大包下渣检测应用

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。
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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
3）中包液位自动控制 使用了中包液位控制实现了全程自动控制：控制精度高，
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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。
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2.1 质量问题
2）性能问题
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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。
图3 Z向浮云状断口
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3.3 软件措施
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。
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2.1 质量问题
1）探伤问题
元素 重量 百分比 O K Mg K Al K Si K Ca K Fe K 41.98 2.58 26.48 0.53 27.67 0.76 原子 百分比 59.18 2.39 22.13 0.43 15.57 0.31
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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
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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
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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
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图4 振动式下渣检测系统原理图
表2 2012年连铸金属收得率 月份 1月 97.59 2月 97.58 3月 96.99 4月 97.49 5月 97.67 平均 97.46
月平均值 %
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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
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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。
图６ 振动式下渣检测系统原理图
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图７ 大包工控制室界面
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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。
总量
100.00
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图2 探伤不合夹杂物的电子图像及能谱
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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
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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 第一次 第二次
Βιβλιοθήκη Baidu
统计炉数 115 100
准报率 95.7% 96%
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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
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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。
4.2 探伤
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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。
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图８ 2011~2012年探伤情况
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振动式大包下渣自动检测系统 在湘钢5米宽厚板的应用 5 结论
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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。 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。
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。
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3.4 系统特点
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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 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）。
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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， 最后是BOF→LF→CC。
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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
3.2 硬件措施
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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。
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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
4.3 连铸金属收得率
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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。
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2.1 质量问题
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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
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2012.06.28
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3.4 系统特点
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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 湖南华菱湘潭钢铁有限公司