大包下渣检测系统的选型与运用

摘  要：本文通过介绍马钢一钢轧总厂新建六机六流方坯连铸机大包下渣检测系统的运用，结合设备的检测原理和生产线的实际情况，介绍了在选型过程中应注意大包下渣检测装置的技术要点和功能。同时，展望了下渣检测装置在钢铁行业的应用前景。

关键词：下渣;大包;连铸机

背景简介

为響应国家节能减排以及去产能的要求，马鞍山钢铁股份有限责任公司主动关停拆除了长材事业部北区所有的炼钢产能以及四台方坯连铸机，在钢轧机上还有板坯连铸机和圆坯连铸机。决定在马钢一钢轧总厂建造一台六机六流方坯连铸机。

下渣检测系统的发展历史

钢渣含有不稳定的氧化物和杂质，如FeO，MnO和P2O5，容易在钢水中产生磷和氧化铝等夹杂物的产生，进而影响钢水的纯度。因此，为了有效地控制钢渣和钢水的分离，从20世纪80年代开始，国外开始研究下渣检测装置[1]。随着检测技术的不断发展和各种国内下渣检测装置产品的应用，其技术也得到了长足的发展。目前，国内主流下渣检测装置可根据其工作原理分为振动下渣检测，红外下渣检测和电磁下渣检测。

振动下渣检测系统通过检测由钢水流向长水口保护套管冲击动作引起的振动来完成检测。钢渣与钢水之间的比重差异大，流动粘度也不同，因此与钢渣混合的钢流在通过长水口时表现出不同的振动特性。连铸钢包下渣检测系统的传感器安装在长水口操作臂上，远离长水口，使用寿命长。同时，为使下渣检测更为有效，系统配备了检测辅助及滑动水口控制单元，减少人工干预水口对下渣检测的影响。系统检测准确，安装维护方便，可靠性高。

红外线下渣检测基于红外辐射特性，红外线辐射是可见光和微波之间的电磁波。与可见光相比，红外波具有明显的衍射和衍射效应，更有利于在大气中传播。因为不同波长的红外辐射不同于空气分子的相互作用。由于钢渣和钢水的化学成分从可见区域到远红外区域不同，因此钢水与钢渣之间的发射率差异随着波长的增加而增加。通过使用钢水和钢渣的热辐射特性，即发射率来进行转炉的红外钢渣测量。该系统缺点是稳定性和准确率不能满足高强度的连铸生产。

电磁下渣检测传感器由安装在大包底部外侧的两个同心电磁线圈组成。当大包钢水浇注至终点时，同心线圈中的电流产生的磁场将在流过水口的钢水流体中引起涡流。如果钢水将钢渣带入长水口，电磁场的变化也会受到影响。这些信号由二次仪表和工业计算机智能处理，发出控制信号（控制滑动机构）和报警信号，工业计算机同时接收大包称重信号。当大包的重量小于大包重量的下限时，工业计算机发出大包重量下限的警告信号提示操作工该大包浇注接近终点。该系统缺点是电磁线圈寿命受高温影响极大。

基于不同检测原理的下渣检测系统各有优缺点，因此马钢一钢轧总厂新建六机六流连铸机选用振动式下渣检测系统。

下渣检测系统任务和作用

下渣检测系统的使用可以为连铸操作工提供实时下渣检测，与手动检测钢渣相比，检测精度极高。它大大降低了工人的劳动强度，避免了钢包渣厚度引起的磷回效应，并能有效提高钢水质量。

下渣检测系统原理

下渣检测系统通过检测钢水对长水口保护套筒的冲刷作用引起的振动来完成检测。钢渣与钢水之间的比重差异大，流动粘度也不同，因此与钢渣混合的钢流在通过长水口时表现出不同的振动特性。连铸钢包下渣检测系统的传感器安装在长水口操作臂上，远离长水口，使用寿命长。同时，为使下渣检测更为有效，系统配备了检测辅助及滑动水口控制单元，减少人工干预水口对下渣检测的影响。系统检测准确，安装维护方便，可靠性高。

下渣检测系统工作过程

大包操作工将大包旋转至浇注位置，装上长水口并固定。然后操作升降装置把大包降至合适的位置，打开滑动水口，大包钢水注入中包。确认大包引流正常后，将下渣检测系统操作模式切换至自动状态。此时，下渣检测系统进入自动工作状态，根据连铸机系统发送过来的中包重量信号调整滑动水口的打开与关闭，实现中包重量的自动控制，维持中包钢水液面始终处于恒定的高度。当大包浇注接近尾声，开始有钢渣流出时，下渣检测系统发出声光报警信息，并及时关闭滑动水口，提醒大包操作工更换大包。可以看出，在大包的整个浇注过程中，操作工仅需确认大包引流成功，整个过程无需任何操作，极大的减轻了劳动强度。最重要的是检测下渣极为可靠，与人工目测相比，具有极大的优势。同时中包液面控制的精度高，如果滑动水口液压缸带有位置反馈功能，还能实现中包液面的闭环控制。

马钢一钢轧总厂六机六流方坯连铸机于2018年12月21日热试成功，随即投入正常生产序列，经过简单调试，下渣检测系统也投入生产。在随后生产过程中，整个系统性能可靠，检测准确，中包液面控制精准。大大降低了大包操作的工作强度和工作压力。

下渣检测系统的优点及应用前景

在连铸机生产中采用下渣检测系统有如下有点：

提高钢水的利用率，如果通过目视检查来检测钢渣，为了可靠起见，钢包经常会过早地关闭，导致钢包里的钢水剩余量过大。采用下渣检测系统能将大包余留钢水控制在0.3吨以下。

提高钢水的清洁度，钢渣进入中包是影响成品钢清洁度的主要原因，提高了钢水的清洁度，就能生产出质量更为合格的铸坯。

为免水口堵塞，进入中包的钢渣也是钢水再次氧化堵塞水口的主要原因。

延长中包的使用寿命，提高连续运转率，钢渣进入中包，对耐火材料有腐蚀作用。使用大包下渣检测系统可以减少中包中的钢渣含量，从而减少耐火材料的腐蚀。延长了中包的寿命，从而提高了连铸机生产时连浇的炉数。

随着钢铁企业不断的减员增效，自动化和智能水平的提高，大包下渣检测系统对于连铸生产意义重大，可以预见该系统在钢铁行业有着极为广泛的应用前景。

参考文献

[1]  王飞.转炉出钢下渣检测系统在济钢的应用[J].甘肃冶金，2012，34（05）：128-130.

[2]  张志伟. 电磁式大包下渣检测系统在柳钢的应用[A]. 中国金属学会连铸分会.第八届全国连铸学术会议论文集[C].中国金属学会连铸分会：中国金属学会，2007：5.

作者简介：王建军（1979-），男，硕士学位，工程师，研究领域：电气自动化及相关技术的研究。