浙江大学VSD2000下渣检测系统介绍

行业现状
1、大 包
2、中间包
连铸过程示意图
3、 结晶器
连铸生产工艺过程
钢水从1（大包）流 入2（中间包），再经 滑动水口进入3（结晶 器），冷却后凝固成各 种截面的铸坯。
为提高铸坯质量，必须 防止钢水在连铸过程中 被二次氧化 。
行业现状
在一包钢水的浇注末期，浮在钢水表面的钢渣会因旋流 作用而流入中间包，过多的中间包钢渣会导致： （1）钢渣对中间包的耐火材料有较大的浸蚀作用，因此
VSD2000技术
系 统 原 理
卷渣振动检测
VSD2000钢包下渣检测
系
钢包下渣振动信号
技术的核心:
统
的时频域特征分析
对振动信号的分析和
处理，及时准确判断钢
采
流中是否混有钢渣，并
用
系统软件开发设计
钢包下渣 振动特征
从中提取出钢渣特征参 数，发出见渣信号。
技
信息的提
取
矢量量化技术被广泛
术
自动检测系统。
工业应用状况
行业现状 下下 渣渣 监监 测测 技技术术 VVSSDD22000000 技技术术 研发过程简介 工工 业业 应应 用用 状状 况况 冶金效果分析
应用业绩（一）：
1. 2005年3月：首钢三炼钢厂2#铸机，80吨钢包，四流方坯。（一台） 2. 2005年11月：首钢三炼钢厂4#铸机，80吨钢包， 八流方坯。（一台） 3. 2006年11月：兴澄特钢花山分厂三炼钢3#连铸线，50吨钢包，四流方坯。（一
台） 15.2008年3月：武钢炼钢总厂四分厂1＃、2＃连铸机，200吨钢包，两流板坯连铸机。
应用业绩（二）：
16.2008年3月：新余钢铁股份公司新钢新转炉项目1＃、2＃连铸机，230吨钢包，两流 板坯。（两台）
17.2008年4月：淮安特钢转炉厂1＃、2＃、3＃连铸机，5流圆坯。目前1＃、3＃通过 验收，2＃机正在安装调试。（三台）
系 统 下 渣 监 测 控 制 软 件
研发过程简介
行业现状 下下 渣渣 监监 测测 技技术术 VVSSDD22000000 技技术术 研发过程简介 工业应用状况 冶金效果分析
研发过程简介
2000年10月-2004年6月：在连铸机现场进行数据采集、信号分析比 对工作，并研制相关试验系统。并于2004年9月，获得国家自然 科学基金资助。
度
动，设备安装调试不影响生产。
安装改造
几乎不用改造
设备维护
设备使用几乎免维护，没有通常 易损器件。
理论上99％以上，实际受 卷渣影响较大。
传感器安装在滑动水口 处，周围温度高达800度以 上，易老化烧坏，使用寿 命产长短不一，需要不定 期更换，影响生产。
每换一次钢包，就需要接 插一次，传感器接插头易 坏，影响生产。
（一台） 31.2008年9月：天津钢管集团第二炼钢厂新建连铸机，120吨钢包，4流圆坯。（一
台） 32.2008年10月：莱钢银山型钢炼钢厂2＃连铸机，120吨钢包，2流板坯。（一台） 33.2009年2月：华菱集团涟源钢铁有限公司宽薄板项目中1#连铸机，210吨转炉，2流
板坯。(一台) 34.2009年3月：天津钢铁集团炼钢厂4#连铸机，120吨钢包，一流板坯。（一台） 35.2009年4月：西南不锈钢炼钢厂新连铸机，120吨钢包，1流板坯。（一台） 36.2009年4月：新大冶特钢四炼钢3#连铸机，70吨钢包，3流圆/方坯。（一台） 37.2009年5月：新大冶特钢四炼钢1#、2＃连铸机，70吨钢包，3流圆/方坯。（两
面高度在50到60cm，钢渣贯穿漩涡而下 的高度在20cm左右。出现漩涡的可能性 有1/3左右。
下渣监测技术（振动检测法）
振动监测方法的原理最初来源于钢水浇注的现场。在 连铸过程中，经验丰富的操作工，可以通过浇铸末期所感 受到的大包水口操作臂振动的变化判断出是否下渣。大量 的现场实验也证明了操作臂的振动与保护套内流动的钢水 和钢渣量密切相关，钢渣比重大约是钢水的二分之一，因 此由钢渣流动与纯钢水流动引起的振动必然有差异。
系统 硬件
大包浇铸时间 信号传感与采集
现场声光报警
VSD2000技术
兴 澄 花 山 分 厂 3# 机
传感器
VSD2000技术—武钢二炼钢
