漏钢预报系统在板坯生产中的应用

杨玉敏

（天津钢铁集团有限公司炼钢厂，天津 300301)

漏钢预报系统在板坯生产中的应用

杨玉敏

（天津钢铁集团有限公司炼钢厂，天津 300301)

介绍了天钢炼钢厂4#板坯连铸机漏钢预报警系统的组成、工作原理和生产应用实践。对漏钢预报系统报警准确率的影响因素进行分析，指出了生产中存在的问题，通过改进生产操作和优化工艺参数等措施，使漏钢预报系统的准确率进一步提高。

板坯 漏钢预报 误报警 准确率

1 引言

目前，高效连铸生产中粘接漏钢事故对板坯铸机的影响较为严重，制约了板坯连铸生产的顺行，造成了设备维护费用的升高，使得连铸成本增加，因此使用结晶器专家系统进行漏钢预报警可以有效地减少板坯结晶器内的粘结漏钢。天津钢铁集团有限公司炼钢厂（以下简称天钢炼钢厂)4#板坯连铸机由奥地利奥钢联公司设计，关键设备及控制系统全套引进，目前该铸机在国内外具有一流的技术装备[1]。天钢4#板坯连铸机的设计参数见表1。

表1 天钢4#板坯连铸机的设计参数

随铸机引进的漏钢预报警系统自2006年正式生产开始使用，避免了多起粘结造成的漏钢事故，大大降低了设备维护成本。但漏钢预报警系统在使用中误报警率过高，使得铸机拉速频繁降低，影响铸机的生产顺行，并使得铸坯的非定尺率升高。通过对天钢4#板坯的结晶器专家系统采集的误报警信息进行汇总、分析，总结出了产生误报警的类型和影响因素，对相关的工艺参数进行了优化并推行了标准化操作。

2 漏钢预报警系统的构成及工作原理

2.1 漏钢预报警系统的构成

漏钢预报系统包括：

（1)温度测量系统。两排测温热电偶，第一排安装在距结晶器上口210 mm处，第二排在距结晶器上口325 mm处，结晶器内外弧每排有13个;结晶器窄面铜板每排各1个。结晶器内共有56个热电偶埋入结晶器铜板内进行温度采集。采用K型热电偶。

（2)温度等数据的采集系统。

（3)连铸铸流PLC基础控制程序。

（4)连铸二级系统监控及分析处理应用程序。

2.2 漏钢预报警系统的工作原理

该系统的工作机理如图1所示。在正常浇铸过程中，结晶器内液态钢水经过冷却逐步凝固，形成的坯壳随振动不断往下运动，结晶器内的热电偶反馈的热流变化的温度曲线平稳，而且第一排热电偶的热流温度高于下一排热电偶测得热流温度。当凝固初生坯壳在两排热电偶监测范围内发生粘结被拉断时，补入钢水就会直接接触到结晶器的铜板壁，第一排的热电偶测得热流温度明显升高，第二排热电偶的温度没有明显变化。随着薄弱的坯壳继续往下运动，由于钢水静压力的作用使得粘结位置紧贴结晶器铜板，此时下排的热电偶所测的温度也上升（如图1所示)。当系统检测到温度变化超过允许值时，在系统稳定的状态下会自动发出漏钢预报警和报警信息，同时自动降低拉矫速度到0.1 m/min，有效地避免漏钢事故的发生。

图1 结晶器内出现粘结时典型的热电偶温度变化

对粘结的评价，漏钢预报警系统发出报警或警告还要基于测得的结晶器内温度梯度[2]。系统还会通过对每个热电偶在检测时间单元内温度升高、下降的温差、降低的变化速度等逻辑判断。当发现温度偏差检查、变化速度检查发现温度异常，即发出漏钢预报警信息和报警信息，同时自动降低拉矫速度。

3 影响漏钢预报系统的准确率的因素

自2006年漏钢预报警系统投入使用后，虽然有效地杜绝了粘结漏钢事故，但由于生产工况条件并不稳定，影响了漏钢预报警系统的报警准确率，误报警较多，如表2所示。误报警现象分为两类：一类是钢水在结晶器内出现粘结现象但系统未检测出造成了漏报警;另一类是钢水在结晶器内未出现粘结情况，但由于设备和工艺等因素影响了热电偶的温度检测值发生变化，达到漏钢报警的检测条件，漏钢预报警系统发出漏钢报警信息，并自动降低拉坯速度。据统计分析，在生产过程中97%漏钢报警信息为误报警。在实际生产中，为避免出现第一种漏报现象，应严格设定漏钢报警系统中检测粘结漏钢的工艺参数，主要检测结晶器内热电偶温度变化的以下几个方面：温度偏差检测、温度上升、下降变化速度等。

表2 2008年报警情况汇总

漏钢预报警在实际生产中基于结晶器内的热电偶所采集的温度进行逻辑判断后发出报警信息，由于种种外部因素的干扰系统的误报警次数所占比例很高，严重影响了连铸生产的顺行，使得铸坯定尺的命中率降低，也减少了铸坯的收得率。因此针对误报现象，我们通过对生产中出现的误报警的汇总分析，初步得出误报警发生的影响因素如下：

