大包下渣检测应用
钢包下渣优化的研究进展及应用
钢包下渣优化的研究进展及应用摘要：避免钢包下渣是连铸生产中重要的一环，其直接影响产品的质量和缺陷形成。
当下流行的三种钢包下渣检测方法被简述，分别是电磁感应、称重法、红外感应法。
通过论述各种方法的优缺点和优化途径，为钢包下渣检测过程提供指导，使其在连铸产品质量控制方面发挥更大的作用。
关键词：钢渣；优化；检测Research progress and application of slagging process optimizationof ladleYang Guiyu Li Wei Xu Xuzhong(Hanbao Steelmaking Plant, Handan, Hebei)Abstract: Avoiding ladle slagging is an important part of continuous casting production, which directly affects the quality of the product and defect formation. Three popular detection methods for ladle slagging are briefly described, which are electromagnetic induction, weighing method and infrared induction method. By discussing the advantages, disadvantages and optimization of each method, we provide guidance for the ladle slagging detection process, so that it can play a greater role in the control of continuouscasting product quality.Keywords: steel slag; optimization; testing1.引言在炼钢生产中，连铸是重中之重。
下渣检测技术在连铸钢包生产中的应用
的指标时， 系统 就 会 发 出报 警 信号 ， 从 而 提 示 钢 包操 作 工关 闭 滑 动 如 ： 用 手 紧握 住 操作 杆 、 卸配重、 扔 中包 保护 渣 、 推长 水Ｅ ｌ 、 长 水１ ３ ：
面下 降， 如 果 报 警灯 中 白色 、 黄色灯没亮， 可 点动 开 大 水 口开度 ， 使 液面 有略为上涨 趋势即可。 不 要 在 白色 、 黄 色 灯 亮 起 即 将 下 渣 时 再开 关 水 口， 否 则 系统 将 不 报警 。 （ ５ ） 传 感 器及其 线 缆 保 护 在 钢 水 浇 铸 过 程 中要 避 免钢 水直 接 流 到 传 感 器及其 线缆 上 ；
文章 编号 ： １ ６ ７ ４ — ０ ９ ８ Ｘ（ ２ ｏ １ ３ ） ０ ３ （ ｂ ） 一 ０ ０ ８ ６ — ０ １
等 干扰结 束ｌ ０ ｓ 后 再 重 新 打 开检 测 。当 随 着 市场 竞 争 的 加 剧 ， 各 大 钢 铁 公司 已经 把 目光 集 中在 高 端 以在 干 扰 期 间 关掉 检 测 ， 红灯 亮 ， 其余等 都灭， 下 渣 报 警 喇 叭 报警 ， 提 产 品 的研 发 上 ， 对 于 优 质 品种 钢 的 生 产 ， 钢 包 下 渣检 测 是 一 个 非 常 系统 检 测 到 下 渣 时 ，
可 以 关 闭水 Ｅ ｌ。 系统 报 警 状 关键的环节。 国内 外许 多 公司 为解 决 钢 包 下渣 预 报 问题 ， 先 后 开发 示 现 场 操 作人 员这 一包 钢 水 浇 注 结 束 ，
了超 声 波 检测 法 、 红外检测方法、 电磁 检 测 法 、 振 动 特 征 检 测 法 等 态四 秒 后 自动 解 除 。
布有 破碎 的时候。 操 作 人 员在 转 动 操 作 杆 时 ， 严 禁 缠 绕 传 感 器 线
钢包下渣检测系统在马钢特钢公司的应用
数据采集
否
＼
——…ｎ＃＊
信号预处理
小波包 变换计算
识别数据库 下渣判断
钢流信号 特征计算
3 下渣检测系统的实际运行效果
在没有使用大包下渣检测系统以前，为了保证特种钢坯的质量，不得不采用留钢操作过早地关闭钢包， 这样一来就减少了一炉钢水的浇注量，降低了铸坯收得率。自 2013 年 7 月马钢特钢公司连铸钢包下渣检 测装置正常投入大生产应用后，带来的实际效果也很显著。
（1）下渣检测报警可以提醒操作工在适当的时候关闭滑动水口，带来的最明显的效果就是连铸收得 率的提高，如图 3 中所示，收得率平均比以前提高 0.96%。
over[J].Iron and Steelmaker,1900,66:59-64. [3] Downey M,Conter J,Gordon P,Ladle-tundish slag detection using vibration measurements[J].Steel Times,1992,9:416-420. [4] 唐安祥，申屠理锋等. 连铸钢包下渣检测与控制系统的研制与应用[C]第八届全国连铸学术会议论文集;2003 年.
