连铸漏钢预报系统应用及改进①

2016-09-23郑键

现代冶金 2016年4期

关键词：接线盒结晶器热电偶

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。