大包下渣檢測系統的選型與運用

摘 ?要：本文通過介紹馬鋼一鋼軋總廠新建六機六流方坯連鑄機大包下渣檢測系統的運用，結合設備的檢測原理和生產線的實際情況，介紹了在選型過程中應注意大包下渣檢測裝置的技術要點和功能。同時，展望了下渣檢測裝置在鋼鐵行業(yè)的應用前景。

關鍵詞：下渣;大包;連鑄機

背景簡介

為響應國家節(jié)能減排以及去產能的要求，馬鞍山鋼鐵股份有限責任公司主動關停拆除了長材事業(yè)部北區(qū)所有的煉鋼產能以及四臺方坯連鑄機，在鋼軋機上還有板坯連鑄機和圓坯連鑄機。決定在馬鋼一鋼軋總廠建造一臺六機六流方坯連鑄機。

下渣檢測系統的發(fā)展歷史

鋼渣含有不穩(wěn)定的氧化物和雜質，如FeO，MnO和P2O5，容易在鋼水中產生磷和氧化鋁等夾雜物的產生，進而影響鋼水的純度。因此，為了有效地控制鋼渣和鋼水的分離，從20世紀80年代開始，國外開始研究下渣檢測裝置[1]。隨著檢測技術的不斷發(fā)展和各種國內下渣檢測裝置產品的應用，其技術也得到了長足的發(fā)展。目前，國內主流下渣檢測裝置可根據其工作原理分為振動下渣檢測，紅外下渣檢測和電磁下渣檢測。

振動下渣檢測系統通過檢測由鋼水流向長水口保護套管沖擊動作引起的振動來完成檢測。鋼渣與鋼水之間的比重差異大，流動粘度也不同，因此與鋼渣混合的鋼流在通過長水口時表現出不同的振動特性。連鑄鋼包下渣檢測系統的傳感器安裝在長水口操作臂上，遠離長水口，使用壽命長。同時，為使下渣檢測更為有效，系統配備了檢測輔助及滑動水口控制單元，減少人工干預水口對下渣檢測的影響。系統檢測準確，安裝維護方便，可靠性高。

紅外線下渣檢測基于紅外輻射特性，紅外線輻射是可見光和微波之間的電磁波。與可見光相比，紅外波具有明顯的衍射和衍射效應，更有利于在大氣中傳播。因為不同波長的紅外輻射不同于空氣分子的相互作用。由于鋼渣和鋼水的化學成分從可見區(qū)域到遠紅外區(qū)域不同，因此鋼水與鋼渣之間的發(fā)射率差異隨著波長的增加而增加。通過使用鋼水和鋼渣的熱輻射特性，即發(fā)射率來進行轉爐的紅外鋼渣測量。該系統缺點是穩(wěn)定性和準確率不能滿足高強度的連鑄生產。

電磁下渣檢測傳感器由安裝在大包底部外側的兩個同心電磁線圈組成。當大包鋼水澆注至終點時，同心線圈中的電流產生的磁場將在流過水口的鋼水流體中引起渦流。如果鋼水將鋼渣帶入長水口，電磁場的變化也會受到影響。這些信號由二次儀表和工業(yè)計算機智能處理，發(fā)出控制信號（控制滑動機構）和報警信號，工業(yè)計算機同時接收大包稱重信號。當大包的重量小于大包重量的下限時，工業(yè)計算機發(fā)出大包重量下限的警告信號提示操作工該大包澆注接近終點。該系統缺點是電磁線圈壽命受高溫影響極大。

基于不同檢測原理的下渣檢測系統各有優(yōu)缺點，因此馬鋼一鋼軋總廠新建六機六流連鑄機選用振動式下渣檢測系統。

下渣檢測系統任務和作用

下渣檢測系統的使用可以為連鑄操作工提供實時下渣檢測，與手動檢測鋼渣相比，檢測精度極高。它大大降低了工人的勞動強度，避免了鋼包渣厚度引起的磷回效應，并能有效提高鋼水質量。