Application of Slag Carry-over Detection System for Ladle in Masteel-
Special Steel Company
Zhou Kang, Wang Guocai, Wang Minzhang
（Masteel- Special Steel Company，Maanshan, Anhui Province, 243002 China）
7-7连铸钢包下渣检测与控制系统的研究与应用
连铸钢包下渣检测与控制系统的研制与应用唐安祥1，申屠理锋1，钟志敏2，顾文斌2（1．宝山钢铁股份有限公司研究院自动化所，上海201900；2．宝山钢铁股份有限公司炼钢厂，上海201900）摘要：本文介绍了我们自行开发研制的连铸钢包下渣检测与控制系统，叙述了整个系统的基本组成及下渣检测的原理，阐述了系统的关键技术和特点，同时介绍了系统的识别模型和软件系统，并对本系统在宝钢炼钢厂的使用效果作了论述。
关键词：连铸；下渣检测；钢包；控制系统中图分类号：TP273文献标识码：ADevelopment and Application of Ladle slag Detection & ControlSystem in Continuous CastingTang Anxiang1, Shen-tu Lifeng1, Zhong Zhiming2, Gu WenBin2（1．Automation Research Dept , Baosteel Co. Ltd. Research Institute, Shanghai, China, 201900；2．Steel Making Plant , Baosteel Co. Ltd, Shanghai, China, 201900）Abstract:This article introduces Ladle slag Detection & Control System in Continuous Casting, describes the components of the system and the principle of slag detection, elucidates the key technologies and characteristics of the system, presents the r ecognition model and the software system, and discusses the application of the system in EAF continuous casting of steelmaking plant of Baosteel.Key words:Continuous Casting, Slag detection, Ladle, Control system在连铸的生产过程中，当钢包浇注即将结束时，浮于钢水表面的钢渣因漩涡作用而混着钢水经长水口流进中间包。
板坯连铸大包下渣自动检测技术探索与实践
注 ， 高 铸 坯 质 量 ， 连 铸 机 大 包 浇 注 采 用 水 口把 持 器 手 提 该 动 操 作 摘 挂 作 业 。而 大 包 浇 注 末 期 下 渣 判 断 则 完 全 依 靠 大 包 操 作 人 员 的 工 作 经 验 及 观 察 ，可 靠 性 不 高 。同 时 由 于
原有 水 口把持 器设计缺 陷 ， 大包 水 口安装顶 紧压 力不 足 ，
振 动来 完成 检测 。该 系统可 有效控 制杜 绝原 有人工 下 渣
检 测带 来的 种种 弊 端 。
三 、下渣 自动检测 系统工作原理
ＶＳ Ｏ Ｏ 铸 钢 包 下 渣 自动 监 测 系 统 通 过 感 受 机 械 Ｄ３ ０ 连 操 作 臂 的 振 动 来 检 测 连 铸 过 程 中的 下 渣 。在 钢 水 浇 注 过 程 中 ， 水 流 经 长 水 口注 入 中 间 包 时 ， 水 冲 击 长 水 口壁 钢 钢
在 生 产 过 程 中 曾 多次 出现 大 包 水 口上 部 翻 钢 等 问题 ，不 仅 对 生 产 组 织 影 响 较 大 ，同时 还 造 成 了 钢 水 的 二 次 氧 化 ， 影
响 到 铸 坯 质 量 。为 此 ， 厂 通 过 探 讨 摸 索 考 虑 将 原 有 水 口 该 把 持 器 升 级 为 液 压 水 口机 械 手 从 而 确 保 操 作 便 捷 、顶 紧 可 靠 ，同时 配 套 安 装 杭 州 谱 诚 ＶＳ ０ ０ 铸 钢 包 下 碴 自动 Ｄ３ ０ 连 检 测 系统 ，以实 现 大 包 恒 液 面 浇 注 及 下 渣 的 自动 检 测 。
比 重 相 差 较 大 ， 动 粘 度 也 不 相 同 ， 以 在 混 有 钢 渣 的 钢 流 所
流 穿过 长 水 口时 会 表 现 出 不 同 的振 动 特 性 系统 的 传 感 器
大包下渣检测应用
•4 应用效果分析
•4.1 报警率
• 大包下渣检测系统在湘钢五米板3号机与5号机都有应用，其中现 场配合使用了镭目的中包液位自动控制（替换VAI的中包液位控制），5 号机从去年10月份调试投入应用以来效果非常稳定，报警准确，报警率 高，5号机连续2次统计报警率如表1所示。
• 表1 报警率统计情况
统计
大包下渣检测应用
•振动式大包下渣自动检测系统 •在湘钢5米宽厚板的应用
•1 前言
• 钢包下渣检测已成为现代连铸生产和质量控制的重要技术之一，使 用此技术的主要优点有： •• 1）防止钢包过量下渣、提高钢水洁净度； • 2）提高连铸钢水浇铸收得率； • 3）改善大包操作工的劳动强度和工作环境。 • 目前国内外研制了多种下渣检测方法，如红外线技术检测、电磁感 应法检测、超声波检测等，但这些检测系统在安装、使用和维护过程中 的成本都较高。由于上述方法存在的不足以及投资及使用成本问题，我 们考虑了使用振动式下渣检测技术。
•2.1 成本问题
• 在没有使用镭目振动式大包下渣检测系统以前，一些对质量要求 特别高的钢种采用留钢操作来避免大包下渣，这样一来连铸的金属收得 率大大降低，同时由于称重的误差也不能完全避免下渣。 • 大包下渣检测系统可以根据不同钢种设计延迟关滑板操作。如果 以延迟3秒关闭计算，50分钟浇一炉钢，3000秒，一炉钢按130吨计算 ，每秒钟过钢量43公斤，每炉可多收得钢水130公斤，每天浇20炉钢， 一天即可多得钢水2.6吨，一年可多得钢水949吨；每吨钢水按成本 2000元计算，一套大包下渣检测系统一年可降耗节支：949吨×2000 元/吨=189.8万元。
BOF→LF→RH→CC，最后是BOF→LF→CC。
•2.1 质量问 题• 在没有下渣检测系统以前，湘钢采用肉眼看翻渣，看到长水口
浙江大学VSD2000下渣检测系统介绍
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。
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
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
（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。（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
系 统 下 渣 监 测 控 制 软 件
电磁式大包下渣检测讲解
.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱn
验收报告
服务承诺
●一年全系统质量保证！ ●质保期内如果出现技术问题或操作工不熟悉某项操作，可通过电话或传真与我们联 系。如果上述方法不能解决问题，我们24小时内派人去现场服务，解决问题。 ●超前服务：不论是否发生故障，我们均在半年内派人巡检一次，检查设备和备件的 完好情况，了解现场使用存在的问题，并在一个月内给予整改。 ● 24小时服务电话:(0086)734 8858810
传感器
性能：寿命1000炉 耐温800度
传感器连接器
性能：耐温400度
高温电缆
性能：耐温500度
二次仪表
尺寸：438X380X128
工控机
与其它同类产品相比的优势
●灵敏度比其它同类产品高30-40倍； ●稳定性好6-8倍； ●报警准确率大于95%，其它同类产品为76%； ●镭目传感器寿命大于1000炉。
使用效果
提高钢水的利用率
靠肉眼检测炉渣经常会过早地关闭钢包，使用大包下渣检测系统可以提醒操作工在适当的 时候手动关闭或自动关闭滑动水口，钢水收得率提高0.2%—0.6%。
LOGO
谢谢!