（1)由于热电偶本身质量问题，影响到温度的检测准度。

图2 漏钢预报警误报警与中包温度变化的影响

（2)操作问题，由于安装前结晶器铜板孔内未清理干净、安装过程中密封不好，造成检测温度不准。

（3)结晶器铜板使用到后期厚度变薄，镀层磨损严重，使得热电偶测得温度变化较敏感，易产生误报警。

（4)工艺参数的影响，中包钢水温度的变化、结晶器液位的变化、结晶器保护渣的性能等都会对报警的准确率产生影响。

在粘结性漏钢预报警系统中，仅仅考虑了对温度的特征的判别。从实践中发现，在低温状态下的短时间连续温度变化是浇注条件变化造成的，漏钢预报警系统会出现误报警。

将天钢炼钢厂4#板坯漏钢预报警系统2008年10月发生的47次误报警、11月发生的52次误报警的有关情况进行汇总，包括炉序、液位波动、中间包温度、10 min内拉速的变化、不同保护渣等影响因素的分析如下。

（1)图2为2008-10—11期间4#板坯漏钢预报警系统出现的误报警与中间包温度变化的关系。从图2中可以看出，当中间包温度变化大于20℃时，出现漏钢误报警较多，所占比例为86.80%。

（2)图3为2008-10—11期间误报警液位与结晶器液位波动的关系，当液位波动为±15和±10时，漏钢报警出现误报警现象较多，所占比例分别为46.74%和41.30%。

（3)在实际的浇铸生产过程中，普通中碳钢例如Q235B，不同供货厂家的保护渣理化性能指标差别也是影响报警准确率的非常重要的原因。这是由于保护渣使用中在结晶器内的熔化状态和保护渣吸收钢水中非金属夹杂的能力有关。

从图4可以看出，保护渣B1比保护渣B2出现漏钢报警多，所占比例分别为54.35%和45.65%。不同钢种产生误报警的概率也不同：尤其在浇铸Q235B时，误报警的次数远远大于其它品种钢。这可能与钢水氧化性强弱和精炼处理深度有关。

4 减少漏钢预报警系统误报警的措施

图3 漏钢预报误报警与液位波动的关系图

图4 漏钢预报误报警与保护渣关系图

天钢炼钢厂4#板坯连铸漏钢预报警系统在多年使用中，在正常工况情况下，逻辑预报模型能真实地反映出结晶器铜板内部的温度分布，并根据粘结点的情况准确地判断出粘钢的情况，但同时也出现误报次数较多的情况。随着漏钢预报警系统的使用，已经积累了一定的基础数据。为了实现漏钢预报系统的准确报警和减少误报警，对系统的一些设备及工艺参数进行了适当调整。4#板坯连铸机的漏钢预报警系统在使用采取了以下措施。

（1)结晶器铜板、水缝的检查。发现使用将要翻修结晶器铜板，此时结晶器铜板镀层厚度的变薄，增加了产生粘结的几率。当铜板过钢量超过50 000 t时，粘结发生次数尤为明显。铜板镀层表面的平整度也会引起保护渣液渣的流入不良或不均匀流入。通过跟踪使用过的结晶器铜板，由于铸坯对铜板磨损，使得铜板表面出现了划伤等缺陷，改变了铜板的正常传热，从而影响了结晶器内保护渣的熔化，使得漏钢预报警系统的准确率降低。因此对结晶器铜板的厚度、镀层表面平整度等制定了适合的标准。

（2)提高热电偶的安装精度。热电偶的安装严格执行设备安装要求，并将安装孔清理干净，保持干燥;上线前对热电偶进行测试。

（3)优化漏钢预报警系统的参数。通过实际生产实践积累的经验，为提高报警的准确率，根据不同钢种成分及工艺路线采用不同的报警参数。

（4)优化生产操作及工艺。严格控制钢水的过热度，保证中包温度的恒定;对精炼轻处理钢水，保证钢水化学成分，尽量降低S、P等有害元素;保证钢水吹氩时间及钢水到连铸的镇静时间，保证有足够的时间使钢水中夹杂物上浮;为防止钢水二次氧化实行全保护浇注;优化保护渣的性能，加强加渣操作;稳定结晶器内液面，减少液面的波动。

通过以上措施，天钢4#板坯漏钢预报警系统发生漏报和误报的次数明显减少（如表3所示)。

5结论

（1)通过对不同的误报警的信息汇总分析，在原系统只有一套参数的情况下按不同钢种的特性优化了相应的检测参数，并按不同钢种设计相应的参数模型，较大程度地提高了漏钢预报警系统的准确性。

表3 2010年报警情况汇总

（2)通过推行标准化操作和对预报警系统相关的工艺进行优化，如采取优化结晶器一次冷却参数、优化结晶器保护渣的性能指标、保证中间包液面在中高位、保证结晶器液位的稳定等措施，进一步提高了漏钢预警系统的准确率。

（3)以上措施的实施使天钢4#板坯连铸机漏钢预报警系统的误报率由开始的97%降低至60%。

[1]汪洪峰，冷祥贵．提高漏钢预报警准确性的方法[J]．连铸，2007（2):10.

[2]杨杰，陈会文，白建．漏钢预报技术的应用与完善[J].炼钢，2005（3)：17-19．

Application ofBreakoutPrediction System to Slab Production

Yang Yumin
(TISG Steel-making Subsidiary,Tianjin 300301,China)

The paper introduces the constitution,working principle and production practice ofbreakoutprediction system of Slab Caster 4,TISG Steel-making Subsidiary.Factors influencing the accuracy of breakout prevention system are analyzed and the existing problems pointed out.Measures were taken to improve production operation and optimize process parameters.Consequently the accuracy of breakout prediction system was further improved.

slab,breakout prediction,false alarm,accuracy

杨玉敏（1969—)，女，天津人，工程师，主要从事板坯连铸工艺及铸坯质量管理工作，E-mail：yangyumin1969@163.com。

（收稿 2012-02-20 编辑 潘娜)