CN103878335B - 一种预防连铸机结晶器黏结性漏钢的方法 - Google Patents

Abstract

一种预防连铸机结晶器黏结性漏钢的方法，属于连铸方法技术领域。本发明在结晶器4条冷却水出水管上安装温度传感器，并将温度传感器采集的温度变化数值输入到记录分析装置中，记录分析装置根据各个冷却水出水管的水温温度变化情况对黏结性漏钢的危险程度进行预报，通过判断结晶器水温的瞬时变化来预先判断出钢坯坯壳是否发生破裂，是否存在黏结性漏钢的危险，以便及时降低连铸机拉速，避免漏钢事故的发生。本发明的预报方法设计合理，安装使用和维修都很方便，设备的采购和使用维护成本低廉，适合各种类型的钢铁企业使用。本发明解决了长期困扰钢铁企业的连铸机结晶器黏结性漏钢问题，在本行业中达到世界领先水平，具有非常显著的经济效益。

Description

一种预防连铸机结晶器黏结性漏钢的方法

技术领域

本发明涉及一种在正常浇钢过程中预防连铸机结晶器黏结性漏钢，确保连铸机稳定运行的方法，属于连铸过程中防止发生漏钢方法技术领域。

技术背景

在连铸生产过程中所发生的各类事故中，损害最严重的便是漏钢事故。漏钢是指连铸过程中凝固坯壳出结晶器后，坯壳抵挡不住钢水静压力和拉坯力的作用，在薄弱处发生断裂而使钢水流出。漏钢事故会危及人身安全、损坏设备，甚至使生产被迫中断，影响铸机的产量和产品质量。连铸漏钢的种类很多，其中由于钢水弯月面附近坯壳与结晶器铜板黏结造成断裂是导致板坯连铸出现漏钢的主要原因，即黏结漏钢。据统计，该种漏钢类型占总漏钢事故量的65%~80%。每次所造成的经济损失在数十万元以上。

针对黏结性漏钢问题，通常解决的办法是：一方面从针对黏结性漏钢的机理性研究入手，通过分析保护渣、钢水温度、拉速、液压振动等因素对黏结性漏钢事故的影响并加以优化，从根源上避免坯壳粘接在结晶器现象的发生；另一方面是开发出相应的黏结性漏钢预先判断方法，并在判断出出现坯壳黏结结晶器的现象后，及时采取措施，避免漏钢事故的发生。通常采用的黏结性漏钢判断方法主要有振动波形法、超声波法、热交换法、摩擦力测量法、温度测量法。

对于上述两种防止发生漏钢的方法，在生产实践中发现，第一种的通过调整保护渣、钢水温度、拉速、液压振动等因素避免坯壳黏结在结晶器内壁，从而绝对消除漏钢事故发生的办法是不现实的，因为在工业大生产环境下，生产现场是无法绝对满足上述条件的，因此黏结现象是无法完全避免的，因此只能通过第二种方法，通过对连铸机结晶器的工作状态进行分析，发现出现黏结漏钢事故之前的某些异常现象，从而预先判断出黏结性漏钢事故是否将要发生，并事先采取应对之策，从而避免黏结性漏钢事故的发生。目前企业中采用较多的方法主要有两种：摩擦力测量法和结晶器铜板温度测量法。

摩擦力测量法主要是通过安装在结晶器上的加速度计、负荷传感器或是安装在振动器上的振动仪对结晶器与坯壳之间的摩擦力进行检测，从而预判出发生黏结漏钢事故的一种方法。由于影响结晶器的摩擦力因素很多，如保护渣黏度、钢种、结晶器锥度、浇铸速度、钢水洁净度、结晶器过热、结晶器振动频率和振幅、结晶器液位波动值等，且摩擦力与这些参数之间关系复杂，因此该种方法尽管能够对预防黏结性漏钢事故起到一定的作用，但准确度不高且方法过于复杂，无法满足现场生产的需要，因此只有少数一冶金些企业用到了该种方法。

