IF钢连铸板坯质量评级系统的开发与应用

戴文茂，关磊，孙艳霞，秦旭，田勇

（鞍钢股份有限公司炼钢总厂，辽宁鞍山114021）

IF钢连铸板坯质量评级系统的开发与应用

戴文茂，关磊，孙艳霞，秦旭，田勇

（鞍钢股份有限公司炼钢总厂，辽宁鞍山114021）

利用现代数据通讯和数据库技术开发了IF钢板坯质量评级系统。该系统对容易影响铸坯质量的各个生产工艺参数进行实时监测，并将监测结果以质量事件的形式反映到铸流和铸坯上，实现铸坯质量的在线预测。冷轧质量检验结果表明，该系统可以准确地分类筛选出具有不同质量风险的铸坯，确保了O5板对高品质铸坯的要求。

IF钢；铸坯质量；在线监控；质量评级

近年来，随着钢铁市场竞争趋于白热化，客户对钢铁产品的质量要求日益提升。在这种背景下，轧制工序对连铸坯的质量提出了越来越严格的要求。但是，由于检测手段的局限性和热送热装率的不断提高，使铸坯质量的检验难度不断加大。如果可以对铸坯缺陷风险进行在线预测并及时分拣下线，不仅能提高最终产品质量，还能保证生产的连续化［1］。因此，如何实现连铸坯质量在线预测和判定已成为各钢铁生产企业提升竞争力的关键因素之一。在这方面比较有代表性的产品包括曼内斯—德马克冶金公司的质量评估专家系统XQE、奥钢联的计算机辅助质量控制系统CAQC和中冶连铸的连铸坯质量预测系统QES等［2-3］，另外，国内外高校和研究机构也进行了很多有关课题的研究［4］。

鞍钢股份有限公司炼钢总厂四分厂作为鞍钢板材精品基地，装备有3个铁水脱硫处理工位、3座260 t顶底复吹转炉、2座LF炉、2座RH-TB真空处理装置、2150ASP生产线中厚板连铸机2台，厚板坯连铸机一台。该工区主要产品包括IF钢、管线钢、高强船板、耐候钢、结构钢和机械用钢等。由于产量大、品种结构复杂、质量要求高，且下游产线多样，因此开发板坯连铸质量评级系统，实现对板坯质量的在线预报，将有可能出现质量问题的铸坯及时封锁处理，对于提高鞍钢产品的整体质量水平有重要的意义。本文对IF钢连铸板坯质量评级系统的开发与应用情况做一介绍。

1　IF钢铸坯质量预测方法

1.1质量事件的定义及分类

将生产中出现的过程数据异常等影响浇注过程和凝固过程、最终造成铸坯质量波动的事件称作质量事件。板坯连铸质量评级系统预测的铸坯典型缺陷包括表面纵裂风险、表面横裂风险、中间裂纹和三角区裂纹风险、中心偏析和疏松、风险夹杂物数量级等。质量事件所包含的内容见图1所示。

1.2质量事件的获取与定位

板坯连铸质量评级系统通过DBLink，OPC，Socket等连接方式获取外部系统（主要包括：MES，过程数据PLC系统和其他如转炉、精炼、化检验系统）的实绩，通过跟踪和分析这些数据来预测钢水从产生到凝固这一段时间内可能发生的质量事件，并在切割时对铸坯质量进行最终评定。因此，精确地触发、跟踪和定位质量事件是决定铸坯质量评级效果的重要环节。

