7月-结晶器热流监测系统(MTM)在梅钢2号连铸机上的应用

结晶器热流监测系统（MTM）在梅钢2号连铸机上的应用

江中块程乃良

（宝钢股份梅钢公司炼钢厂）

摘要：本文主要阐述了梅钢2号连铸机结晶器热流监测系统的组成和进措施，并对其应用情况和发展方向进行了总结。

关键词：连铸机结晶器热流监测

1.引言

梅钢炼钢厂2号连铸机自VAI引进，2003年2月28日一次性热试车成功，该铸机主要装备参数见下表：

表1 梅钢2号连铸机装备参数表

项目单位参数

设计年产量万吨120

钢水罐容量吨162

中间罐容量吨35

铸机机型- 直弧形、连续弯曲矫直

铸机基本半径mm 8000

铸机流数- 1机1流

铸机长度mm 41329

铸坯断面尺寸mm 2(210&230)╳(800～1320)

结晶器长度mm 900

工作拉速m/min 0.8~2.4

该铸机主生产钢种分四大类，对应设计拉速见下表：

表2 梅钢2号连铸机生产钢种与拉速表

钢类划分依据拉速范围(m/min) 比例(%)

低碳钢[C]≤0.08% 1.0~2.4 60~80

包晶钢0.08%<[C]≤0.17% 0.8~1.5 10~20

中碳钢0.17%<[C]≤0.30% 0.8~1.6 5~10

微合金钢以Ti等微合金化0.8~1.4 10~20

由于该铸机主要生产钢种是低碳钢，对应工作拉速较高，是国内常规厚度板坯拉速最高的连铸机，并且拉速范围宽。为适应这种生产状况，该铸机配备了结晶器热流监测系统、结晶器液面自动控制系统、电磁制动系统、漏钢预报系统和动态二冷水及全程动态轻压下系统，使得该铸机高拉速和高质量得以顺利实现。

2.MTM介绍

结晶器热流监测系统由西门子公司开发，该系统置于L1控制系统，实时跟踪结晶器四个面的铜板热流强度变化趋势，供操作和工艺技术人员参考使用。该系统计算原理主要是通过冷却水温差与水流量来计算各个面的平均热流密度，再给合现场经验值判断热流的正常与否。下图1为现场使用的L1监控画面。

图1 2号连铸机结晶器热流监测系统画面

下文将主要阐述梅钢2号连铸机结晶器热流监测系统的计算原理与控制过程。

3.结晶器热流程序计算方法 3.1宽面热流计算方法

）公式（1 (60)

18.41000⨯⨯⨯⨯⨯=

effective bottom L W T Q q

公式（1）中：

q---结晶器宽面热流密度，MW/m 2

Q---结晶器宽面水流量，l/min T---结晶器宽面进出水温差，℃ W bottom ---结晶器下口宽度，mm L effective ---结晶器有效长度，mm

3.2 窄面热流计算方法

）公式（2 (60)

18.41000⨯⨯⨯⨯⨯=

effective thickness L W T Q q

公式（2）中：

q---结晶器窄面热流密度，MW/m 2

Q---结晶器窄面水流量，l/min T---结晶器窄面进出水温差，℃ W thickness ---结晶器内腔厚度，mm

L effective---结晶器有效长度，mm

结晶器下口宽度来自于结晶器在线调宽系统，水流量与进出水温差来自于结晶器冷却水控制系统，其它参数由人工在HMI上输入。

4.梅钢应用改进措施

4.1 设计了在线安全热流判定程序

大多数厂家工艺人员都会人工根据结晶器热流量来判断结晶器传热状态的好坏，梅钢开发了在线热流判定程序，对热流设置了高限报警值与低限报警值，有助于指导操作工及时采取调整措施，下图2是结晶器安全热流与拉速关系图（图中数据为示例数据，不是实际现场应用数据）。

图2 结晶器安全热流与拉速的关系图

2 4.2设计了内外弧热流差值与反差值的报警程序

在一定拉速下，程序内置了内外弧热流差报警值为0.23MW/m2，内置了内外弧热流反差报警值为0.12MW/m2，超出该值时提醒操作工采取相应措施。

4.3设计了对结晶器冷却水进出温差纠正程序

通常来讲，用于结晶器冷却水温度测量的温度计误差在+/-0.1℃，而仪表校正不及时则有可能出现高达+/-0.5~1.0℃的误差，会造成热流误差高达0.23MW/m2，易造成系统误报警。鉴于此，系统引入了测量系统原始温差的人工校正值，从而提高了温差的准确程度。正常情况下系统默认该校正值为0，在铸机空载情况下，如果操作工发现原始温差测量值超过了+/-0.5℃时，则输入该值进行校正。

5.应用效果

通过使用优化的结晶器热流监测系统，对降低连铸机的漏钢率和连铸坯表面纵裂纹发生率起到了一定作用，同时为评价试验保护渣提供了依据（各钢类的热流有特定规定）。

6.结语

本结晶器系统热流测量系统特点是简单易行，缺点是由于其使用的是结晶器平均热流，对于结晶器各面热流分布不均现象检测还不够灵敏。该系统相比近年兴起的可视化结晶器或结晶器专家系统来讲，准确性和直观性均差。目

前梅钢正在与科研院校合作开发的具有自主知识产权的可视化结晶器技术。主要技术方案是：将结晶器纵向布置的2排漏钢预报热电偶增加到6排，单排热电偶个数也有所增加；根据测得的铜板各点的温度，通过理论计算出结晶器内坯壳外表面各点的温度分布；最后工艺技术人员根据经验确定出可能产生漏钢以及铸坯表面纵裂纹的温度场，采取必要手段使用坯壳表的温度分布趋于合理，以达到稳定生产提高产品质量的效果。