使用效果
避免水口堵塞、延长中包寿命
钢渣进入中包也是水口堵塞的主要原因，大量炉渣进入中间包后，会对中间包耐 火材料有很大浸蚀作用，从而缩短了中间包耐材寿命。应用大包下渣检测系统可提 高耐材使用寿命。
提高钢水的洁净度
钢渣进入中包是影响成品钢洁净度的主要原因，应用大包下渣检测系统可使钢渣减少到极少 量，从而提高钢坯质量和减少漏钢事故。
减少钢水的二次氧化
大包下渣检测应用
1）三维监控及视频信号处理 软硬件结合，从三维立体空间全方面监测振动信号，两者综合
更加准确更加明显的突出了下渣特征，准确的给出报警信息，见图 ５。
图５ 信号分析处理图
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
3.4 系统特点
2）屏蔽处理及警戒线动态更新 对滑板动作、外界坐包等强烈冲击振动做分析及屏蔽处理，警
月份
月平均值 %
1月 97.59
表22月2012年连铸金3属月收得率 4月
97.58
96.99
97.49
5月 97.67
平均 97.46
大包下渣检测应用.ppt
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
1 前言
钢包下渣检测已成为现代连铸生产和质量控制的重要技术之一，使 用此技术的主要优点有：
1）防止钢包过量下渣、提高钢水洁净度； 2）提高连铸钢水浇铸收得率； 3）改善大包操作工的劳动强度和工作环境。 目前国内外研制了多种下渣检测方法，如红外线技术检测、电磁感 应法检测、超声波检测等，但这些检测系统在安装、使用和维护过程中 的成本都较高。由于上述方法存在的不足以及投资及使用成本问题，我 们考虑了使用振动式下渣检测技术。
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
2.1 成本问题
在没有使用镭目振动式大包下渣检测系统以前，一些对质量要求 特别高的钢种采用留钢操作来避免大包下渣，这样一来连铸的金属收得 率大大降低，同时由于称重的误差也不能完全避免下渣。
大包下渣检测系统可以根据不同钢种设计延迟关滑板操作。如果 以延迟3秒关闭计算，50分钟浇一炉钢，3000秒，一炉钢按130吨计算 ，每秒钟过钢量43公斤，每炉可多收得钢水130公斤，每天浇20炉钢， 一天即可多得钢水2.6吨，一年可多得钢水949吨；每吨钢水按成本 2000元计算，一套大包下渣检测系统一年可降耗节支：949吨×2000 元/吨=189.8万元。
钢包下渣自动监测系统在连铸机应用
钢包下渣自动监测系统在连铸机应用宣钢炼钢厂为了提高产品质量，对浇注进行保护，使钢水在从大包进入到中间包的过程中，始终处于长水口保护套管的保护状态。
在一包钢水的浇注末期，浮在钢水表面的钢渣会逐渐流入中间包，过多的中间包钢渣会使钢水的洁净度降低，加快中间包衬的侵蚀，降低连浇炉数，影响铸坯质量和连铸生产过程，严重时会导致拉漏事故。
因此，在浇注末期对钢水下渣进行监测和控制。
1 VSD2000连铸钢包下渣自动监测系统检测原理VSD2000连铸钢包下渣自动监测系统通过感受机械操作臂的振动来检测连铸过程中的下渣。
在钢水浇注过程中，钢水流经长水口注入中间包时，钢水冲击长水口壁引起用来支撑长水口的机械操作臂振动。
由于钢渣比重不到钢水比重的一半，浮在钢水表面，在一包钢水即将浇注完毕时，钢渣才出现，此时由于钢渣轻，粘度大，流动性也差，钢水与钢渣的混流对长水口壁的冲击作用力与纯钢水的冲击作用力存较大的差异。
因此本系统主要通过测量分析机械操作臂的振动差异监测连铸钢包的下渣。
在获得的操作臂振动信号中，包括了一些与信号特征无关的信号。
在对数据进行预处理时通过抗混频以及软件滤波的方法滤除某些干扰信号的影响，实现对钢水振动信号的有效利用，准确检测下渣。
本系统引入了一种基于矢量量化（VQ）技术的钢水下渣检测方法。
对钢水连铸下渣过程进行了研究，根据连铸过程中钢水、钢渣产生的振动差异，确定了把振动信号作为主要检测信号的实施方案。
利用振动传感器，搭建了远离钢水的控制系统，解决了钢渣监测的传感器易耗问题。
通过VQ技术对经过预处理的实时信号进行信号特征提取、码本训练，来判断钢水状态，实现连铸下渣的自动控制。
2 系统总体结构VSD2000连铸钢包下渣自动监测系统的标准配置由系统控制柜（MCU ）、前端控制单元（FCU ）、中间包液面自动控制单元（ACMU）、传感器及其前级调理放大模块、下渣报警喇叭、下渣报警等和按钮控制盒等组成，如图2-1 系统总体结构图所示。
大包下渣检测系统技术方案
