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用流柱落点法测控液态金属的液位
    本发明为一种测控液态金属液位的方法，属于测试方法领域。

    在液态金属连铸过程中，液态金属盛放于中间包内，并从中间包底的水口孔向下流入结晶器内，在结晶器内冷却，结晶成坯，用拉矫机拉出。拉矫机的拉坯速度或中间包水口孔的塞棒位置，根据结晶器内液态金属的液位决定，我国目前用人眼估测液位。欧洲专利申请出版号050994/1，申请号92420124.7，提出用传感器捕获结晶器内液态金属表面与结晶器壁内侧面交线的光学图象，经计算机处理后，得出金属液位高度的方法。但在连铸拉坯过程中结晶器内需不断加入菜仔油等油料做为润滑剂，润滑油从结晶器侧壁浸入金属液面，并且在金属液面上燃烧，产生火焰和烟雾。由于该方法摄取的是结晶器与传感器相对一侧的内壁与金属液面的交线，交线光学图象射入传感器须穿过结晶器液面以上的全部空间，中途穿过火焰和烟雾，火焰的亮度与液面亮度接近，使交线难于分辨；烟雾呈黑色而将部分和全部图象遮蔽，这将导致虚假地液面图像，使测量结果产生很大波动，计算机不能提供正确的控制量，严重时将产生冒钢或漏钢等事故，迫使连铸机停工检修。由于该方法中火焰及烟雾的干扰与误导是无法消除的，因而该方法的可靠性极低，不适合作长时间连续浇铸全自动控制。

    本发明的目的是要提供一种全新的金属液面测量方法及实现该方法的装置，它能有效地克服火焰及烟雾的干扰，极大地提高自动浇铸的可靠性，使金属液面测量控制装置在浇铸自动控制过程中不再需要人的干预。

    本发明的目的是这样实现的：在结晶器上方安装倾斜朝向结晶器口的摄像器，摄像器前安装一个或多个滤光片，摄像器摄取从中间包流出的液态金属流柱落在结晶器内液态金属表面上时由冲力产生的弧线形落点的光学图像。由于液态金属流柱落点的位置跟随结晶器内液态金属表面高度的变化而上下移动，将摄像器所摄取的流柱的弧线形落点的图像送入计算机中，根据流柱弧线形落点的位置，可准确得出结晶器内金属液面的高度，进而控制浇铸过程，并预报可能发生的事故。

    本发明摄像器所摄取的液态金属流柱基本上保持着中间包内熔融金属的温度，而结晶器内的液态金属则因结晶器水套中冷却水的冷却作用，其温度已显著降低，故液态金属流柱的亮度较金属液面的亮度高一倍左右，本发明摄像器所摄取的就是该金属流柱的图像。火焰的亮度与液态金属表面的亮度相近，而液态金属流柱的亮度同时比火焰的亮度高一倍左右，所以火焰对金属流柱图像的摄取不构成有影响的干扰。另一方面，流柱落点位于结晶器内液态金属表面的中心，故其图像射入传感器途中穿过火焰和烟雾的机会相对于结晶器后侧壁上的交线减少50％，更为有利地是，现场浇铸时，有风扇在操作工身边向结晶器方向吹风，火焰和烟雾受风力作用多集中在液态金属流柱后面，遮挡在流柱前的火焰和烟雾更为稀少，所以选择流柱落点为拍摄对象可以有效地避开大部分烟雾和火焰。综上所述，由于本方法所摄取的液态金属流柱的亮度和落点位置的特殊性，使得在火焰和烟雾的低亮度、淡浓度背景下能清晰地分辨流柱及其落点的高亮度图形，故而使本发明的金属液面测量装置完全不受火焰和烟雾的干扰，保证了高的可靠性和实用性。另外，摄像器前装上一个针对火焰的滤光片，预先减弱了火焰的干扰信号。

    本发明所用的测量装置的原理由附图1表示。

    图中编号1.滤光片，2.摄像器，3.信号传输线，4.计算机，5.中间包，6.中间包底部的水口孔，7.液态金属流柱，8.加油管，9.结晶器，10.金属液面，11.液态金属层，12.流柱落点，13.操作者，14.火焰和烟雾，15.塞棒，16.拉矫机。

    实施方式如下述：测量装置包括滤光片1，摄像器2，信号传输线3，和计算机4；摄像器2倾斜地安装在结晶器9的上方，对液态金属流柱7在液态金属表面10上的弧线形落点12聚焦。熔融金属从中间包5底部的水口孔6沿液态金属柱7流入结晶器9形成液态金属层11。摄像器2将经过滤光片1过滤后的金属液面10的图像和流柱弧线落点12的图像通过传输线3送往计算机4，计算机对流柱弧线形落点12的形状，位置等特征进行分析计算，并求出与计算机4预先存储的理论线的偏差，根据这一偏差，计算出金属液面10的高度，为使液态金属液面10的高度，尽量的逼近要求的理论高度，计算机4输出控制拉矫机拉速或控制塞棒位置所需要的模拟量(电压或电流)。实现连铸或半连铸过程的闭环控制。在手动加油时，将加油管8的出油嘴放在流柱7的后面，火焰和烟雾14将全部集中在流柱7的后部，探测结果更准确。

    本发明的优点：与国内现有技术比较，国内普遍用手动控制，根据用人眼估测结晶器内液态金属液位的高度偏差，来调整拉矫机的拉速或塞棒的位置，滞后时间长，参数波动大，生产状态不稳定。而本申请不需要人工控制，可用计算机完成连铸或半连铸过程的闭环控制。与欧洲专利比较，本申请金属液面10上面的火焰和烟雾对金属流柱图像的摄取不构成有影响的干扰，保证了测量的高可靠性和实用性。