结晶器铜板温度测量法是通过安装在结晶器铜板内的若干排热电偶，对铜板内侧表面的温度测量，从而对漏钢事故进行预报。其主要工作原理是当坯壳破裂处到达上排热电偶时，上排热电偶所检测到的温度值会上升，当坯壳破裂处经过一定时间下移到下排热电偶时，下排热电偶温度和上排热电偶一样升高。当识别出这种现象，就可以预报出是否会发生黏结性漏钢事故。目前，结晶器铜板温度测量法是目前在大型冶金企业中比较常用的一种黏结性漏钢方法，但是该种方法存在着以下的问题：（1）由于需要根据热电偶的数量在结晶器铜板上打出相当数量的安装孔，安装较为复杂，因此成本较高，且容易缩短结晶器的寿命；（2）该种方法需要对几十只甚至上百只的热电偶进行连续跟踪，因此算法较为复杂；（3）该种方法的使用容易受到热电偶安装精度的影响，导致漏钢误报率或者漏报率较高；此外该方法还容易受到热电偶本身工作状态的影响，如：一旦有若干个热电偶损坏或是报出的温度值不准确，则该方法将无法使用。近年来，市场上已经出现了预先埋植入光纤热电偶的结晶器铜板，能够较好的解决上述的问题，但该种铜板的成本非常昂贵，且冶金企业本身无法对铜板本身进行修复处理，当该铜板出现故障时，只能做报废处理或是返回原厂处理。基于以上原因，结晶器铜板温度测量法目前只能由一些非常专业的安装厂家来完成，且该种方法成本较高，无法在国内诸多的钢铁企业中普及使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种预防连铸机结晶器黏结性漏钢的方法，这种方法充分考虑了漏钢预报的准确性、安装成本及检测仪器的工作状态对该方法预报能力的影响，能够在较低运行成本的前提下，准确的对黏结性漏钢事故进行预报，从而确保连铸生产的稳定运行。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种预防连铸机结晶器黏结性漏钢的方法，它采用以下步骤进行：

（1）在结晶器4条冷却水出水管上的温度传感器，温度传感器的信号输出端与记录分析装置相连接；

（2）温度传感器采集各冷却水管路上的水温参数，将水温参数输送到记录分析装置中，记录分析装置对输入的水温参数进行统计，统计方法如下：

A．设定温度下降单位，记录每一条冷却水出水管路上的温度传感器的水温变化数据，达到一个温度下降单位即记录一次，在总变化次数上加一，同时在水温变化总数值上加上一个温度下降单位；当总变化次数达到22次，停止累加，同时停止累加水温变化总数值；

B．设定温度上升单位，记录每一条冷却水出水管上的温度传感器的水温变化数据，达到一个温度上升单位即记录一次，在总变化次数上减一，同时在水温变化总数值上减去一个温度下降单位；当总变化次数降低到0次后，停止递减，同时停止累加水温变化总数值；

C．当某一条冷却水出水管路的水温降低一个温度下降单位后，开始累积这一状态所持续的时间，如果所累积的状态时间达到10min，且水温并未继续降低，把水温的变化次数和水温的变化数值清为零，并根据水温的变化重新累加；如果水温在10min内再次降低，则将累积的时间清为零，并重新记录这一状态保持的时间；

（3）预报黏结性漏钢的危险程度

记录分析装置根据记录的温度变化次数和温度变化数值对黏结性漏钢的危险程度进行如下预报：

当某一冷却水出水管路的水温变化次数累计小于10次，且水温的降温幅度小于1.2℃时，预报此时该管路所对应的结晶器铜板没有发生黏结性漏钢事故的风险；当某一冷却水出水管路的水温变化次数累计超过10次，预报此时该管路所对应的结晶器铜板存在发生黏结性漏钢事故的可能；当某一冷却水出水管路的水温变化次数超过16次或是水温的降温幅度达到甚至超过1.2℃，预报此时该管路所对应的结晶器铜板存在着发生黏结性漏钢事故的高位风险。

上述预防连铸机结晶器黏结性漏钢的方法，所述温度下降单位设定为-0.06℃，降低温度每达到-0.06℃即记录一次，在总变化次数上加一，同时在水温变化总数值上加上-0.06℃。

上述预防连铸机结晶器黏结性漏钢的方法，所述温度上升单位设定为0.06℃，上升温度每达到0.06℃即记录一次，在总变化次数上减一，同时在水温变化总数值上减去0.06℃。

本发明的有益之处在于：

本发明在结晶器4条冷却水出水管上安装温度传感器，并将温度传感器采集的温度变化数值输入到记录分析装置中，记录分析装置根据各个冷却水出水管的水温温度变化情况对黏结性漏钢的危险程度进行预报，以此通过判断结晶器水温的瞬时变化，来预先判断出钢坯坯壳是否发生破裂，是否存在黏结性漏钢的危险，以便及时降低连铸机拉速，从而避免漏钢事故的发生。本发明的预报方法充分考虑了漏钢预报的准确性、安装成本及检测仪器的工作状态对该方法预报能力的影响，能够在较低运行成本的前提下，准确的对黏结性漏钢事故进行预报，从而确保连铸生产的稳定运行。本发明的预报方法设计合理，所需设备简单，安装使用和维修都很方便，设备的采购和使用维护成本低廉，适合各种类型的钢铁企业使用。本发明的预报方法为世界首创，解决了长期困扰钢铁企业的连铸机结晶器黏结性漏钢问题，在本行业中达到世界领先水平，具有非常显著的经济效益。

