改造与更新
文章编号：１６７１—０７１ １（２０１ １）０９—００４１—０２ ｉ ｉ陵沭㈡ ｝
钢包下渣检测技术的应用
肖领峰
（河北钢铁集团唐钢第一钢轧厂，河北唐山０６３０００）
摘要：叙述了唐钢第一钢轧厂３链铸机采用的连铸钢包下渣自动检测系统的原理及特点，它对防止钢包
过量下渣、提高钢水纯净度、提高连铸钢水浇铸收得率、改善钢包操作工的工作环境和降低劳动强度都
有明显的效果，提高了连铸生产的自动化水平，获得了较好的经济效益。 关键词：连铸；振动；钢包；下渣检测
中图分类号：ＴＥ９３５ 文献标识码：Ｂ
在连铸生产过程中，当一钢包（以下称大包）钢水即将
浇铸完毕时，浮在钢水表面的炉渣会逐渐流人中间钢包（以
下称中间包），并发生反应产生部分夹杂物，导致钢水的洁 净度降低、堵塞水口、加快中间包衬的侵蚀、降低连浇炉
数、影响铸坯质量和连铸生产过程。为了避免大包中的炉渣
产品弯曲度问题。（２１增大摔直板散热面积，延长摔直饭使用寿 命，减少齿裂变形造成的弯钢。ｆ３）改进对齐辊子槽 结构形
式，增设导向槽，提高对齐辊对齐效果，改善生产指标。 四、采取的措施
按照制定方案，采取了以下具体措施： １．针对摔直板。ｆ１）改进摔直板结构，重新排布散热孔，
加大散热孔面积以提高散热能力。（２）为了防止摔直板的纵 向变形影响齿条动作，改进摔直板纵向尺寸，改进后摔直
板间间隙增大既提高了散热效果又避免了齿条磕绊。（３）在 摔直板下增加加强筋，在提高散热能力的同时，同时保证
摔直板的强度。（４）将摔直板、齿条打倒角，以便降低钢收 缩时受到的阻力而引起挂钢的问题。
２．针对齿条。（１）改进齿条槽型形式，缓解由于齿条造 成的螺纹钢弯曲度超差。将原来的尖底槽改进为平底槽，
缩短钢进入槽型时的滑移量，减少钢在槽型内的翻转。 （２）将关键部位的短静齿条加长。以长静齿条取代关键区
域的短齿条，减小长静齿条间距，增加支撑轧材支点。齿
条改进后的局部结构图见图１。 ３．针对对齐辊道。（１）将对齐辊的ｖ型槽改成平底的梯形
槽，减少钢在槽里的接触面。（２】在对齐辊道前安装导向槽， 进人中间包，有必要在浇铸末期对钢水下渣进行检测和控
制。以前基本靠人工目视来推断下渣情况，导致中间包渣厚
的控制不稳定。为解决上述问题，河北钢铁集团唐钢第一钢 轧厂在３链铸机上加装了连铸大包下渣自动检测系统。
一、下渣自动检测系统基本原理（见图１）
防止钢在对齐过程中的窜出。改进后的对齐辊槽型图见图２。
图１齿条改进后局部结构图
图２改进后对齐辊槽型图
五、结束语 局部改进后的冷床设备，取得了好的效果，在切分轧 制时冷床弯钢现象得到了有效改善，解决了对齐辊道棒材
的对不齐现象，弯曲度由以前的５‰提高到了２‰左右，提 高了机组产品的定尺率、成材率等指标。
收稿日期：２０１０—１２—１７
辑：严进军］
２ｏｌ１年ｏ９月【中国设备工程
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中间包液面 前端控报警喇叭
图１连铸大包下渣自动检测系统原理图
下渣自动检测系统采用计算机控制，将传感器采集的
物理信号进行预处理，然后通过计算对钢水下渣状态进行 识别，在发现有钢渣混入中间包时，停止连铸，从而保证
铸坯质量。 传感器安装在长水口套管的操作臂上。现场试验证明， 长水口套管操作臂的振动与水口保护套管内流动的钢水中
含渣量密切相关。钢水和钢渣流经长水口套管时的冲击会 产生振动信号，水口开度越大，钢水流量越大，振动就越
剧烈。传感器采集到这些振动信号，经过放大器放大传输 给系统控制柜。控制柜内的处理控制单元对所接收到的信
号进行二次处理后再传输给工控机，工控机内运行的下渣 检测控制软件（ＳＤＭＳ）对这些信号进行最终的处理和运