具体的定位方法为：从开浇时刻起，采用积分法计算任意时刻τ的铸流全长L：

式中，υ（τ）为τ时刻的拉速；L0为开浇前引锭头上端距离设定弯月面的高度。

在浇注过程中利用铸机驱动辊上的编码器，记录转数Θ，然后选择适当的读数时间间隔ΔΤ，则将式（1）转变为累加方法：

式中，D为驱动辊直径。

根据此公式，即可利用计算机读取的编码器转数自动累加铸坯长度，实现了铸流长度的跟踪。

铸坯在铸流上的对应方法：

（1）根据生产铸坯的计划，将铸流划分为切割完毕、正在切割、扇形段内、结晶期内和转炉-精炼-中包内尚未进入铸流5个部分；

（2）根据铸坯的长度Ls、火切切损长度Lc、坯头切废长度Lh等，将铸坯的位置预先确定下来。

质量事件的标记方法：

（1）根据某一质量事件的触发时刻Τq，可在铸流上找出质量事件位置；

（2）根据铸坯在铸流上的对应位置，即可把各类质量事件标记到铸坯上。

上述质量事件在铸坯上的标记过程见图2。

2　IF钢板坯评级系统的开发

2.1系统组成

IF钢板坯连铸质量评级系统由以下几个程序模块组成，如图3所示：

（1）过程数据采集模块：通过各类自动化接口来获取生产实绩数据，采集频率最快达到每秒1次。

（2）质量代码计算模块：修改二级半通讯接口模块，拦截发送给3级MES系统的板坯数据信息，将其作为质量代码计算的触发事件。

（3）评级结果归档模块：将整个浇次的评级代码，过程数据，大包VAIQ按钮信号，机前VAIQ按钮信号所有信息倒出到excel文件，以备工艺人员以后用来分析数据。

2.2系统界面

IF钢板坯连铸质量评级系统的界面如图4所示，操作人员可以实时观测到生成的每块铸坯上的质量事件概要，系统还可以根据质量事件的风险级别，对铸坯的质量等级进行分类，并将结果传递给板坯精整工序。

3　系统运行效果

为了评价IF钢夹杂物缺陷风险，板坯连铸质量评级系统将RH升温幅度、中间包重量波动幅度、结晶器液位波动、Als损失率、快换水口和浇注过程中耐材质量问题等列入此类钢种的质量事件。根据评级结果，将评级分数高的75级铸坯直送生产O5板。而评级分数低的40级、0级坯必须下线做扒皮处理后方可下送至热轧、冷轧生产。

该系统于2012年4月投入上线运行，并且在运行过程中根据质量反馈结果不断进行修正，运行前由人工评级判定的O5板与运行后系统自动判别的O5板轧后缺陷率比较如图5所示。由图5可见，系统投入运行后，可准确地将清洁度较高的铸坯挑选出来，有效地避免了人工评级工作量大、错误率高的缺陷。

4　结论

根据IF钢浇注质量控制关键点，利用现代通讯技术和数据库技术，开发了IF钢连铸板坯质量评级系统，开发和运行结果表明：

（1）可以利用现场各类通讯接口，将全工序影响铸坯质量的可能因素加以分类、汇总；

（2）利用铸流跟踪，结合板坯定尺，可以将质量事件实时地标识在铸坯上，并将收到质量事件影响的铸坯评级结果发送到精整工序，便于对具有缺陷风险的铸坯进行清理；

（3）高级别冷轧板的评级实践表明，铸坯评级系统能够较准确地判断铸坯质量状况，明显降低最终产品的缺陷率。

［1］李救生，毕学工.连铸坯质量预报系统发展及我国应用的探讨［J］.钢铁研究，2003（2）:49-52.

［2］金焱，毕学工.连铸坯质量预测系统及应用［J］.钢铁，2004（39）增刊:610-613..

［3］柯磊，高仲.板坯表面质量预报专家系统［J］.冶金自动化，2012，36（1）:1-6.

［4］单多，徐安军.连铸坯质量判定系统研究综述［J］.连铸，2011（2）:16-28.

（编辑许营）

Development and Application of Quality Rating System for IF Steel Slab Continuous Casting Process

Dai Wenmao，Guan Lei，Sun Yanxia，Qin Xu，Tian Yong
（General Steelmaking Plant of Angang Steel Co.，Ltd.，Anshan 114021，Liaoning，China）

The quality rating system for IF steel slab was developed based on the modern data communication technology and database technology.The system can implement the real-time monitoring over various production process parameters which are liable to influence the quality of a strand and also report the monitoring results back to the strands and slabs as the quality events so as to realize the real-time predicting of the strand quality.The quality inspections of cold rolled steel sheets show that the system can precisely classify and filtrate the slabs with different quality risks and therefore the quality of the strands for producing O5 high grade steel sheets can be guaranteed.

IF steel；slab quality；online monitoring；quality rating

TF703

A

1006-4613（2015）06-0040-04

2015-03-24

戴文茂，工程师，2004年毕业于中国矿业大学计算机科学与技术专业。E-mail：daiwenmao1981@126.com