板 坯 连 铸 线
传感器
VSD2000技术——兴澄滨江-大方坯
VSD2000技术——台湾丰兴钢铁厂
VSD2000技术——邢台钢铁厂
VSD2000技术——淮钢电炉厂
台） 4. 2006年12月：武钢二炼钢2#连铸线，80吨钢包，一流板坯。（一台） 5. 2007年1月：淮安特钢电炉厂连铸线，80吨钢包，五流方坯。（一台） 6. 2007年4月：邢钢炼钢厂3#连铸线，50吨钢包，4流方坯。（一台） 7. 2007年5月：兴澄特钢花山分厂三炼钢，1#和2#连铸线，50吨钢包，四流方坯。
连铸线上所有钢包的滑动 水口都需要进行改造。
要求的改动量大
设备维护量大
VSD2000技术
行业现状 下下 渣渣 监监 测测 技技术术 VVSSDD22000000 技技术术 研发过程简介 工业应用状况 冶金效果分析
汇流漩涡与卷渣
钢渣贯穿漩涡而下
研究表明，出现汇流漩涡的钢水液面高度在50到60cm，钢渣 贯穿漩涡而下的高度在20cm左右。汇流漩涡对保护套管的冲击作 用可以通过振动检测到，检测到漩涡后对水口滑板进行控制，即可 消除部分漩涡卷渣，控制下渣量的同时，提高钢水收得率。
钢渣会加快中间包衬的侵蚀，降低连浇炉数，影响连 铸生产。 （2）降低钢水洁净度，影响铸坯质量，严重时会导致拉 漏事故。 （3）强氧化性钢渣使中间包内钢水氧化度增加，造成铸 坯缺陷，降低铸坯质量。 （4）钢渣对耐火材料浸蚀作用亦会缩短水口滑板的寿命
行业现状
必须在浇注末期对钢包钢水下渣进行监测和控制。 目前部分钢厂采取的方法是:在浇注末期摘下长水口， 用肉眼观察的方法来判断是否下渣，而这样就会导致:
（两台） 8. 2007年7月：邢钢炼钢厂5＃连铸线，90吨钢包，4流方坯。（一台） 9. 2007年8月：台湾丰兴钢厂炼钢二厂连铸线，100吨钢包，四流方坯。（一台） 10.2007年9月：邢钢炼钢厂1＃、2＃和4＃连铸线，50吨钢包，4流方坯。（三台） 11.2007年10月：兴澄特钢滨江分厂二炼钢，1＃、2＃连铸线，100吨钢包。分别为4
通过对提取的特征矢量进行编码，利用已经获得的大 量试验结果，进行码本训练，获得下渣和纯钢水两种 状态的码本特征，形成码本知识库。
在实时数据分析和处理中，通过码字（特征矢量）的 搜索和运算，判断目前的状态属于哪一个码本（钢水 状态），从而给出是否下渣信息。
系统结构
系统控制 现场控制
中包液位自动控制与系统模块化
在钢包浇注快完毕时，钢水卷着钢渣旋流而下，此时 会产生较强的冲击作用，在即将结束浇钢时振动强度会突 然出现变化，这就为下渣提供了一种有效的检测途径
下渣监测技术（振动检测法）
振动检测与电磁线圈检 测方法比较
蓝色曲
线是振动检 测与目测时 间差.红色 是电磁线圈 检测与目测 时间差.可 以看出振动 检测都是在 目视翻渣前 检测到下 渣，也比电 磁线圈检测 的结果提前 2到3秒。
应用在语音识别领域，
基于VQ的钢水浇 铸状态识别原理
钢水和钢渣引起的振动 信号必定存在差异，两 种状态必能通过矢量量
化技术进行识别和检
测。
矢量量化（VQ）的识别方法
VQ技术是一种比较成熟的信号处理技术,现已广泛应 用于语音识别等领域，并取得了很大成功。 VQ技术 很快被推广到其他领域，如系统识别、计算机模拟及 故障监测等
2005年1月：研制出第一代下渣自动检测系统。 2005年3月：申请国家发明专利，专利申请号：200510050311.X 2006年9月：研制成功具有时间对比及模块化的第二代下渣自动检
测系统。 2007年2月：获得国家发明专利，ZL200510050311.X，证书号：
309357。 2007年6月：研制成功具有大包水口自动控制功能的第三代的下渣
下渣监测技术
振动式下渣测检测
传统的电磁线圈检测
检测有效性
理论上达99％以上，实际操作中 准确率受卷渣影响小
传感器安装位 传感器安装在操作臂末端，远离
置
水口，周围温度低，可靠性强，
使用寿命至少三年以上。
现场接插件 没有通常的接插件，更换钢包不 需要额外动作。
