钢包下渣检测技术的应用

在连铸 生产 过程 中 ，当一钢包 （ 以下称大包）钢水即将
进人 中间包 ，有 必要在浇 铸末期对 钢水下 渣进 行检测 和控 制。以前基本靠人工 目视来推断 下渣情况 ，导致 中间包渣厚
浇铸完毕时 ，浮在钢水表面的炉渣会逐渐流人 中间钢包 （ 以 下称 中间包） ，并发生反应 产生部分夹杂 物 ，导致钢 水的洁 净 度降低 、堵 塞水 口 、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 。为 了避免大包中的炉渣
扩大 ，振 动信号也 随之变化 ；到 了浇铸 末期 ，钢水产 生贯 穿型旋 涡 ，浮在钢 水表面 的钢 渣穿透底 部 的钢水经 由保 护 套管流入 到 中间包 内 ，此 时振 动信号 突变 ，主控柜对 采集
及记 录开关水 口动作 。系统 自动存 储运 行数据 ，每 人生成
文件 存档 。 系统为便 于人员操 作设 置 了一些 功能 ，例 殳 ： ’ ｌ １ 现场使 用多级 柱状灯 ，直观表示钢 水与 钢渣流 动状态 ，下
四 、 采 取 的 措 施
防止钢在对齐过程 中的窜出。改进后的对齐辊槽型图见图２ 。
按 照制定方案 ，采取了 以下具体措施 ：
１ 针对摔直板 。ｆ） ． １ 改进摔直板结构 ，重新排 布散热孔 ，
加 大散热 孔面 积 以提 高散热 能力 。（ 为 了防止摔 直板 的纵 ２ ） 图１ 齿条改进后局部结构 图
系统 安装方便 ，对现 场设备基 本不 做改造 ，安 装时不
剧烈 。传 感器采集 到这些振 动信号 ，经 过放 大器放 大传输 给系统控 制柜 。控 制柜 内的处 理控制单 元对 所接收 到的信
号进行二 次处理后 再传输 给工 控机 ，工 控机 内运行 的下渣 检测 控制 软件 （Ｄ ） 对这 些信 号进 行最 终 的处 理 和运 Ｓ ＭＳ 算 ，运用矢 量量化 （ Ｑ Ｖ ）技术 ，进 行特性参数 的提 取 ，构 造钢 流下渣状态 特征 向量 ，数 据采集 卡完成 对采集 的数据
图１ 连铸大包下渣 自动检测 系统 原理 图 能 。它根据钢 水状态 作出判 断并发 ｝控 制信号 ，通 过卡 父 ｝ Ｉ ｕ 外 围执行器件进行 自动控制操作 。
下渣 自动 检测 系统 采用计算 机控制 ，将 传感器 采集 的 物理信 号进行 预处 理 ，然后通 过计算对 钢水 下渣状 态进行
收稿 日期 ：２ １— ２ １ ００ １—７
辑 ：严 进 军］
２ ｌ年ｏ月 【中 ｏ１ ９ 国设备工程
４ １
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中间包液面 前端控 报警 喇叭
改造与更新
场 中的环境 噪声 很大 ，也会 对振 动信 号 的采 集 造成 影 响 。 所 以 ，必须对从操作臂上采集 的振 动信号进行分析处理 ， 才能 实现对钢渣信号 的分辨 ，以达到下渣检测 的 Ｉ的。 ｛
五 、 结 束 语
局部改进 后的冷床设 备 ，取得 了好 的效 果 ，在切分 轧 制 时冷床 弯钢现象得 到 了有效 改善 ，解 决 了对齐辊 道棒 材 的对 不齐 现象 ，弯曲度 由以前 的５ ‰提 高到 了２ ‰左 右 ，提 高了机组产 品的定 尺率 、成材率等指标 。
（）将关 键部位 的短静 齿条加 长。 以长 静齿 条取代关 键 区 ２ 域 的短齿 条 ，减小 长静齿 条 间距 ，增加 支撑 轧材支 点 。齿 条改进后 的局部结构 图见 图１ 。 ３ 针对对齐辊道 。（ 将对齐辊 的ｖ型槽 改成 平底的梯形 ． １ ） 槽 ，减 少钢在槽里 的接触 面。（ 在对齐辊 道前安装导 向槽 ， ２ 】
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
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
参考文献 ：
【 李培玉，赵明祥 ． ｌ 】 连铸下渣检测方法 的研究 与进展【Ｊ Ｊ 炼钢，０ ３ ． ２ ０．
滑板控制 信号 ，关 闭水 口。在 浇铸结束 后 ，更 换大包 ，进
行 下 一轮 浇铸 。
二、影响下渣检测精度的主要因素 下 渣振 动检测 技术 的 核心 是振 动信 号 的分析 和处 理 ，
［ 谭大鹏 ，李培 玉． 于小波 的钢 液连铸 Ｆ 检测系统Ⅲ． 械 Ｊ ２ ］ 基 渣 机
