電磁流量計在沙鋼熱卷板超快冷系統中的應用

  摘要：超快速冷卻系統提高板形合格率，提高強度、降低屈強比，降低合金添加量，生產效率高，工藝穩定。為了精確、快速的實現鋼材的冷卻，控制好冷卻水的流量就離不開電磁流量計的精確測量，電磁流量計精度高、穩定性好的特點就充分得以展現。

  關鍵字：電磁流量計;超快速冷卻;控制冷卻;

  一、電磁流量計簡介

  1.1 電磁流量計的原理

  電磁流量計是隨著工業電子技術發展而迅速開發的新型流量測量儀表，它根據法拉第電磁感應定律制成，用來測量導電流體的體積流量，由于其獨特的優點，目前已較廣應用于各行各業中的各種導電液體的測量。

  電磁流量計的測量原理是基于法拉第電磁感虛定律。即：導電液體在磁場中作切割磁力線運動，導體中產生感應電動勢，其感應電動勢 E為

  E=BLV

  式中： E為感應電動勢，即流量信號;

  B為磁感應強度;

  L為導體的長度;

  V為測量管界面的平均流速， m/s。

  電磁流量計測量原理解剖圖

  導電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內流動，且與流動方向垂直的方向上產生與流量成比例的感應電勢。 在管道直徑確定，磁感應強度不變的條件下，體積流量與電磁感應電勢有一一對應的線性關系，而與流體密度、黏度、溫度、壓力和成分無關。勵磁電流驅動線圈后，在測量管內形成磁場，介質沿測量管流動切割磁力線，所產生的感應電動勢經測量管內壁上的二個電極傳輸給轉換器，經轉換器進行信號處理及運算，即獲得被測流量值。

  1.2 電磁流量計的特點

  1、測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和成分變化的影響，傳感器感應電壓信號與平均流速呈線性關系，因此測量精度高;

  2、測量管內無阻礙流動部件，無壓損，直管段要求較低。由于感應電壓信號是在整個充滿磁場的空間中形成的，是管道載面上的平均值，因此傳感器所需的直管段較短，長度只需5倍的管道直徑;測量管道內無可動部件，因此傳感器壽命極長;

  3、合理選擇傳感器襯里和電極材料，即具有良好的耐腐蝕、耐高溫和耐磨損性;

  4、轉換器采用新穎勵磁方式，功耗低、零點穩定、精確度高，測量流量范圍寬，可達150：1;參數設定方便，編程可靠;具有自檢和自診斷功能;雙向測量系統，內裝三個積算器：正向總量、反向總量及差值總量;可顯示正、反流量，并具有多種輸出：電流、脈沖、數字通訊、HART;轉換器可與傳感器組成一體型或分離型;可通過紅外線遙控、藍牙(智能手機)實現不開蓋操作。

  5、電磁流量計的口徑選擇范圍寬(DN6—DN2000)，杭州振華儀表有限公司研制開發的專門用來于小管徑低流速微小流量的介質測量的電磁流量計能做到較小口徑DN6，較小流量1L/h。

  6、可測量低電導率的介質，可精確測量如除鹽水、去離子水、95%的無水酒精等，杭州振華儀表有限公司研發的專門用來于低電導率介質的流量測量技術，可測1μs/cm以上導電液體的流量。

  1.3 電磁流量計的應用

  電磁流量計已較廣應用于各行各業中的各種導電液體的測量，得益于其優良、獨特性能，因此被石油、化工、鋼鐵、輕工業、紡織業、給排水、污水處理、環保、水利工程、海水、制藥等行業中，用來測量各種酸、堿、鹽溶液、泥漿、礦漿、紙漿、煤水漿、玉米漿、纖維漿、糧漿、酒精、石灰乳、污水、冷卻原水、為排水、鹽水、雙氧水、啤酒、麥汁、各種飲料、黑液、綠液等導電液體介質的體積流量。

  二、鋼板冷卻控制系統簡介

  1.1 超快速冷卻

  超快速冷卻(Ultra Fast Cooling)，簡稱UFC，是近年來國際上發展起來的一項用于控制帶鋼冷卻的新技術，配合其它一些先進鋼鐵材料的軋制新技術，如鐵素體區軋制雙相鋼、相變誘導塑性鋼的軋制以及薄板坯連鑄連軋(CSP)等，在軋制生產過程中實現快速、準確的溫度控制以獲得鋼材相應的相變組織和理想的力學性能。超快冷在提高板形合格率，提高強度、降低屈強比，降低合金添加量等方面均有突出表現。要得到一條合金添加量低、板形良好、生產效率高、工藝穩定的低成本管線鋼生產工藝、裝備和技術， 就需要控制軋制和控制冷卻相結合。較先進的控制冷卻系統就屬超快速冷卻系統了。為了精確、快速的實現鋼材的冷卻，控制好冷卻水的流量就離不開電磁流量計的精確測量，電磁流量計精度高、穩定性好的特點就充分得以展現。

  控制軋制(Controlled Rolling)是在熱軋過程中通過對金屬加熱制度、變形制度和溫度制度的合理控制，使熱塑性變形和固態相變結合，以獲得細小晶粒組織，使鋼材具有優異的綜合力學性能的軋制工藝，提高鋼的強度、韌性和焊接性。 控制冷卻(Controlled Cooling)是控制軋制后鋼材的冷卻速度達到改善鋼材組織和性能的目的，阻止碳化物在高溫下析出，以提高析出強化效果而采用的控制冷卻工藝。