VSD2000连铸钢包下渣检测系统浙江大学杭州谱诚泰迪实业有限公司技术方案目录1. 概述 (1)2. 下渣检测行业现状 (2)2.1. 基于红外技术的检测系统 (2)2.2. 电磁线圈检测方式 (2)2.3. 振动信号检测方式 (3)3. VSD2000连铸钢包下渣自动监测系统介绍 (4)3.1. 基本概述 (4)3.2. 系统工作原理 (5)3.3. 系统技术特性 (6)3.4. 中间包液位自动控制系统 (6)3.5. 系统冶金效果分析 (7)4. 项目实施方案 (7)4.1. 系统配置方案 (7)4.2. 系统连接详图 (8)5. VSD2000系统研发过程及工业应用状况 (10)5.1. 系统研发过程 (10)5.2. 系统使用业绩 (10)5.3. 客户使用情况汇总 (13)6. 附录 (16)6.1. 现场照片 (16)6.2. 相关论文列表 (16)6.3. 系统使用报告及验收合格证明 (18)6.4. 国家发明专利 (22)1.概述在连铸生产中，钢包中的钢水在注入中间包的过程中，如果不采取保护措施，钢水就会受到二次氧化,而钢水受到二次氧化势必会影响钢材质量。
目前各钢厂都在致力于提高产品质量，因此必须进行保护浇注，使钢水在从钢包进入到中间包的过程中，始终处于长水口保护套管的保护状态，同时加上氩气保护，从而避免钢水裸露在大气中而达到无氧浇注的目的。
在一包钢水的浇注末期，浮在钢水表面的钢渣会逐渐流入中间包，过多的中间包钢渣会使钢水的洁净度降低，加快中间包衬的侵蚀，降低连浇炉数，影响铸坯质量和连铸生产过程，严重时会导致拉漏事故。
因此，必须在浇注末期对钢水下渣进行监测和控制。
目前很多钢厂都是采取在浇注末期摘下长水口，利用钢水和钢渣颜色与流动性的差异，通过人工肉眼观察的方法来判断是否下渣。
这种方法缺点是： 导致大包浇注末期钢水被二次氧化，影响连铸坯质量，尤其是品种钢。
由于钢流处于炽热状态，工作环境恶劣，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。
下渣检测技术在连铸钢包生产中的应用
下渣检测技术在连铸钢包生产中的应用摘要：钢包下渣检测已成为现代连铸生产和质量控制的重要技术之一，它对防止钢包过量下渣、提高钢水纯净度，提高连铸钢水浇铸收得率、改善大包操作工的劳动强度和工作环境均有明显的效果。
关键词：振动连铸下渣检测随着市场竞争的加剧，各大钢铁公司已经把目光集中在高端产品的研发上，对于优质品种钢的生产，钢包下渣检测是一个非常关键的环节。
国内外许多公司为解决钢包下渣预报问题，先后开发了超声波检测法、红外检测方法、电磁检测法、振动特征检测法等多种形式的钢包下渣检测技术。
其中基于振动原理的钢包下渣检测装置，由于设备安装方便、成本低、可靠性高、使用简单，已成为连铸钢包下渣检测领域的主流。
1 钢包下渣振动检测原理VSD2000连铸钢包下渣自动监测系统所采用的钢包下渣检测技术是基于振动原理的。
如图1所示，在操作臂上远离长水口的一端装上振动传感器，传感器通过信号线与控制器相连，这样钢水在长水口中流动时所引起的振动就会通过长水口传到操作臂上，并通过传感器把振动信号传送到信号处理器内，然后经过特殊的信号处理与分析方法来判断钢水中是否含有钢渣，当钢水中含有的钢渣量达到了一定的指标时，系统就会发出报警信号，从而提示钢包操作工关闭滑动水口，停止浇注。
信号传感与采集设备是一台专门设计的振动传感器，安装在铸机钢包长水口机械手上，用来采集钢流通过机械手传递的振动信号，其性能的稳定是保证系统检测精度的关键。
2 安装操作在大包浇注完毕前3～5?min，按下操作盒上的检测按钮，此时五色报警灯中的绿色灯将常亮，系统就进入检测状态。
此后，如有下渣系统就报警，报警喇叭响起，五色信号灯中最上面的红灯亮起，约6?s后报警自动解除。
需要注意的是，在系统投入检测后，应杜绝频繁开关水口以避免漏报。
如果某些干扰不可避免，则可以在干扰期间关掉检测，等干扰结束10?s后再重新打开检测。
当系统检测到下渣时，红灯亮，其余等都灭，下渣报警喇叭报警，提示现场操作人员这一包钢水浇注结束，可以关闭水口。
钢包下渣检测技术的应用
集模 块与数 据处理分 析模块 。现场数据 采集模 块主要 接收 振动传感器拾 取的操作臂振动信号 ，进行Ａ Ｄ ／ 转换 、～扰剔 ｆ ： 除等预处理操 作 ，并 根据既定 的数据传 输格式 与 ｃ 卜 义 传 至数 据处理 分析模块 。数据处 理分析模 块为 Ｆ渣 自动检测 系统 的核心部 分 ，实 现振动信 号的处理 、识 别 显爪 等功
的控制不稳定 。为解决上述 问题 ，河北钢铁集 团唐钢第一钢
轧厂在３ 铸机上加装了连铸大包下渣 自动检测系统。 链
一
、
下渣 自动检测系统基本原理 （ 图１ 见 ）
产品弯曲度问题 。（增大摔直板散热面积 ，延长摔直饭使用寿 ２ １ 命 ，减少齿裂变 形造 成的弯钢。ｆ改进对齐辊子槽 结构形 ３ ） 式 ，增设导向槽 ，提高对齐辊对齐效果 ，改善生产指标。
缩 时受 到的阻力 而引起挂 钢的问题。 ２ 针对齿 条 。（ 改进齿 条槽 型形式 ，缓 解 由于齿条 造 ． １ ） 成 的螺 纹钢 弯 曲度超 差 。将 原来 的尖 底槽 改进 为平 底槽 ， 缩 短 钢 进 入 槽 型 时 的滑 移 量 ，减 少 钢 在 槽 型 内 的翻 转 。 图２ 改进后对齐辊槽型 图