算，运用矢量量化（ＶＱ）技术，进行特性参数的提取，构 造钢流下渣状态特征向量，数据采集卡完成对采集的数据
进行分析运算后将结果反馈给处理控制单元模块，再由前
端控制单元控制五色灯、水口阀的动作。 总的流程为：大包开始浇铸初期，振动信号平稳；在 浇铸中后期开始形成小旋涡，随着时间的推移，旋涡逐渐
扩大，振动信号也随之变化；到了浇铸末期，钢水产生贯 穿型旋涡，浮在钢水表面的钢渣穿透底部的钢水经由保护
套管流入到中间包内，此时振动信号突变，主控柜对采集
到的下渣信号进行分析后发出控制指令后，前端控制单元 根据接收到的命令发出声光报警，同时滑板控制单元发出
滑板控制信号，关闭水口。在浇铸结束后，更换大包，进 行下一轮浇铸。
二、影响下渣检测精度的主要因素 下渣振动检测技术的核心是振动信号的分析和处理，
要能及时准确判断钢水中是否混有钢渣，并从中提取出钢 渣特征参数，发出见渣信号。但连铸浇注过程的环境比较
复杂，一是现场存在着其他振动源。例如：安装传感器的
操作臂是固定在中间包车上的，其他操作引起的中间包车 的振动必然会对检测系统识别产生不利影响。二是连铸现
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场中的环境噪声很大，也会对振动信号的采集造成影响。
所以，必须对从操作臂上采集的振动信号进行分析处理 ， 才能实现对钢渣信号的分辨，以达到下渣检测的Ｉ｛的。
三、下渣自动检测系统的组成
下渣自动检测系统在逻辑功能上可以分为现场数据采 集模块与数据处理分析模块。现场数据采集模块主要接收
振动传感器拾取的操作臂振动信号，进行Ａ／Ｄ转换、～ｆ：扰剔 除等预处理操作，并根据既定的数据传输格式与 ｃ义卜传
至数据处理分析模块。数据处理分析模块为Ｆ渣自动检测 系统的核心部分，实现振动信号的处理、识别 显爪等功
能。它根据钢水状态作出判断并发｝｝Ｉ控制信号，通过卡ｕ父 外围执行器件进行自动控制操作。
如图１所示，连铸大包下渣检测系统标准配置由系统控
制柜、前端控制单元、中间包液面自动控制单元、传感器 及其放大器、下渣报警喇叭与报警灯、现场显示器等组成 ．
系统控制柜是系统的核心，其集成了处理控制单元、电源 管理单元、电器控制单元以及工控机和显示器。
四、下渣自动检测系统特点 系统安装方便，对现场设备基本不做改造，安装时不
影响生产。传感器安装位置距钢水较远，采用多层全钢保 护结构，并实施气体冷却，使用寿命较长。系统采用先进
的模块化设计思想，保证系统运行可靠，隔离故障，，Ｊ‘便 维护；系统采用特别的信号处理方法保证ｒ很高的下渔报
警准确度。功能完善的下渣检测软件，能够实时显尔钢水 流动状态，并在界面上提供中间包重量信号的实时曲线以
及记录开关水口动作。系统自动存储运行数据，每人生成 文件存档。系统为便于人员操作设置了’一些功能，例殳ｌ１：
现场使用多级柱状灯，直观表示钢水与钢渣流动状态，下 渣时声光同时报警提示。系统具备最近两包浇铸时 记录
对比功能，便于操作人员对浇铸时间的控制。 五、下渣自动检测系统的应用效果
自２０１０年４月３ 连铸机大包下渣自动检测系统投人应川 后，由于能自动判定并关闭滑动水口，带来最明显的效果
就是连铸收得率的提高，平均比以前提高０．４％，平均每炉 钢可减少留钢约１ｔ。中间包连浇八炉后，渣层厚度不超过
５０ｍｍ，取得了较好的经济效益。 参考文献： 【ｌ】李培玉，赵明祥．连铸下渣检测方法的研究与进展【ＪＪ．炼钢，２００３．
［２］谭大鹏，李培玉．基于小波的钢液连铸Ｆ渣检测系统Ⅲ．机械Ｊ 程学报．
收稿日期：２０１１－０５—１１ ［编辑：严进军］