吳龍升

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司設(shè)備管理部，安徽馬鞍山 243000）

引言

在冶金連鑄工藝過程控制中，結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面控制的穩(wěn)定性對坯殼凝固、澆鑄過程的拉速控制、鑄坯表面質(zhì)量都起著重要的作用［1］。為保證結(jié)晶器鋼水液面穩(wěn)定，通常采用放射源檢測法對鋼水液面高度進(jìn)行測量。放射源檢測法采用的放射性物質(zhì)在使用一段時(shí)間后，放射源會逐漸發(fā)生衰變，使儀表的測量精度逐步降低。通過優(yōu)化放射源安裝位置，對探測器進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)、制定探測器維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)等一系列方法，可以提升結(jié)晶器鋼水液面的測量精度，并減少設(shè)備故障，保障鋼水液面自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1 改造前存在問題

1.1 結(jié)晶器存在的問題

結(jié)晶器有進(jìn)口和國產(chǎn)兩種型號，探測器安裝在結(jié)晶器中，因兩種結(jié)晶器的壁厚不同，導(dǎo)致探測器接收的放射粒子數(shù)有很大差異。每次更換結(jié)晶器后液面高度測量值發(fā)生較大變化，必須在每次更換結(jié)晶器后重新標(biāo)定液面的高、低標(biāo)及線性度，維修人員勞動強(qiáng)度很大。生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生液面波動大或?qū)嶋H液面與顯示液面高度不符而影響生產(chǎn)的現(xiàn)象，同時(shí)導(dǎo)致下水口接觸保護(hù)渣層的侵蝕位置達(dá)不到工藝規(guī)定的要求，不是過高就是過低，下水口容易斷裂，增大了漏鋼的風(fēng)險(xiǎn)［1］。

1.2 探測器存在的問題

由于不同的探測器在同一結(jié)晶器內(nèi)接收的放射粒子數(shù)差異較大，開澆之后下水口的插入又擋住部分粒子，對于接收放射粒子數(shù)本身較少的探測器，若開澆前校驗(yàn)零位將對液面檢測的精度產(chǎn)生很大的影響，導(dǎo)致澆鑄時(shí)液面波動較大（如圖1所示），在無法較好解決此問題的前提下，采用暫時(shí)關(guān)閉零位校驗(yàn)的補(bǔ)救措施以維持生產(chǎn)［2］。

圖1 結(jié)晶器鋼水液面曲線圖

1.3 液面波動的問題

因液面波動大引起保護(hù)渣層波動大，下水口渣線侵蝕范圍加寬，下水口易斷裂，導(dǎo)致保護(hù)渣大量卷入鋼水中，在鑄坯表面形成夾渣，甚至造成漏鋼，所以結(jié)晶器鋼水液面的穩(wěn)定性是連鑄生產(chǎn)至關(guān)重要的問題［2］。

1.4 放射源的問題

由于銫放射源實(shí)際安裝位置的原因造成探測器檢測到的放射粒子數(shù)在實(shí)際液面達(dá)到85%時(shí)就飽和了，實(shí)際液面在85%以上時(shí)，與顯示液面不符。為了滿足顯示要求，必須把線性范圍人為下移進(jìn)行修正［3］。

2 改造內(nèi)容及措施

通過對現(xiàn)場的勘查和分析，有3 個(gè)主要問題需要解決：探測器的靈敏度低，不滿足測量需求；放射粒子的有效發(fā)射區(qū)域偏高；探測器反復(fù)維修后的狀態(tài)不穩(wěn)定。針對上述問題，采取了一系列改進(jìn)措施。

2.1 探測器改造

對在線使用的探測器進(jìn)行改造，增加了探測器的長度，比原探測器加長了8 cm，結(jié)晶器探測器改造示意圖如圖2所示。確保探測器在結(jié)晶器內(nèi)插入的有效深度，縮短與放射源之間的距離，提高液面檢測的靈敏度。

圖2 結(jié)晶器探測器改造示意圖

2.2 改造結(jié)晶器內(nèi)放射源位置

在結(jié)晶器內(nèi)重新設(shè)計(jì)放射源的安裝位置，讓放射源粒子的有效發(fā)射范圍與需要測量的液面范圍一致。放射源在潔凈器內(nèi)的安裝位置下移了10 mm，解決了放射粒子范圍偏高的問題。結(jié)晶器液面檢測放射源安裝位置改造圖如圖3 所示。改造后，放射粒子測量都在有效液面控制范圍內(nèi)，效果明顯。

圖3 結(jié)晶器液面檢測放射源安裝位置改造圖

2.3 改進(jìn)探測器維修標(biāo)準(zhǔn)

統(tǒng)一探測器維修的修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，修復(fù)后在相同條件下進(jìn)行測試，安裝在同一結(jié)晶器內(nèi)接收的放射粒子數(shù)基準(zhǔn)值不少于4 000 計(jì)數(shù)?；鶞?zhǔn)計(jì)數(shù)增加后，測量的偏差就會減少，測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性得到有效提升。同時(shí)相同結(jié)晶器的標(biāo)定線性數(shù)據(jù)可以通用，減少了頻繁校驗(yàn)結(jié)晶器鋼水液面的工作。

3 實(shí)施效果

3.1 液面精度提升

攻關(guān)前后液面控制精度得到了提高，結(jié)晶器液面控制穩(wěn)定性收效顯著，結(jié)晶器鋼水液面控制精度穩(wěn)定在±3 mm之內(nèi)。

3.2 水口侵蝕范圍縮小

由于鋼水液面波動值降低，下水口渣線侵蝕范圍由原來的4～6 mm 降低到2～3 mm，結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面始終穩(wěn)定地控制在2～3 mm 內(nèi)，大大降低了漏鋼的概率，同時(shí)對于提高鑄坯質(zhì)量起到一定的作用。

3.3 探頭維修質(zhì)量穩(wěn)定

統(tǒng)一探測器維修、測試要求，液面檢測線性參數(shù)均以真實(shí)數(shù)據(jù)輸入，測量準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性提升效果明顯。更換結(jié)晶器后，不再需要重新標(biāo)定鋼水液面的高、低限值及線性度，減輕了設(shè)備維修人員的工作強(qiáng)度。

3.4 探測粒子數(shù)增加

探測器加長改造后，結(jié)晶器檢測平均粒子數(shù)明顯增加，由開始的2 000 個(gè)增加到3 500 個(gè)。改造后結(jié)晶器檢測平均粒子數(shù)的提升趨勢圖見圖4。

圖4 改造后結(jié)晶器檢測每月平均粒子數(shù)的提升趨勢圖

3.5 故障時(shí)間降低

系統(tǒng)堵流故障次數(shù)比以前明顯降低，改造后運(yùn)行液面故障時(shí)間，從改造前120 min 下降到20 min時(shí)間以內(nèi)，并長期保持穩(wěn)定。

4 結(jié)論

通過對連鑄機(jī)結(jié)晶器液面檢測技術(shù)改造，克服了放射源衰減的影響，大大提高了鋼水液面檢測的精度，為塞棒自動控制創(chuàng)造了良好的條件，保障了自動澆鋼液面的穩(wěn)定控制。液面波動的減少，縮小了下水口渣線侵蝕范圍。改造后結(jié)晶器鋼水液面自動控制故障減少，降低了操作工的勞動強(qiáng)度，生產(chǎn)效率顯著提升。結(jié)晶器液面檢測的技術(shù)改造成功，對連鑄的生產(chǎn)、品種控制具有十分重要的意義。