影响 生产 。传 感器安装位 置距钢 水较远 ，采用 多层全 钢保
护结构 ，并实 施气体冷却 ，使 用寿命较 长 。系统采 用先进
的模块 化设计 思想 ，保证 系统运 行可靠 ，隔离 故障 ，，便 Ｊ ‘ 维护 ；系统采 用特别 的信 号处 理方法保 证 ｒ很 高的 下渔报 警准 确度 。功 能完善 的下渣检 测软件 ，能够实 时显尔 钢水
在连铸 生产 过程 中 ，当一钢包 （ 以下称大包）钢水即将
转炉钢水下渣检测技术的应用
转炉钢水下渣检测技术的应用摘要：本文通过介绍国内外转炉钢水下渣检测技术的发展情况，结合设备的检测原理和企业实际，提出了转炉钢水下渣检测装置在选型过程应重点关注的技术环节，同时对下渣检测装置在企业中的应用前景进行了展望。
关键词：下渣检测;原理;应用引言随着现代工业生产规模的扩大，对钢铁品种和质量的要求也在不断提高。
为生产高级别钢种，冶炼工艺过程中的质量控制显得尤为重要，下渣检测装置的使用便是其中的应用之一。
钢渣中因含有FeO、MnO和P2O5等不稳定氧化物和杂质，如果大量混入钢水中，则易造成钢水回磷和氧化铝等夹杂物的产生，进而影响钢水的纯净度。
因此，为有效控制下渣，从20世纪80年代起，国外便开始了对下渣检测装置的研究。
随着检测技术的不断发展和应用，国内各类下渣检测装置产品也陆续开发出来，面对各类商家的产品宣传推介，如何选择适合企业自身工艺要求的设备也值得关注。
1、转炉下渣检测技术的发展根据检测原理的不同，下渣检测装置通常分为振动测渣、红外测渣、电磁测渣、超声波测渣、称重测渣等，其中应用最广的是电磁测渣，。
根据其应用环节，下渣检测又分为转炉出钢下渣、连铸大包下渣和连铸中包下渣。
几种钢水下渣检测方式的性能比较详见下表1。
转炉出钢测渣的应用历史始于1986年由德国Amepa公司推出的SCDT电磁下渣检测系统[1]。
由于SCDT系统需在出钢口附近埋设电磁线圈，线圈在高温环境下很容易损坏，误报率较高；加之设备的维护检修困难，令其推广应用受到局限。
随着科研人员对红外波长下钢渣和钢水辐射系数差异的研究发现，红外测渣技术逐步被引入到下渣检测中。
1999年，美国Bethlehem钢铁公司最先利用长波红外成像系统实现了对转炉下渣的检测，随后德国Itema公司、Amepa公司、美国AMETEK-Land公司、Nupro公司等都相继开发出红外下渣检测系统，并在各钢铁公司获得成功应用[2]。
目前，除有美国Amepa公司的TSD系统、英国LAND公司的SDS系统、澳大利亚ITEMA公司的红外检测下渣检测系统外，国内基于自主研发的红外下渣检测产品也不少，其中具有代表性的有浙江谱诚科技和湖南镭目科技。
镭目公司大包下渣检测系统
镭目公司大包下渣检测系统参数说明（括号内为参考值）G：放大倍数设定值为1SH：渣上限,设定值为20—60VH：传感器A点的断线报警上限VL：传感器A点的短路报警上限VB：传感器B点的断线报警上限Z1：设定值为10-60Z2：设定值为10-60WH：全自动开始监测的大包重量上限An：检渣允许的N上限T：采样时间,设定值为0.1Tz：监测状态持续时间,现场设定Ts：下渣报警持续时间0.2Tn：Tn时间内平滑Tf：Tf时间内的N值比较：得出渣量值Zw：重新调整值10- 60WM：全自动开始检测的大包重量上限Anp：检渣允许的Np上限nK：1nH：设定值为40G1：20no、ns:设定N值允许范围：N值调节到No<N<Ns则不再调节一般No=0 Ns=30nL、nH：N值允许上下阈值，N值超过该值则调节一般NL=0 NH=30WL：全自动开始检渣的大包重量下限系统调试大包下渣采样板调试过程1 静态检查1.1 检查电源电压插头是否符合要求；1.2 检查功效管连线是否正确。
1.3 断开S2、S3跳线，S1调到2、3脚。
1.2 检查传感器与电路板连线是否正确，测试传感器电阻及绝缘电阻。
1.3 连接各插头后开机，调节电位器P1，使TP-7点电压为4VDC(万用表监测)。
1.4 初级电压1.4.1 S2跳线开关2、3脚闭合。
1.4.2 调节P2电位器，使初级电压PV-P=40V（示波器监测），万用表测约10V。
1.5 测试TP3电压为400±300mV。
1.6 调零1.6.1 S3跳线闭合；1.6.2 无自动调零芯片情况下，手动反复调节面板两电位器应能使N、Np<50。
1.7 Ф50不锈钢筒中心感应（专用检验物）N=500±10，Np=250±101.8 联机测试1.8.1 检查采集板与工控机连线是否正确。
1.8.2 自动调零检查1.8.3 检查N1、Np、Nb、Na是否正确。
钢包下渣检测技术在济钢三炼钢的应用_黄绍伟
