,30(5)：265 5关荣华，曹春梅.工业设备内部缺陷的红外诊断研 (1)利用一维稳态传热模型，建立了中间包底 究川.激光与红外，2001,31(4)：228 面温度与其衬里损伤程度间的定量关系，结果表 Infrared Detection and analysis on the Lining Damage of a Continuous Casting Tundish NIE Xianghui2,LI Xiaogang",YANG Tishao,LI Ming',TAN Y 1)Corrosion and Protection Center of University of Science and Technology Beijing,The Key Lab of Corrosion,Erosion and Surface Technology of Beijing,Beijing 100083,China 2)Anyang Iron Steel Group Co Ltd,Anyang 455004,China ABSTRACT The temperature of the bottom surface of a tundish was calculated by using an one-dimensional steady-state heat transfer model.The relationship between the temperature of the bottom surface and the damage degree of the tundish lining was established.It was found that the temperature rises with the increase of damage de- gree.Practical examinations proved that the temperature of the bottom surface rises with the increase of tundish age, and both the detection of damage degree and the quantitative analysis of tundish lining can be carried out by the in- frared image technology. KEY WORDS tundish;infrared image;one-dimensional steady-state heat transfer;damage

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 根据 内衬 无损伤 时 的表 面温度及 内部温度 ， 计 算 出它在 这种 工 作条件 下 的导热 系数 ， 并认 为衬里 损 伤后温度变化对 导热 系数无 影 响 且 认 为每一 个 中间包 内衬 的导热 系 数 都 是 一 致 的 附加热 阻 的影 响 对 于 中间包 来说 ， 认 为 其 工 作层 与 永久层 间结合 是 紧密 的 ， 两层 间并没 有 附加热 阻存 在 ， 其 导热 热 阻仅 仅包括 工作层 和 永 久层 两 部分 此 外 ， 测 量及 外 部 条件 ， 特 别 是温 度 、 风速 等对 其检测 结 果都有 一 定 的影 响 因而 ， 利用 红 外热 像对其 衬里 损伤进行 评 估 时 ， 也应 类 似 其他 无 损 检测 方 法 ， 引入 当量 尺 寸 的概念 对 于 两个 不 同深 度 的损伤 ， 在 相 同 的条 件 下 ， 如 果 它们 引起 的表 面温度变化 是 一致 的 ， 就 认 为它们 的损伤程度 是一样 的 ， 即 当量 尺 寸 一样 因而 ， 这 里 所计 算 的损 伤程度 ， 与 实际损 伤 的几 何 尺 寸是 有一 定 的差 异 的 结 论 利用 一 维稳 态传 热模 型 ， 建立 了 中间包 底 面温度 与其 衬 里 损伤程度 间 的定 量 关 系 ， 结 果表 明 中 间 包 底 面 温 度 随 着 衬 里 损 伤 程 度 增 加 而 增 加 红 外 热像 检测 及 分 析 发现 中间包 的底 面 最 大温度随着包龄 的增加而 增加 ， 因而可 以利用 红 外热 像检测 技 术 实现 对 中 间包 衬里 损伤程度 的在线检测 与评估 通 过对 中间包 的红外 热像检测 ， 为 由中间 包 的定 期 大 修 制 度 向预 制 性 维修转变 提 供 了理 论 依 据 和 数 据 积 累 参 考 文 献 王 雅 贞 ， 张 岩 ， 刘 术 国 新编 连续铸钢 工 艺及 设备 明 北京 冶金 工 业 出版社 ， 李顶 宜 ， 王 志道 钢 罐不 同罐衬结构的热 工 特性研 究明 冶金 能源 ， ， 孙鸿 宾 ， 殷 晓静 ， 杨 晶 辐射换热 北 京 冶金 工 业 出版社 ， 李 晓 刚 ， 付冬梅 红 外热 像检测 技术在 石 化工 业 中 的应用 刀 激光 与 红 外 ， ， 关荣华 ， 曹春梅 工 业 设备 内部 缺陷 的红 外 诊 断研 究【 激 光 与 红 外 ， ， 刀范 不 口” 丙 ， ，，，， ，冷月刃 ，，， ，，， 侧万 扮 ， 群 ， ， ， ， 彻 ， ， 妙 叮 印 叭 甘 角 侧 ， 即 歇云 加 一 勿 一