  控制軋制和控制冷卻相結合能將熱軋鋼材的兩種強化效果相加，進一步提高鋼材的強韌性和獲得合理的綜合力學性能，熱軋鋼材后冷卻的目的是為了改善鋼材的組織狀態，提高鋼材的性能，縮短熱軋鋼材的冷卻時間，提高軋機的生產能力。軋后控制冷卻還可以防止鋼材在冷卻過程中由于冷卻不均產生不均勻變形，而使鋼材扭曲或彎曲。通過控制冷卻能夠在不降低材料韌性的前提下進一步提高材料的強度?？刂栖堉铺貏e對改善低碳鋼、低合金鋼和微合金鋼材的強韌性較有效。

  1.2 控制冷卻的方式

  中厚鋼板熱軋后控制冷卻設備的形式及冷卻方式各不相同。目前國內外中厚板軋機所采用的控制冷卻方式有高壓噴嘴冷卻、層流冷卻、水幕冷卻、霧化冷卻、板湍流冷卻、噴淋冷卻、風冷等?？刂评鋮s從噴水冷卻到現已較廣采用的虹吸管冷卻，再到正在發展中的水幕冷卻，經歷了漫長的歷程。而水幕冷卻技術是今后的控冷發展方向，水幕冷卻就是鋼板從精軋區進入冷卻區，以冷卻速度和終冷溫度為目標，通過調節速度、水幕組數和各阻水幕流量的大小，來提高鋼板的綜合機械性能。沙鋼熱卷板超快冷采用的冷卻方式是水幕冷卻。

  水幕為板狀層流水流落到鋼板表面上，沿寬向無干擾，冷卻速度大，冷卻管道在DN100—DN150之間，流量控制方便，能充分發揮冷卻水的冷卻效率，通過調整上、下水幕的流量比例，可使鋼板的上、下表面及縱、橫向冷卻都均勻，根據產品工藝要求使每個水幕可改變水流幅度和流量，控制靈活，從而可提高產品的質量與合格率，縮短了冷卻區長度，減少了噴頭數量，可節水20%-30%。

  三、電磁流量計在超快速冷卻系統中的應用

  電磁流量計其以高精度測量、較強耐腐蝕性等優勢在鋼鐵行業、化工行業等領域的流量監測工作上應用范圍較為較廣，具有較高的應用價值。響應國家號召，隨著節能降耗政策的有效擴展，在高能耗行業中，特別是鋼鐵行業中，較高精度的計量儀表電磁流量計顯得尤為重要，助力企業實現較少的使用能源，而得到較好的產品質量。

  在鋼鐵廠的惡劣環境中，電磁流量計需要耐受現場環境的高溫度、高濕度、高粉塵，同時還伴隨腐蝕性物質的侵蝕，電磁流量計的優點耐高溫、耐腐蝕、測量準確得到充分的展現，在同一環境中的閥門就經常耐受不住現場的惡劣環境而壞了，在系統控制閥門打開時，閥門卻打不開了，我廠電磁流量計此時測量的流量一直顯示為0，將流量信號返回到主控室系統上后，用戶就能判斷出閥門壞了，導致這路管道沒有供水，從而啟用備用管道，防止冷卻不均勻導致的產品質量等。 在沙鋼熱卷板一車間的超快冷系統中，共用到了杭州振華儀表有限公司的電磁流量計60臺，上水幕30臺，下水幕30臺，管徑為DN100和DN125的電磁流量計，常用流量在100m3/h左右，型號是:EMF8901-11002S11，配置了我們公司較先進的EMF89型轉換器，法蘭連接、分體型、220V供電、4-20mA信號輸出;由于是一般的冷卻水，沒有腐蝕性，溫度也不高，所以選擇了橡膠襯里和不銹鋼316L測量電極;但是環境比較惡劣，所以選擇了IP68的防護等級，能做到在長期被水噴淋的環境里正常使用;還有不同管徑的配合使用便于冷卻水流量的精確控制，由超快速冷卻控制系統根據電磁流量計反饋的瞬時流量來控制閥門的開閉和開度，在生產過程中實現快速、實時、準確的溫度控制，從而提高鋼板合格率，提高強度、降低屈強比，降低合金添加量等。

  以下是杭州振華儀表有限公司的電磁流量計用在沙鋼熱卷板超快冷系統上的現場照片：

  下層冷卻水管道的環境較為惡劣。

  四、結束語

  綜上所述，電磁流量計作為流量測量儀表，在鋼鐵領域得到了越來越較廣的應用，不只只是在鋼鐵廠冷卻系統中冷卻水的測量，還應用在各行各業的各種導電液體的測量。隨著國家對節能降耗的重視，特別是在冶金，礦業等高能耗行業中，企業需要嚴格進行成本的核算計量，迫切需要高精度、高可靠性的計量儀表，所以電磁流量計對保證準確度、計量企業能耗具有重要意義。在工程應用中，電磁流量計的正確選型及安裝是極為重要的兩大環節，必須引起高度重視。同時再采取有效的措施加以維護，就能避免或減少故障的發生，并保證測量的準確度、提高電磁流量計的使用壽命。