钢包下渣检测技术在济钢三炼钢的应⽤_黄绍伟钢包下渣检测技术在济钢三炼钢的应⽤Application of Slag Carry-over Detection System for Ladle inNo.1CCM of Jisteel黄绍伟(济南钢铁集团总公司第三炼钢⼚,⼭东济南250101)摘 要:本⽂叙述了济钢第三炼钢⼚1#连铸采⽤的电磁法下渣检测的原理及使⽤效果,钢包下渣检测已成为现代连铸⽣产和质量控制的重要技术之⼀,它对防⽌钢包过量下渣、提⾼钢⽔纯净度,提⾼连铸钢⽔浇铸收得率、改善⼤包操作⼯的劳动强度和⼯作环境均有明显的效果,使⽤钢包下渣检测技术不仅提⾼了连铸⽣产的⾃动化⽔平,同时可以获得明显的经济效益。
关键词:连铸;钢包;下渣检测1 引⾔在连续铸钢的⽣产过程中,当钢包中含氧化铁,氧化锰和氧化硅的炉渣流⼊中间包以后,会造成钢⽔中铝和钛等易氧化合⾦元素的烧损,并产⽣氧化铝夹杂物,影响钢⽔的纯净度,并最终造成冷轧钢板的表⾯质量问题,此外钢⽔中的氧化铝夹杂还会造成⽔⼝堵塞,影响结晶器内的流场以及中间包连浇炉数。
为了避免钢包中的炉渣进⼊中间包,在⽣产对钢质纯净度要求⾮常严格的钢种如汽车板时有些钢⼚采⽤钢包留钢操作,这样虽然满⾜了质量要求,但钢⽔的收得率低。
传统的通过⽬视来判定钢包下渣的⽅法误差⼤,由于每个操作⼯的经验都不⼀样,有的明显提早关闭滑板,有的在明显下渣时才关闭滑板,这样钢⽔质量波动⼤。
为了有效控制连铸过程的钢包下渣,国外⼀些公司开发了钢包下渣⾃动检测装置,⽐较有代表性是德国AMEPA公司开发的电磁感应法下渣检测技术和美国ADVENT公司开发的声振法下渣检测技术。
⽬前⼯业⼤⽣产中应⽤的下渣检测装置中90%以上采⽤的是AM EPA公司的电磁感应法下渣检测技术。
济钢第三炼钢⼚1#连铸机投产后即使⽤AMEPA公司的下渣⾃动检测技术。
1 电磁感应法下渣检测的原理电磁法下渣检测技术就是在⼤包包底上⽔⼝外围装上传感器(⼀级和⼆级线圈),当钢液通过接交流电的线圈时,就会产⽣涡流,这些涡流可改变磁场的强度,由于炉渣的电导率显著低于钢液的电导率,仅为钢液电导率的千分之⼀,如果钢流中含有少量炉渣,涡流就会减弱,⽽磁场就会增强,如图1所⽰,磁场强度的变化可通过⼆级线圈产⽣的电压来检测。
连铸大包下渣检测技术的发展及应用
钢渣聚集 ， 进而增加铸坯含氧量 ， 促成铸坯缺陷 ； 恶
化 钢 水 的 浇铸 特 性 ， 成 水 口堵 塞 ； 造 同时 还容 易对 中包 耐 材造 成侵 蚀 ， 降低 其 使用 寿命 。随着 连铸 技 术 的进 步 ， 人们 对控 制钢 水 纯净 度 的要求 也越 来 越 高 。传 统 的方 法 是 通 过操 作 人 员 目测判 定 大 包 下 渣 出现 ， 就 存 在 人 为 主 观 性 大 ， 差 大 等 缺 点 。 这 误
的大 包 下 渣 检 测技 术 是 基 于重 力 差 异 、 电磁 场 、 超
声 波 、 外信 号 及 振 动式 等 原 理 开 发 出来 的 ， 有 红 各 其 特点 和所存 在 的问题 。
基 于 此 ， 研 究介 绍 连铸 大包 下 渣技 术 的发 展 本
状 况 ， 基 于不 同下 渣原 理 的检 测 方法 进 行 分 析 ， 对
前景 。电磁检测 是 目前较为成熟 的一项大包 下渣检测技术 ， 已经在众 多钢厂获得推广 ； 振动式大包 下渣 检测方法是一项具 有发展前景 的大包下渣检测技 术。
关键词 ： 连铸 ； 大包 ； 下渣检测 ； 振动式 检测 技术
中图分类号 ： Ｆ ７ Ｔ ７７ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ４ ４ ２ （０ ２ ０ — ０ ７ ０ １ ０ — ６ ０ ２ １ ）２ ０ ０ — ３
流 的实 时 监控 ， 够 增加 钢 水 收 得率 、 高铸 坯 质 能 提
量 并 减 少 中包 水 口堵 塞 。但 电磁 检 测 方 法 最 明显
的 问题 是 其传 感 器 线 圈必 须埋 在 钢 包 座 砖 出 口附 近 ， 对 钢包 结 构 进 行改 造 。此 外 ， 时 间 置 于高 要 长 温 区域 ， 明显 降 低 传感 器 的使 用 寿命 ， 一旦 出 会 且
水口下渣检测技术
水口下渣检测技术原理及应用
Slag detection technology under nozzle
汇报人：张辉 组 员：张辉、梁博文、李健、刘童
目录
01 PART ONE 钢包下渣检测背景 02 PART TWO 检测方法及发展 03 PART THREE 结论
背景
background
用传统的方法时通过操作人员目测判 定大包下渣出现，这就存在人为主观 性大，误差大等缺点。
炉的硫， 炼钢脱硫主要靠铁水
预处理和钢水深脱硫;
2、最大限度地净化 钢液,为了防止已净化 的钢液再度被污染， 防止浇注过程中钢液 吸氮和二次氧化,必须 采用全保护浇注;
3、减少转炉或电炉 流入钢包的钢渣,以 及钢包流入中间包 的钢渣。
检测方法及发展
光导式下渣检测法 超声波检测法
称重自动检测法 红外线检测法
1 电磁下渣检测
测得阻抗的变化信号经过处理就能区别出来 时钢水还是钢渣。当发现是钢渣时应紧急关 闭水口。
