Page 56 - 无损检测2024年第九期

试验研究
试验研究

DOI：10.11973/wsjc240065

基于电磁法的钢水液位检测

陈昱博，王玉峰，谷志强
（辽宁科技大学 电子与信息工程学院，鞍山 114051）

摘 要：钢水液位检测与控制是连铸生产过程中的关键技术之一。目前，我国广泛采用射线式
同位素Cs137钢水液位测量装置，但其具有放射性，对人有辐射性伤害。针对这一问题，基于电磁
感应原理设计了安全、满足检测精度要求的电磁式钢水液位检测装置。首先，在电磁场有限元仿
真软件中，采用控制变量法优化设计了由一个激励线圈、两个差分感应线圈构成的电磁式检测传感
器。然后，研制了一台具有2支传感器的钢水液位检测仪表，把传感器反馈的感应电压信号经过分段
线性插值等算法处理后转换为钢水液位测量值。试验结果表明，该检测装置可以测量强磁和弱磁材
料，单支传感器量程为26 mm，精度能达到1 mm，响应速度为0. 5 s，满足钢水液位检测性能要求。
关键词：钢水液位；有限元仿真；电磁感应

中图分类号：TM368；TG115.28 文献标志码：A 文章编号：1000-6656(2024)09-0022-06

Molten steel level detection based on electromagnetic method

CHEN Yubo, WANG Yufeng, GU Zhiqiang
（School of Electronic and Information Engineering, University of Science and Technology, Anshan 114051, China）
Abstract: The detection and control of molten steel level is one of the key technologies in the continuous casting
process. At present, the radioactive isotope Cs137 molten steel level measuring device is widely used in China,
but it is radioactive and has radiation damage to humen health. In response to this problem, based on the principle of
electromagnetic induction, the electromagnetic molten steel level detection device which was safe and met the requirements
of detection accuracy was developed. First of all, in the finite element simulation software of electromagnetic field,
the control variable method was used to optimize the design of electromagnetic detection sensor composed of an excitation
coil and two differential induction coils. Then, a molten steel level detection instrument with two sensors was developed,
and the induced voltage signal fed back by the sensor was converted into the measured value of molten steel level after
the algorithm of piecewise linear interpolation. The experimental results showed that the molten steel level detection device
can measure strong and weak magnetic materials. The range of a single sensor was 26 mm, the accuracy can reach 1 mm,
and the response speed was 0.5 s, which met the requirements of molten steel level detection performance.
Key words: molten steel level; finite element simulation; electromagnetic induction

在连铸生产过程中，结晶器内钢水液位在较大 触式和非接触式。接触式检测方法包括热电偶法和
范围内浮动时会出现夹渣和卷渣，可能导致溢钢和 浮球浮子法等；非接触式检测方法包括超声法、射线
漏钢等重大事故。因此，钢水液位的精确测量与控制 法、激光测距法和电磁检测法等 [5-6] 。
是保证连续铸钢生产顺利进行的关键技术之一 [1-4] 。 目前，我国广泛采用检测精度高的射线式同位

结晶器内钢水液位的检测方法主要包括两大类，接 素Cs137钢水液位检测装置，但其具有放射性，对人
有辐射性伤害。因此，亟需研究安全可靠、对人体无
收稿日期：2024-02-20
伤害，测量精度高的钢水液位检测装置。电磁式钢
基金项目：辽宁省教育厅项目（LJKFZ20220190）
水液位检测因其灵敏度高，响应快，信号线性度好，
作者简介：陈昱博（2004—），男，本科，主要研究方向为电气检测技术
稳定性好，安全性高，安装维护简便，使用成本较低，
通信作者：王玉峰（1978—），男，博士，副教授，主要研究方向为电
能质量，检测与控制，电磁兼容，wangyufeng@ustl.edu.cn 测量结果不受钢液表面炉渣影响等优点，而得到越
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2024 年 第 46 卷 第 9 期
无损检测