下渣檢測系統原理

下渣檢測系統通過檢測鋼水對長水口保護套筒的沖刷作用引起的振動來完成檢測。鋼渣與鋼水之間的比重差異大，流動粘度也不同，因此與鋼渣混合的鋼流在通過長水口時表現出不同的振動特性。連鑄鋼包下渣檢測系統的傳感器安裝在長水口操作臂上，遠離長水口，使用壽命長。同時，為使下渣檢測更為有效，系統配備了檢測輔助及滑動水口控制單元，減少人工干預水口對下渣檢測的影響。系統檢測準確，安裝維護方便，可靠性高。

下渣檢測系統工作過程

大包操作工將大包旋轉至澆注位置，裝上長水口并固定。然后操作升降裝置把大包降至合適的位置，打開滑動水口，大包鋼水注入中包。確認大包引流正常后，將下渣檢測系統操作模式切換至自動狀態(tài)。此時，下渣檢測系統進入自動工作狀態(tài)，根據連鑄機系統發(fā)送過來的中包重量信號調整滑動水口的打開與關閉，實現中包重量的自動控制，維持中包鋼水液面始終處于恒定的高度。當大包澆注接近尾聲，開始有鋼渣流出時，下渣檢測系統發(fā)出聲光報警信息，并及時關閉滑動水口，提醒大包操作工更換大包?？梢钥闯?，在大包的整個澆注過程中，操作工僅需確認大包引流成功，整個過程無需任何操作，極大的減輕了勞動強度。最重要的是檢測下渣極為可靠，與人工目測相比，具有極大的優(yōu)勢。同時中包液面控制的精度高，如果滑動水口液壓缸帶有位置反饋功能，還能實現中包液面的閉環(huán)控制。

馬鋼一鋼軋總廠六機六流方坯連鑄機于2018年12月21日熱試成功，隨即投入正常生產序列，經過簡單調試，下渣檢測系統也投入生產。在隨后生產過程中，整個系統性能可靠，檢測準確，中包液面控制精準。大大降低了大包操作的工作強度和工作壓力。

下渣檢測系統的優(yōu)點及應用前景

在連鑄機生產中采用下渣檢測系統有如下有點：

提高鋼水的利用率，如果通過目視檢查來檢測鋼渣，為了可靠起見，鋼包經常會過早地關閉，導致鋼包里的鋼水剩余量過大。采用下渣檢測系統能將大包余留鋼水控制在0.3噸以下。

提高鋼水的清潔度，鋼渣進入中包是影響成品鋼清潔度的主要原因，提高了鋼水的清潔度，就能生產出質量更為合格的鑄坯。

為免水口堵塞，進入中包的鋼渣也是鋼水再次氧化堵塞水口的主要原因。

延長中包的使用壽命，提高連續(xù)運轉率，鋼渣進入中包，對耐火材料有腐蝕作用。使用大包下渣檢測系統可以減少中包中的鋼渣含量，從而減少耐火材料的腐蝕。延長了中包的壽命，從而提高了連鑄機生產時連澆的爐數。

隨著鋼鐵企業(yè)不斷的減員增效，自動化和智能水平的提高，大包下渣檢測系統對于連鑄生產意義重大，可以預見該系統在鋼鐵行業(yè)有著極為廣泛的應用前景。

參考文獻

[1] ?王飛.轉爐出鋼下渣檢測系統在濟鋼的應用[J].甘肅冶金，2012，34（05）：128-130.

[2] ?張志偉. 電磁式大包下渣檢測系統在柳鋼的應用[A]. 中國金屬學會連鑄分會.第八屆全國連鑄學術會議論文集[C].中國金屬學會連鑄分會：中國金屬學會，2007：5.

作者簡介：王建軍（1979-），男，碩士學位，工程師，研究領域：電氣自動化及相關技術的研究。