1.1 电 磁 法 不 足 之 处
其传感器线圈必须埋在 钢包座砖出口附近,要 对钢包结构进行改造。
钢渣流入中间包以后，一方面影响钢水的质量，另 一方面还容易堵塞水口，随着市场对钢材质量的要 求越来越高，对钢的洁净度提出了更高的要求。所 有的钢厂都在想方设法提高钢水的洁净度。
大包浇铸后期，若钢包内的钢渣流入中间包， 则会导致钢渣聚集，促成铸坯缺陷；恶化钢 水的浇铸特性，造成水口堵塞；同时还容易 对中间包耐材造成侵蚀，降低使用寿命。
振动式下渣
设备简单，成本低廉
振动式下渣检测装置结构简单，易于安装、拆卸与维修，且不会对连铸生产造成任何 影响；另外，振动传感器安装在远离钢流的操作臂上，成功地解决了高温环境下传感 器地易耗问题，使检测系统地运行可靠性与使用寿命大大增加。
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表1 报警率统计情况
统计
统计炉数
准报率
第一次
115
95.7%
第二次
100
96%
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
4 应用效果分析
4.2 探伤
在使用大包下渣检测系统之前，对质量要求高的钢种采用留钢操作，探伤 合格率在98~99.5%之间，但有很大波动，采用下渣检测后，采用大包检测报 警立即关滑板操作，探伤比较稳定，最近由于连铸抓金属收得率没有按照要求 来施行，探伤合格率有明显下降，见图８。
1）防止钢包过量下渣、提高钢水洁净度； 2）提高连铸钢水浇铸收得率； 3）改善大包操作工的劳动强度和工作环境。 目前国内外研制了多种下渣检测方法，如红外线技术检测、电磁感 应法检测、超声波检测等，但这些检测系统在安装、使用和维护过程中 的成本都较高。由于上述方法存在的不足以及投资及使用成本问题，我 们考虑了使用振动式下渣检测技术。
最后是BOF→LF→CC。
2.1 质量问题
在没有下渣检测系统以前，湘钢采用肉眼看翻渣，看到长水口 附近翻渣发亮进行判断是否下渣，这种方法判断不是很准确，容易 导致大包大量下渣，大包下渣后渣容易卷入结晶器，导致钢板性能 及探伤出现问题。
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
2.1 质量问题
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
3 大包下渣自动检测系统的应用
3.1 工作原理
在连铸过程中，钢包操作臂的振动与保护套内流动的钢液中含渣量密 切相关。在钢液从大包流入中间包的过程中，保护套管和与之相连的操 作臂会产生较强的振动，水口开度越大，钢液流量越大，振动就越剧烈。 而钢渣比重大约是钢液的三分之一，因此由钢渣流动与纯钢液流动引起 的振动必然有差异。所以理论上通过检测操作臂上的振动信号应该能间 接的监测保护套管内钢液流动状态的变化情况。由此产生了振动式大包 下渣自动检测系统来检测钢渣，见图4。
1）可以针对不同钢种控制大包下渣，一方面可以提高钢水的收得
率，节约能源，降低生产成本，另一方面可以提高钢水质量。
2）降低工人劳动强度，减少了人力资源。
3）投入成本低，一次性投入，维护量小，维护费用低。
Al K 26.48 22.13
Si K 0.53 0.43
Ca K 27.67 15.57
Fe K 0.76 0.31
总量 100.0 0
图2是钢板探伤不合的电镜 分析，夹杂物的尺寸很大 在100um左右，成份主要是 钙铝酸盐，同时含有镁、 硅的复杂氧化物，与熔渣 成份很接近，因此可以认 为大包下渣引起。
图1是5米宽厚板2011年上半年非计划的分布情况，其中性能占 到33%，探伤为7.3%。
图1 湘钢5米宽厚板2011年上半年非计划分布图
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
2.1 质量问题
1）探伤问题
元素 重量 原子
百分 比
百分 比
O K 41.98 59.18
Mg K 2.58 2.39
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
4 应用效果分析
4.1 报警率
大包下渣检测系统在湘钢五米板3号机与5号机都有应用，其中现场 配合使用了镭目的中包液位自动控制（替换VAI的中包液位控制），5号 机从去年10月份调试投入应用以来效果非常稳定，报警准确，报警率高 ，5号机连续2次统计报警率如表1所示。
1）三维监控及视频信号处理 软硬件结合，从三维立体空间全方面监测振动信号，两者综合
更加准确更加明显的突出了下渣特征，准确的给出报警信息，见图 ５。
图５ 信号分析处理图
3.4 系统特振点 动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
2）屏蔽处理及警戒线动态更新 对滑板动作、外界坐包等强烈冲击振动做分析及屏蔽处理，警
