连铸漏钢预报系统应用及改进①

郑　键

(湖南华菱涟源钢铁有限公司， 湖南 娄底　417009)



连铸漏钢预报系统应用及改进①

郑键

(湖南华菱涟源钢铁有限公司， 湖南 娄底417009)

介绍了达涅利漏钢预报系统的结构组成、漏钢预报判断原理、预报算法以及现场应用存在的问题及改进措施。

板坯连铸； 漏钢预报系统； 漏钢预报判断原理； 预报算法

引　言

湖南华菱涟源钢铁有限公司(以下简称“涟钢”)210转炉厂板坯连铸漏钢预报系统为意大利达涅利产品，投产初期由于原检测系统硬件结构上有多种缺陷及参数设置不合理，导致系统存在误报、漏报问题，对产品质量以及生产造成了影响。经过不断改进检测系统，降低了系统坏点及系统误报率；根据工艺调整漏钢判断参数，极大地提高了典型粘结漏钢预报准确率。

1　结晶器漏钢预报软件及检测系统构成

1.1预报软件系统的组成

结晶器漏钢预报系统主要由两部分组成 (总体布置如图 1 所示) :结晶器漏钢检测系统的图形界面、 粘钢检测和漏钢预报的计算法则。

图1　检测控制及软件系统结构组成

Shared memory——共享存储器，是 MBPS (Mould Breakout Prevention System)和计算法则之间数据交换的公共区域;

Config Files——组态文件;

Algorithm——运算法则;

DCACom——自动化的标准界面包(用于与 PLC的通讯) 。

1.2原结晶器热电偶的分布

以涟钢210转炉厂1#连铸机为例：内外弧热电偶自上而下各有7行11列，共154个；左右窄面热电偶各有7行2列，共28个(如图2所示)，埋入结晶器铜板的热电偶总共有182个。

图2　结晶器热电偶安装

2　结晶器漏钢判断基本原理

漏钢预报系统判断基本原理：结晶器粘结漏钢温度关系如图3所示，正常浇注情况下，由于结晶器内新生高温坯壳不断向下运动，上排热电偶温度大于下排热电偶的温度；当坯壳发生粘结被拉断时，上排热电偶温度降低，补入的钢水直接和铜板接触，拉断处会形成薄弱的坯壳并将继续向下运动，在钢水静压力的作用下紧贴铜壁，使下排的热电偶温度随之升高。当弯月面(通常指第一行热电偶)温度下降速度达到设定的粘钢偏差极限值时，2～6行热电偶(第7行一般不参与)和弯月面热电偶之间温差逆转达到设定值,即发生粘钢报警。

图3　结晶器粘结漏钢温度关系

3　MBPS参数及算法

3.1MBPS主要参数设定

达涅利MBPS软件算法中需要对粘结校准值(Sticking Check Value)、粘结变化极限值(Sticking Deviation Limit)、漏钢变化极限值(BreakOut Deviation Limit)、检测周期(Check Interval)、 粘结警告计数限制值(Sticking Warning Count Limit)粘结报警计数限制值(Sticking Alarm Count Limit )参数结合工艺进行设置 ，该部分参数决定了预报算法判断的基准值。

3.2MBPS主要算法

3.2.1宽边粘结

按照同时满足以下两个条件时，系统统计一个粘结计数：1)交叉点后温度差大于粘结校准值(Sticking Check Value)；2)在交叉点后产生大于粘结校准值(Sticking Check Value)的前一个检测周期内(Check Interval)液面温度变化率大于设定粘结变化极限值(Sticking Deviation Limit)。

