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摘要：本文叙述了莱钢特钢事业部银前区6#机采用的振动法下渣检测的原理及使用效果，钢包下渣检测已成为连铸产品质量控制的重要技术之一，它对减少中间包渣量、提高钢水纯净度、提高中间包寿命、提高连铸炉数、提高钢水收得率、提高连铸坯质量、降低工人劳动强度有明显效果，使用钢包下渣自动检测技術不仅提高了产品质量，同时获得较好的经济效益。
关键词：连铸 大包 下渣检测
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-172-01
1 前言
莱钢特钢事业部银前区6#连铸机生产产品以优钢为主，对钢水洁净度要求较高，为此，我们在大包钢水注入中间包的过程中采用长水口保护套管进行保护浇注，同时加上氩气保护，避免钢水裸露在大气中而达到无氧浇注的目的。但是，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，同样不能达到高质量稳产顺行的目的。因此，必须在浇注末期对钢水下渣进行监测和控制。
2 对钢水下渣进行监测和控制的必要性
莱钢特钢事业部银前区6#连铸机主要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。这种方法存在很多弊端：
1）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。
2）由于钢流处于炽热状态，工作环境恶劣，操作者难以判断下渣量的多少，即使经验丰富的操作者，也只有当观测到钢流中下渣量在15%-20%时才有可能发现，此时再关闭水口，钢水中的夹渣量已经很大了，降低了钢水收得率。
3）人工判断主观性较大，容易引起误判或漏判，出现钢包剩钢或夹渣量增加的现象，影响连铸生产及钢包的后期处理，对耐火材料的使用周也有所降低。
4）工人操作水平参差不齐，导致中间包渣厚的控制不稳定，或者导致钢包有较多剩钢，同样会降低钢水的收得率。
5）长期用肉眼观察炽热钢流的状态不利于工人的劳动保护。
要提高钢水纯净度、提高中间包寿命、提高连铸炉数、提高钢水收得率、提高连铸坯质量、降低工人劳动强度，采用下渣自动检测技术显得十分必要。
3 基于振动原理的下渣检测 系统优势及原理
3.1振动式大包下渣检测系统优势
莱钢特钢事业部银前区6#连铸机选用了基于振动原理的下渣检测系统，在安装使用过程中发现其优势表现在以下几个方面：
1）安装方便，对现场设备基本不做改造，安装与调试工作都不影响企业正常生产，同时几乎无改造费用。
2）传感器安装在操作臂末端，远离出水口，周围温度低，并对其实施24小时气体冷却，可靠性强，有较长的使用寿命。
3）受卷渣影响小，检测有效性高。
4）没有通常的接插件，更换钢包不需要额外动作。
5）一条连铸生产线只用配备一个传感器，不需要在每个钢包上按照，更换钢包时也就不用重新连接传感器，降低了维护成本。
3.2系统结构及基本原理
1）系统总体结构
莱钢特钢事业部银前区6#连铸机所采用的大包下渣自动监测系统由系统控制柜（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。
2）基本原理
因为钢渣与钢水比重为3：7，钢渣流动与纯钢水流动 引起的振动必然差异很大，所以在流过大包水口时，两者对长水口的冲击作用差别较大，水口机械臂表现出来的振动强度就会有所不同。于是在大包机械手操作臂上远离长水口的一端装上专用振动传感器，传感器通过信号线与主控机相连，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。大包下渣自动监测系统原理如图1。
4 应用效果
4.1 报警率
莱钢特钢事业部银前区6#连铸大包在使用了基于振动原理的下渣检测系统后，我们跟踪检测了619炉，并根据具体数据对此系统使用情况做了如下总结：
1）跟踪记录536炉下渣检测情况，有31炉未检测，其中21炉因为连铸座包晚，影响检测准确性；2炉连铸中间包放渣，3炉温度低未测，2炉钢水量少未测。
2）对使用下渣检测的505炉次情况统计，有41炉检测不准。其中4炉未报警，4炉提前报警，分别提前60秒、54秒、36秒和30秒，27炉晚报警，6炉其它原因影响。这41炉中有2炉因为检测时2#中间包车称重故障液面波动大，19炉因为检测时大包工人为关水口和座包冲击，其它炉次报警和目测时间差在20s内。