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
2 湘钢5米宽厚板浇注过程中存在的主要问题
湘钢五米宽厚板厂主要产品为宽厚板，目前炼钢主要设备为：120t 转炉2座、120t LF双工位钢包炉3座、120t VD双工位真空脱气装置一 套，120tRH双工位真空脱气装置一套，直结晶器连续弯曲连续矫直弧 形板坯连铸机两台，转炉出钢量为135～145t。生产中有三条工艺路线 即分三种，一是BOF→LF→VD→CC，其次是BOF→LF→RH→CC，
信号分析过程： 上位机先对信号进行预处理，从时域、频域以及时 频结合方面综合进行小波包分析以提取有效信号特征，根据信号特征进 行下渣分析，当满足下渣特征时给出下渣报警。同时，图像处理模块进 行图像分析，分析标定区域是否有翻渣特征，当满足特征时给出翻渣报 警。
3.4 系统特振点动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
图８ 2011~2012年探伤情况
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用4 应用效果分析来自4.3 连铸金属收得率
５米宽厚板厂去年10月份5#铸机开始投入大包检测系统，去年在没有使用 大包下渣检测系统的1~10月份连铸平均金属收得率为97.36%，表2为使用大包 下渣检测系统后的数据，1~6月份平均收得率为97.46%，使用大包下渣检测系 统控制滑板的关闭，金属收得率约有提高。
月份
月平均值 %
1月 97.59
表2 2012年连铸金属收得率
2月
3月
4月
97.58
96.99
97.49
5月 97.67
平均 97.46
5 结论 振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
振动式大包下渣检测系统从去年10月份投入使用后，运行平稳， 准报率达94%~96%，从湘钢运用振动式大包下渣检测系统的经验 来看，振动式大包下渣检测系统有如下优点。
戒线动态更新处理，两者结合杜绝误报，达到准确报警，图６为多 次动滑板后的现场软件抓图（参见图７）。
图６ 振动式下渣检测系统原理图
图７ 大包工控制室界面
3）.4中系包液统位特自振点动动控制式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
使用了中包液位控制实现了全程自动控制：控制精度高， 达到正负0.3T，后期无需手动提升中包液位，可以全自动的提 升中包液位，滑板动作平稳。
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
2012.06.28
湖南华菱湘潭钢铁有限公司
HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
1 前言
钢包下渣检测已成为现代连铸生产和质量控制的重要技术之一，使 用此技术的主要优点有：
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
3 大包下渣自动检测系统的应用
3.1 工作原理
图4 振动式下渣检测系统原理图
3.23 硬 软件措振施动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
3 大包下渣自动检测系统的应用
使用新型驻波放大机构，不是直接的将检测部分安装在操作臂上，而 是通过另外的增敏机构将信号增强，放大现场操作臂传递过来的振动信 号。增加了灵敏度，更加有效的突出了下渣特征。
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
2.1 成本问题
在没有使用镭目振动式大包下渣检测系统以前，一些对质量要求 特别高的钢种采用留钢操作来避免大包下渣，这样一来连铸的金属收得 率大大降低，同时由于称重的误差也不能完全避免下渣。
大包下渣检测系统可以根据不同钢种设计延迟关滑板操作。如果 以延迟3秒关闭计算，50分钟浇一炉钢，3000秒，一炉钢按130吨计算， 每秒钟过钢量43公斤，每炉可多收得钢水130公斤，每天浇20炉钢，一 天即可多得钢水2.6吨，一年可多得钢水949吨；每吨钢水按成本2000 元计算，一套大包下渣检测系统一年可降耗节支：949吨×2000元/吨 =189.8万元。
图2 探伤不合夹杂物的电子图像及能谱
振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用
2.1 质量问题
2）性能问题
图3 Z向浮云状断口
图3为Z向浮云状断口的电镜 照片。断口中的深灰色区域 夹杂物较多，主要为颗粒状 的Al2O3，其次为CaO，说 明此区域为夹杂物富集区。 这种夹杂物富集严重影响钢 板的性能。