当在同一宽边粘结计数大于粘结警告计数限制值时输出一个警告；当在同一宽边粘结计数大于粘结报警限制值时输出一个报警；

3.2.2窄边粘结

结晶器窄边粘结漏钢具体算法(如图4所示)与宽边相似，但不是单点比较，采用的是同一列前三排与其它排比较：

图4　结晶器窄边粘结漏钢温度关系

1)交叉点后温度差大于10℃；

2)在交叉点后产生大于粘结校准值(Sticking Check Value)温度差的前一个计算周期内液面温度梯度值大于粘结偏差值。具体如下：

检测比较每一列x从1变化到3，而y的变化从x+1到7(窄面最后一排)。

如果同一列中的相邻的两个热电偶(y=x+1)同时满足粘结的两个条件，

如：(x=1；y=2)，(x=2；y=3)，(x=3；y=4)等等则生成警告；

如果这两个条件是在同一列上两个不相邻的(y>x+1)热电偶满足条件，

如：(x=1；y=3)，(x=1；y=4)，(x=1；y=5)，(x=1；y=6)，(x=1；y=7)，(x=2；y=4)，(x=2；y=5)……等等则生成报警。

3.2.3热点检测

结晶器热点比较如图5所示，定义TC(ij)为i行j列热电偶温度。当此点温度变化率大于漏钢偏差值时即为1个热点，当相邻两个点满足热点条件时发出漏钢报警。

图5　结晶器热点比较

4　提高MBPS预报准确性

根据漏钢预报算法可以看出，漏钢预报系统运算各项因素中基础检测数据的准确与稳定尤为关键，其次漏钢预报判定参数是否设置合理是提高准确性的重要调节手段，为此，我们根据现场实际从设备以及工艺入手主要做了以下改进，以提高检测准确性。

(1)通过改变结晶器热电偶结构，采用一体化带补偿导线热电偶，热电偶到接线盒中间无电气接头，热电偶固定接头前后用O型圈密封。改造后适应现场水汽环境，防止接头处水汽聚集造成假数据，一体化改进后降低了故障率，提高了热电偶在线寿命。

(2)将热电偶接线盒从结晶器上方移到结晶器下方，加强接线盒密封性，通入压缩空气保持接线盒微正压，防止水汽进入。防止了生产时接线盒与结晶器一起振动造成接线盒内接线松动，消除了检测数据因振动产生的干扰性波动，将原1.6 mm2的镀金插针改用大尺寸、耐疲劳的2.5 mm2的镀金插针，并采用带吹扫孔的电缆连接针套来固定接插件，有效地减少了插接件的松动、锈蚀现象。

(3)将现场接线盒至PLC的铜芯电缆连接线改为对应补偿导线，直接连接至PLC，并优化了补偿温度程序，智能判断环境温度，避免数据异常造成测量数据误差。根据漏钢预报控制原理，重新优化了预报程序，取消1#机第7排，2#机第6排的热电偶。减少了未起预报效果的热电偶数量，减少了设备消耗，降低了故障率。

(4)自制了离线热态热电偶检测装置，通过标准化操作，对每一台下线结晶器热电偶检测常温以及沸水温度两点温度，对温度不稳定以及超差的予以更换，保证上线时温度坏点不多于2个。

(5)根据历史漏钢数据，分析并提取交叉点前后各项预报设定值，并与钢种、结晶器等工艺参数相结合，修订预报参数；工艺人员根据不同结晶器的特性制定不同漏钢预报参数，操作人员根据实际选择修订后对应预报判断参数，通过数据的积累及改进，逐步提高了预报的准确性。

通过以上改进方法的实施应用，涟钢210转炉厂连铸漏钢预报系统准确率得到大幅度提升，配合操作人员的精心操作，典型粘结漏钢事故已从改进前8～10次/年降至1次/年，极大地保证了生产的连续性，减少了损失。

5　结束语

(1)漏钢预报系统是否能够准确检测,安装在结晶器上的热电偶是否能够准确反映实际温度是最为重要的基础。

(2) 工艺技术人员是否能够根据不同结晶器的特性及时优化、修改漏钢预报参数是提高准确的重要保障。

(3) 严格的结晶器验收标准和合理的操作制度是进一步提高准确率的保证。

2016-05-28

郑键(1983—)，男，助理工程师

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