3）以人工看到明显出渣前20秒钟之内检测出下渣为有效。排除19炉人为操作不当，系统检测的总有效性达96.04%。
4.2 连铸金属收得率
自今年1月份6#铸机开始投入大包检测系统至今，我们对金属收得率进行了跟踪调查，去年在没有使用大包下渣检测系统的7～12月份连铸平均金属收得率为97.158%， 1～5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，金属收得率略有提高。
4.3 经济效益
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，即3000秒，一炉钢按120吨计算，每秒钟过钢量40公斤，每炉可多收得钢水120公斤，每天浇20炉钢，一天即可多得钢水2.4吨，一年可多得钢水876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：876吨×2000元/吨=175.2万元。可见，其经济效益还是很可观的。
5 异常点分析及解决方法
1）震动式下渣检测应该尽量避免外部异常震动干扰，尤其检测后期频繁开关水口，都会影响设备晚报警或提前报警，如晚报警13秒和提前报警，原因是设备为了避免大的冲击性的震动，每次开关水口都有10秒钟的信号屏蔽。这样就会引起晚报警或者是提前报警。
2）其他的人为干扰震动，如检测后期绿灯亮后座包，强力冲击操作杆，推动长水口，卸配重，扔覆盖剂等。
3）使用过程中要确保中间包称重系统的准确性，称重系统不准确会影响中间包液面波动，检测系统会自动频繁动钢包滑动水口，影响检测的准确性。
6 结束语
1）大包下渣检测系统的应用有效较低吨钢成本，经济效益可观：可将钢水的利用率提高0.3%-1%；提高钢水的洁净度；避免水口堵塞；减少钢水中的二次氧化；提高中包连浇炉次。
2）大包下渣检测系统对产品的质量以及原材料利用率有显著提高，社会效益明显，对提高企业的经济效益和竞争力具有重大意义。
参考文献
[1]谭大鹏， 李培玉. 基于小波的钢液连铸下渣检测系统[J]. 机械工程学报， 2007， 43（2）： 141-146.
[2]李培玉， 赵明祥. 连铸下渣检测方法的研究与进展[J].炼钢， 2003， 20（3）； 16-22.
作者简介 ：李红花，女，1983年生，2008年毕业于山东轻工业学院电气工程及自动化专业。现为莱芜钢铁集团设备检修中心炼钢部助理工程师，从事设备管理维护工作。
关键词：连铸 大包 下渣检测
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-172-01
1 前言
莱钢特钢事业部银前区6#连铸机生产产品以优钢为主，对钢水洁净度要求较高，为此，我们在大包钢水注入中间包的过程中采用长水口保护套管进行保护浇注，同时加上氩气保护，避免钢水裸露在大气中而达到无氧浇注的目的。但是，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，同样不能达到高质量稳产顺行的目的。因此，必须在浇注末期对钢水下渣进行监测和控制。
2 对钢水下渣进行监测和控制的必要性
莱钢特钢事业部银前区6#连铸机主要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。这种方法存在很多弊端：
1）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。
2）由于钢流处于炽热状态，工作环境恶劣，操作者难以判断下渣量的多少，即使经验丰富的操作者，也只有当观测到钢流中下渣量在15%-20%时才有可能发现，此时再关闭水口，钢水中的夹渣量已经很大了，降低了钢水收得率。
3）人工判断主观性较大，容易引起误判或漏判，出现钢包剩钢或夹渣量增加的现象，影响连铸生产及钢包的后期处理，对耐火材料的使用周也有所降低。
4）工人操作水平参差不齐，导致中间包渣厚的控制不稳定，或者导致钢包有较多剩钢，同样会降低钢水的收得率。
5）长期用肉眼观察炽热钢流的状态不利于工人的劳动保护。
要提高钢水纯净度、提高中间包寿命、提高连铸炉数、提高钢水收得率、提高连铸坯质量、降低工人劳动强度，采用下渣自动检测技术显得十分必要。
3 基于振动原理的下渣检测 系统优势及原理
3.1振动式大包下渣检测系统优势
莱钢特钢事业部银前区6#连铸机选用了基于振动原理的下渣检测系统，在安装使用过程中发现其优势表现在以下几个方面：