设备安装难易 安装方便，不对原设备作任何改
工程圆坯连铸机上投入使用。（一台）
应用业绩（三）：
27.2008年8月：天钢炼钢厂2＃连铸机，120吨钢包，6流小方坯。（一台） 28.2008年8月：通钢炼钢厂1＃、2＃连铸机，90吨钢包，一流板坯。（两台） 29.2008年9月：武钢三炼钢3＃连铸机，300吨钢包，2流板坯。（一台） 30.2008年9月：兴澄特钢滨江分厂二期工程中的3＃连铸机，100吨钢包，3流大圆坯。
18.2008年6月：莱芜钢铁集团银山型钢炼钢厂1＃、3＃和4＃连铸机，150吨钢包，一 流板坯（1＃机为H型钢）。（三台）
19.2008年6月：与中钢设备有限公司签定合同，系统即将在中钢总包的重钢环保搬迁项 目2＃、3＃板坯连铸机投入使用。目前该项目正在安装调试阶段。（两台）
20.2008年7月：济钢三炼钢1＃、3＃及4＃连铸机，150吨，一流板坯。（三台） 21.2008年7月：宣钢炼钢厂5＃连铸机，120吨钢包，8流小方坯。（一台） 22.2008年7月：水钢炼钢厂连铸机，120吨钢包，6流方坯。（一台） 23.2008年7月：宝钢集团南通钢铁有限公司炼钢厂2＃连铸机，80吨钢包，四流圆坯。
A)导致钢水被二次氧化，影响连铸坯质量。 B) 操作者需要具有丰富经验才能判断，当观测到钢流中下渣
时，钢水中的夹渣量已经很大了。 C)人工判断主观性较大，容易引起误判或漏判。 D)长期用肉眼观察炽热钢流的状态不利于工人的劳动保护。
因此，国内外很多公司研究开发了多种钢包下渣的自动 检测技术。
下渣监测技术
基于振动原理的大包下渣检测系统介绍
徐浩 Tel: 0571-85024849 Fax:0571-85126056 MP:15990174665 Email:wjf198236@yahoo.com.cn
内容提要
行业现状 下 渣 监 测 技术 VSD2000 技术 研发过程简介 工业应用状况 冶金效果分析
行业现状 下下 渣渣 监监 测测 技技 术术 VSD2000 技术 研发过程简介 工业应用状况 冶金效果分析
下渣监测技术
比较实用的主要有两种：
（1）电磁线圈检测法 ：利用钢水与钢渣电导率的不 同来检测钢渣 。比如德国AMEPA，国内也有多家企 业生产。
（2）操作臂振动监测法：通过测量分析机械操作臂 的振动差异来监测下渣。比如国外的SlagTrack，我 们的VSD2000。
流和3流大圆坯。 （两台） 12.2007年12月：济南钢铁股份有限公司三炼钢，2＃连铸连轧机，150吨钢包，一流板
坯。（一台） 13.2008年1月：宁波钢铁有限公司炼钢厂1#和2#连铸机，180吨钢包，两流板坯连铸
机。（两台） 14.2008年2月：武钢二炼钢1＃、3＃及4＃连铸机，80吨钢包，一流板坯连铸机。（三
（一台） 24.2008年8月：与中冶赛迪签定合同，系统即将在中冶赛迪总包的重钢环保搬迁项目1
＃板坯连铸机投入使用。目前该项目处于安装调试阶段Baidu Nhomakorabea（一台） 25.2008年8月：兴澄特钢滨江分厂三期工程中的1＃、2＃连铸机，150吨钢包，分别为
5流方坯和3流大方坯。（两台） 26.2008年8月：与宝钢股份工程设备部签定合同，系统即将在宝通产品结构调整及配套
台） 38.2009年5月：青钢二炼钢连铸机，120吨钢包，6流小方坯。（一台） 39.2009年6月：沙钢宏发炼钢厂2#连铸机，180吨钢包，2流板坯。（一台） 40.2009年7月：与武钢签定合同，系统即将在武钢三炼钢1#、2#连铸机上投入运行。
（两台） 41.2009年7月：与东北特钢集团签定合同，系统即将在东北特钢集团抚顺基地第一炼钢
下渣监测技术（电磁线圈检测法）
大包 线圈位置
电磁线圈检测原理图
中间包 线圈位置安装示意图
线 圈 安 装 的位 置 温 度 过高 ， 线圈容易损坏， 使用寿命300炉到800炉不等，需 要 相 对 频 繁 的 更 换！
下渣监测技术（电磁线圈检测法）
汇流漩涡导致误报 线圈损伤导致误报
钢渣贯穿漩涡而下 研究表明，出现汇流漩涡的钢水液