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 in

No.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。这种低电压信号经放大处理后,可以显示出带渣量的多少,达到报警的设定值时系统就会产生报警并关闭钢包滑动水口。

传感器的灵敏度、传感器安装精度以及系统的抗干扰能力是获得稳定的下渣信号的关键。只有获得稳定的下渣信号,才能确保系统工作的可靠性和精度

。

图1　电磁法下渣检测的原理

2　下渣检测系统的构成

下渣检测系统的组成部分及其它们之间的相互关系的框图如图2所示

。

图2　下渣检测系统框图

系统的工作过程大致如下:传感器实际上是一组同心线圈,它包括一个初级回路(或称发射部分)和一个次级回路(或称接收部分),它将由于不同感应电流而产生的电压信号送往前置放大器PA100,该电压信号在前置放大器中被放大并转换成一个比例电流信号,带微处理器的中央处理器MCU100对比例电流信号进行处理,并将处理后的值分别送往接口单元IFI和外围(就地)显示和控制单元PICU100。渣信号连续地与设定的报警极限值进行比较,如果检测到“渣信号”,系统便立即报警并通过接口单元控制滑动水口;若“渣信号”不在报警范围内,系统便不被“激活”。

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《计量与测试技术》2008年第35卷第8期

济钢第三炼钢厂是2003年投产的大型全连铸转炉炼钢厂,装采用了当代连铸领域内的多项先进技术,如全

密封保护浇铸、结晶器液面自动控制、结晶器在线调宽及软夹紧、漏钢预报、二冷水自动控制等。配备大包下渣检测装置,其设备随铸机一起从国外成套引进。该系统的测量周期流程如图3所示

。

图3　测量周期流程图

一旦系统启动,测量周期便连续运行,运行的前提条件是系统通过自检并确认无故障。来自传感器的信号通过微处理器中计算机进行处理,当检测到渣信息时,在中央处理单元和就地控制单元以光柱的形式显示,同时控制大包滑动水口关闭,本次浇铸结束。该装置投运以来,对三炼钢厂的生产起到了积极的作用,主要表现在以下几个方面:(1)按照预报响应时间不大于315s 的要求,使大包中的残余钢水量减少,提高了钢水的收得率。(2)由于流入到中间包的渣量减少,使钢水的洁净度得到改善,铸坯“夹渣”现象减少,坯质量有了较大的提高。(3)渣量的减少,减小了对耐火材料的侵蚀程度,延长中间罐的使用铸命,增加连浇炉数,提高了铸机的作业率。3　影响下渣检测信号的因素

下渣信号的强弱与钢流中的带渣量以及渣在钢流中的分布有关,渣在钢流中的分布状态有3种类型如图4所示,一是渣位于钢流的中央,二是渣在钢流中均匀分布,三是渣分布在钢流的表面,图2中列出了3种状态下渣信号与渣的比例的关系,可以看出不管在哪种状态下随着渣的比例的增加,下渣信号也随之增强,也就是说,渣信号与钢流中的带渣量是明显相关的,同时也不难发现,状态三的下渣是最容易检测的,很少下渣比例就会产生很强的下渣信号,状态二与状态三相比下渣信号略差一些,最难检测的是状态一,下渣比例为20%时才能产生约5%的下渣信号。据报道,渣在钢流中的分布是很复杂的,不同的钢厂、不同的钢包、不同的工艺条件均可

能产生不同的分布状态,因此要精确定量测量出钢流中渣的比例几乎是不可能的。事实上,渣的比例从0%上

升至100%只有几秒钟时间,因此报警值设定在多少已不是特别重要了,重要的是钢包滑动水口的关闭速度。

在钢包浇铸过程中,由于温度的上升,线圈的电压和电流会逐渐变小,但变化的幅度最大不会超过20%,如果变化过大,说明有故障存在如绝缘不良、插头接触不好等。当钢包水口内结瘤时会导致下渣信号变弱,有时下渣信号甚至达不到设定值。另外如果人工提前关闭钢包滑板,也不可能出现下渣信号。有时会过早发生下渣报警,影响因素有:钢渣异常卷入钢流、周围环境的其他信号干扰以及接触不良造成的信号波动等

。

图4　渣在钢流中的不同分布对渣信号的影响

4　增加钢包下渣检测装置的运行效果

自2003年9月第三炼钢厂1#连铸钢包下渣检测装置正常投入大生产应用后,对于纯净度要求较高的钢种在大包浇铸末期不用留钢操作了,完全由下渣检测装置自动判定并关闭滑动水口,带来的最明显的效果就是连铸收得率的提高,收得率平均比以前提高0.4%,平均每炉钢可减少留钢约1t 。中间包连浇8炉后,渣层厚度不超过50m m 。同时减轻了大包操作工的劳动强度,改善了操作工的工作环境。

5　结语

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.济钢三炼钢1#连铸应用钢包下渣检测装置后,收得率平均提高了约0.4%。

参考文献

[1]D L Walker ,S Daw son ,N D GM ountford .The development of ul -trosonic sensors for the earl y detection of slag carryover [J ].Iron and Steel -maker ,1990,23(9):59264.

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黄绍伟:钢包下渣检测技术在济钢三炼钢的应用

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