1）安装方便，对现场设备基本不做改造，安装与调试工作都不影响企业正常生产，同时几乎无改造费用。
2）传感器安装在操作臂末端，远离出水口，周围温度低，并对其实施24小时气体冷却，可靠性强，有较长的使用寿命。
3）受卷渣影响小，检测有效性高。
4）没有通常的接插件，更换钢包不需要额外动作。
5）一条连铸生产线只用配备一个传感器，不需要在每个钢包上按照，更换钢包时也就不用重新连接传感器，降低了维护成本。
3.2系统结构及基本原理
1）系统总体结构
莱钢特钢事业部银前区6#连铸机所采用的大包下渣自动监测系统由系统控制柜（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。
2）基本原理
因为钢渣与钢水比重为3：7，钢渣流动与纯钢水流动 引起的振动必然差异很大，所以在流过大包水口时，两者对长水口的冲击作用差别较大，水口机械臂表现出来的振动强度就会有所不同。于是在大包机械手操作臂上远离长水口的一端装上专用振动传感器，传感器通过信号线与主控机相连，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。大包下渣自动监测系统原理如图1。
4 应用效果
4.1 报警率
莱钢特钢事业部银前区6#连铸大包在使用了基于振动原理的下渣检测系统后，我们跟踪检测了619炉，并根据具体数据对此系统使用情况做了如下总结：
1）跟踪记录536炉下渣检测情况，有31炉未检测，其中21炉因为连铸座包晚，影响检测准确性；2炉连铸中间包放渣，3炉温度低未测，2炉钢水量少未测。
2）对使用下渣检测的505炉次情况统计，有41炉检测不准。其中4炉未报警，4炉提前报警，分别提前60秒、54秒、36秒和30秒，27炉晚报警，6炉其它原因影响。这41炉中有2炉因为检测时2#中间包车称重故障液面波动大，19炉因为检测时大包工人为关水口和座包冲击，其它炉次报警和目测时间差在20s内。
3）以人工看到明显出渣前20秒钟之内检测出下渣为有效。排除19炉人为操作不当，系统检测的总有效性达96.04%。
4.2 连铸金属收得率
自今年1月份6#铸机开始投入大包检测系统至今，我们对金属收得率进行了跟踪调查，去年在没有使用大包下渣检测系统的7～12月份连铸平均金属收得率为97.158%， 1～5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，金属收得率略有提高。
4.3 经济效益
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，即3000秒，一炉钢按120吨计算，每秒钟过钢量40公斤，每炉可多收得钢水120公斤，每天浇20炉钢，一天即可多得钢水2.4吨，一年可多得钢水876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：876吨×2000元/吨=175.2万元。可见，其经济效益还是很可观的。
5 异常点分析及解决方法
1）震动式下渣检测应该尽量避免外部异常震动干扰，尤其检测后期频繁开关水口，都会影响设备晚报警或提前报警，如晚报警13秒和提前报警，原因是设备为了避免大的冲击性的震动，每次开关水口都有10秒钟的信号屏蔽。这样就会引起晚报警或者是提前报警。
2）其他的人为干扰震动，如检测后期绿灯亮后座包，强力冲击操作杆，推动长水口，卸配重，扔覆盖剂等。
3）使用过程中要确保中间包称重系统的准确性，称重系统不准确会影响中间包液面波动，检测系统会自动频繁动钢包滑动水口，影响检测的准确性。
6 结束语
1）大包下渣检测系统的应用有效较低吨钢成本，经济效益可观：可将钢水的利用率提高0.3%-1%；提高钢水的洁净度；避免水口堵塞；减少钢水中的二次氧化；提高中包连浇炉次。
2）大包下渣检测系统对产品的质量以及原材料利用率有显著提高，社会效益明显，对提高企业的经济效益和竞争力具有重大意义。
参考文献
[1]谭大鹏， 李培玉. 基于小波的钢液连铸下渣检测系统[J]. 机械工程学报， 2007， 43（2）： 141-146.
[2]李培玉， 赵明祥. 连铸下渣检测方法的研究与进展[J].炼钢， 2003， 20（3）； 16-22.
作者简介 ：李红花，女，1983年生，2008年毕业于山东轻工业学院电气工程及自动化专业。现为莱芜钢铁集团设备检修中心炼钢部助理工程师，从事设备管理维护工作。