程学报．
收稿 日期 ：２ １ － ５ １ ０１０— １
［ 辑 ：严 进 军］ 编
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中国设备工 ｝２ｌ年ｏ月 程 ０１ ９
改造 与更 新
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文 章编 号 ：１ ７ — ７ （０ ９ ０ ４ — ２ ６ １ ０ １ ２ １ ）０ — ０ １ ０ １ １
钢 包下Fra Baidu bibliotek检测技术 的应 用
肖领峰
（ 河北钢铁集 团唐钢第一钢轧厂 ，河北 摘 唐山 ０３０） ６ ０ ０
要 ：叙述 了唐钢第一钢轧厂３ 铸机采用的连铸钢包下渣 自动检测系统的原理及 特点 ，它对防止钢包 链
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。
渣时声 光 同时报 警提示 。系统具备 最近 两包浇铸 时 记 录 对 比功能 ，便 于操 作人 员对 浇铸 时间的控制 。
五 、 下 渣 自动 检 测 系 统 的应 用效 果
自２ １年４ ０ ０ 月３连铸机 大包下渣 自动检 测系统投 人应川 后 ，由于能 自动判定并关 闭滑 动水 口，带来最 明显 的效果
过量下渣 、提高钢水纯净 度 、提高 连铸 钢水浇铸 收得率 、改善 钢包操作工 的工作环境和 降低 劳动强度都
有 明显 的效果 ，提高 了连铸生产 的 自动化水平 ，获得 了较好 的经济效益 。 关键词 ：连铸 ；振动 ；钢包 ；下渣检测
中图 分 类 号 ：Ｔ ９ ５ Ｅ ３ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
识别 ，在发现有 钢渣混入 中间包时 ，停 止连 铸 ，从 而保证
铸坯质量。
如 图１ 所示 ，连铸大包下渣检 测系统标准配 置由 系统控
制柜 、前端控 制单元 、中间包 液面 自动 控制单 元 、传感 器
及其放大器 、下渣 报警喇叭与报警灯 、现 场显示器等组成 ．
系统 控制柜是 系统 的核 心 ，其集 成 了处 理控制 单元 、电源 管理单元 、电器控制单元以及工控机和显 示器 。
四 、下 渣 自动 检 测 系统 特 点
传感器安装在长水 口套管 的操作臂 上 。现场试验证 明 ，
长水 口套 管操作臂 的振动 与水 口保 护套 管 内流动 的钢水 中 含渣量 密切相关 。钢水和 钢渣流经 长水 口套 管时 的冲击会 产生振 动信号 ，水 口开度越 大 ，钢水流 量越 大 ，振 动就越
三、下渣 自动检测 系统的组成 下渣 自动检测 系统在 逻辑功 能上 可以分 为现场 数据采
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
到的下渣 信号进行 分析后发 出控制指令 后 ，前端控制 单元
根据接 收到的命令 发出声光报 警 ，同时滑板 控制单元 发 出
就是连铸 收得 率的提高 ，平均 比以前提 高０ ％，平均 每炉 ． ４
钢可减 少 留钢约 １。中间包 连浇八 炉后 ，渣 层厚 度不超 过 ｔ ５ｍ ０ ｍ，取得 了较好 的经济效益 。
流动状 态 ，并 在界面上 提供 中间包重量 信号 的实时 曲线 以
进行分 析运算后将 结果反馈 给处理控制 单元模 块 ，再 由前 端控制单元控 制五色灯 、水 口阀 的动作。 总的流程 为 ：大包 开始浇铸 初期 ，振动信 号平稳 ；在 浇铸 中后 期开始形 成小旋涡 ，随着时 间的推移 ，旋 涡逐渐
向变形影 响齿 条动作 ，改进摔 直板纵 向尺 寸 ，改进 后摔 直 板 间间 隙增大 既提高 了散热效 果又避免 了齿 条磕绊 。（） ３在 摔 直板下 增加 加强筋 ，在提高 散热 能力 的同时 ，同时保 证 摔 直板 的强度 。（ 将摔 直板 、齿条 打倒角 ，以便 降低钢 收 ４ ）
要 能及时 准确判断 钢水 中是否 混有钢渣 ，并从 中提取 出钢 渣 特征参 数 ，发 出见渣信号 。但 连铸浇 注过程 的环境 比较 复杂 ，一是 现场存 在着其他振 动源 。例 如 ：安 装传感 器 的 操 作臂是 固定在 中间包车上 的 ，其他操 作引起 的 中间包 车 的振动必 然会 对检测 系统识别 产生不利 影响 。二是连 铸现