王濤英¹，王冬¹，毛素娟²

( 1． 河鋼集團邯鋼公司一煉鋼廠，河北邯鄲056015; 2． 河鋼集團邯鋼公司生產制造部，河北邯鄲056015)

摘要: 介紹了鋼包下渣自動檢測及控制系統的原理及在河鋼邯鋼重軌生產中的應用。隨著高附加值產品的開發及批量生產，鋼包下渣自動檢測成為對鋼水質量控制的重要技術之一。它可以降低操作工勞動強度，提高生產的自動化水平，提高連澆爐數，提高鋼水收得率及純凈度。

關鍵詞: 鋼包下渣自動檢測；連澆爐數；探傷合格率

0 引言

隨著河鋼邯鋼重軌鋼產量的增加和新產品的開發，對鋼水質量提出了更高的要求。研究發現: 鋼包下渣越來越成為提高鋼水質量的主要制約因素。在一線現場操作中，操作工很難做到剛下渣時馬上關閉鋼包水口，因此造成了渣子進入中間包，進而進入結晶器。同時，操作工若因擔心下渣而過早關閉水口，會造成鋼包剩鋼過多而降低鋼水收得率，增加成本。為進一步提高重軌鋼質量及探傷合格率，優化綜合經濟技術指標，河鋼邯鋼一煉鋼廠進行了項目攻關，在重軌生產線上采用了下渣自動檢測及控制系統。

1 系統檢測原理及組成

在澆鑄過程中，大包長水口機械手支撐臂的振動與長水口內流動的鋼水中含渣量密切相關。在鋼水從大包流入中間包的過程中，長水口和與之相連的機械手支撐臂會產生較強的振動，水口開度越大，鋼水流量越大，振動就越劇烈。而鋼渣的比重約是鋼水的1 /3，所以通過檢測長水口操作臂上的鋼渣流動與純鋼水流動產生的振動信號，可間接的監測出長水口內鋼水流動狀態的變化情況。采用振動式大包下渣自動檢測系統檢測鋼渣，這是一種極具市場競爭力的非接觸式檢測方法。檢測系統總體結構布置如圖1 所示。

2 系統的信號處理及狀態識別技術

連鑄現場環境條件復雜，為避免系統周邊振動因素干擾而造成誤報現象。該系統引入了一種基于矢量量化( VQ) 技術，并根據大包長水口內純鋼水時流動、鋼水混渣時流動、全渣時流動3 種狀態產生的振動差異，獲取其典型特征矢量，如圖2 所示。系統在實時對振動信號進行特征提取后，利用人工智能網絡以及傅利葉變換技術快速將實時獲取信號與3 種特征矢量進行識別比對，最終實現根據實時振動信號來判斷鋼水狀態，并完成大包下渣的一系列自動控制。信號自動識別過程如圖3 所示。

3 實現中包液位自動控制

中間包液面自動控制單元( ACMU) 是下渣檢測系統的輔助模塊，與下渣檢測系統互聯，自動控制大包滑動水口開度，使中間包液面穩定在合理的水平。當中間包液面在合理的水平時，大包操作工可以通過水口開度操作盒啟動中間包液面自動控制系統，此后中間包液面便維持在啟動自動控制時刻的液面水平，直到系統檢測到大包下渣。當系統檢測到下渣并發出聲光報警后，中間包液面自動控制單元可自動關閉中間包水口，或由中包操作工人工關閉。

4 應用效果

4． 1 應用實例

隨機選取2 爐鋼包，其鋼水澆注過程下渣趨勢，如圖4 所示。

從圖4 中可以看到，下渣信號非常明顯，鋼包的鋼渣混合時間也非常短( 渣信號從0 到20% 僅0． 2～ 0． 5 s) 。這就意味著該系統的投入運行不會過早地關閉鋼包水口從而導致剩鋼的增加，同時及時地關閉水口避免了人為判斷的延遲( 大量渣子進入中間包) 或失誤( 提前關閉水口) 。

4． 2 自動檢測下渣成功率

下渣檢測系統共統計使用2 225 包，因鋼水連接不及時未發出報警信號共9 次( 鋼水包座包時處于檢測時段內，造成異常振動干擾信號) 。檢測的成功率為: ( 2 225 － 9) /2 225 = 99． 59%

4． 3 提高連澆爐數

人工判斷下渣并關閉水口很難做到剛下渣就關閉水口，因而經常導致大量高侵蝕性的鋼包渣進入中間包內，這些渣子對耐火材料侵蝕嚴重，往往導致塞棒、水口侵蝕加重( 有時可使塞棒位置下降6 ～ 8mm /爐，而正常每爐下降約1 mm) ，對工作層也有較大影響，從而成為制約連澆爐數提高的一個關鍵因素。進入結晶器的渣子會顯著地改變結晶器保護渣的各種性能指標，產生各種質量缺陷甚至造成漏鋼等事故。

投入下渣檢測系統后，鋼包下渣得到了有效控制，耐火材料的非正常侵蝕現象大大減少，大幅提高了連澆爐數。目前重軌生產最高連澆爐數由12 爐提高到了15 爐。

4． 4 提高重軌探傷合格率

經統計，下渣檢測設備在重軌鋼生產應用后，鋼鑄坯內部質量得到顯著提升，因內部夾雜造成的探傷不合得到有效控制，重軌鋼探傷合格率由92% 提高到98%以上。

5 結語

鋼包下渣檢測系統在河鋼邯鋼重軌生產線投用以來，鋼包下渣量得到很好控制，提高了生產的自動化水平，提高了連拉爐數和鋼水純凈度，提升了重軌探傷合格率，為重軌鋼生產提檔上量及質量提升提供了有利保障。鋼包下渣檢測成為鋼水質量控制的重要技術之一。

參考文獻

［1］譚大鵬，李培玉． 基于小波的鋼水連鑄下渣檢測系統研究［J］． 機械工程學報，2007，43( 2) : 141 ～ 146．

［2］李培玉，趙明祥． 連鑄鋼包下渣檢測方法的研究現狀與進展［J］．煉鋼，2003，19( 3) : 15 ～ 18．

［3］李培玉，譚大鵬，鄒福星． 矢量量化在鋼水連鑄下渣檢測方面的應用研究［J］． 浙江大學學報，2007，41( 4) : 556 ～ 559．