具体实施方式

1、在连铸机结晶器的4条冷却水出水管路上安装温度传感器，温度传感器的信号输出端与记录分析装置相连接。

2、温度传感器采集各冷却水管路上的水温参数，将水温参数输送到记录分析装置中，记录分析装置对输入的水温参数进行统计，具体的方法是：

1）根据水温当前时刻与上一时刻的变化，系统得出单位时间内的水温差，即：

式中：为水温差，℃；为当前时刻的冷却水水温，℃；为上一时刻的冷却水水温，℃。

2）当连铸机开始浇铸第2炉钢水，且系统已经连续运行了3min后，记录分析装置根据水温差的大小开始进行判断：当水温差小于-0.06℃时，即水温下降时，记录分析装置对水温的变化次数累加一次，同时水温的变化幅度也将累加一次，即：

式中：为水温变化次数；为水温的变化幅度，℃。

但是当水温的变化次数达到22次后，将停止累加，水温变化幅度累加也将停止。

3）当水温差大于0.06℃时，即水温上升时，记录分析装置对水温的变化次数递减一次，同时水温的变化幅度也将累加一次，即：

但是当水温的变化次数降低到0次后，将停止递减，水温变化幅度累加也将停止。

4）当某一条管路的水温在单位时间内降低一次后，记录分析装置开始累积这一状态所持续的时间，即：

式中：为当前状态的累积时间，s；为单位时间，s。

如果所累积的状态时间达到10min，且水温并未继续降低，系统将把水温的变化次数和水温的变化幅度值清为零，并根据水温的变化重新累加；如果水温在10min内再次降低，则将累积的时间清为零，并重新记录这一状态保持的时间。

3、记录分析装置根据水温变化，设置了绿色、黄色和红色三种警示色的警示灯，用于预报黏结性漏钢的危险程度。

当某一冷却水出水管路的水温变化次数小于10次，且水温的降温幅度小于1.2℃时，则警示灯显示绿色，表明此时该管路所对应的结晶器铜板没有发生黏结性漏钢事故的风险；

当某一冷却水出水管路的水温变化次数超过10次，则警示灯显示黄色，表明此时该管路所对应的结晶器铜板存在发生黏结性漏钢事故的可能，现场操作工需开始关注结晶器的工作状态，适时调整保护渣加入量、液压振动等参数；

当某一冷却水出水管路的水温变化次数超过16次或是水温的降温幅度达到甚至超过1.2℃，则警示灯显示红色，且记录分析装置的蜂鸣器开始发出声响，表明测试该管路所对应的结晶器铜板存在着发生黏结性漏钢事故的高位风险，将这一信息通报给现场操作工的同时，会自动将连铸机拉速调低至0.3m/min，而操作工也可以根据情况将拉速调低至0min/min，从而避免黏结性漏钢事故的发生。另外，现场操作工还可以根据调低拉速的冷却水水温的涨幅情况，手动恢复连铸机拉速，从而恢复正常连铸生产。

以下给出具体实施例：

第一个浇注实施例：

连铸机开始浇铸第3炉钢水，连铸机拉速为0.9m/min，结晶器各铜板对应的冷却水水温相关参数为：宽面内弧的水温差为6.5℃，宽面外弧的水温差为7.2℃，窄面左侧的水温差为8.1℃，窄面右侧的水温差为7.3℃；宽面内弧的水温变化次数为6次，宽面外弧的水温变化次数为7次，窄面左侧的水温变化次数为5次，窄面右侧的变化次数为3次；宽面内弧的水温变化幅度为-0.6℃，宽面外弧的水温变化幅度为-0.7℃，窄面左侧的水温变化幅度为-0.5℃，窄面右侧的水温变化幅度为-0.3℃；宽面内弧累积的状态时间为100s，宽面外弧累积的状态时间为120s，窄面左侧累积的状态时间为90s，窄面右侧累积的状态时间为200s。因此，各位置的报警灯均显示为绿色，表明此时连铸机浇钢正常，尚未出现黏结性漏钢隐患。

第二个浇注实施例：

连铸机浇铸第8炉钢水，连铸机拉速为0.95m/min，结晶器各铜板对应的冷却水水温相关参数为：宽面内弧的水温差为6.7℃，宽面外弧的水温差为7.3℃，窄面左侧的水温差为8.1℃，窄面右侧的水温差为7.3℃；宽面内弧的水温变化次数为9次，宽面外弧的水温变化次数为7次，窄面左侧的水温变化次数为12次，窄面右侧的变化次数为9次；宽面内弧的水温变化幅度为-0.7℃，宽面外弧的水温变化幅度为-0.6℃，窄面左侧的水温变化幅度为-1.0℃，窄面右侧的水温变化幅度为-0.8℃；宽面内弧累积的状态时间为46s，宽面外弧累积的状态时间为80s，窄面左侧累积的状态时间为10s，窄面右侧累积的状态时间为100s。因此，窄面左侧的报警灯显示为黄色，其它报警灯显示为绿色，表明结晶器窄面左侧铜板位置的冷却水温出现异常，存在黏结漏钢的风险，要求现场操作工开始关注结晶器的运行情况。

第三个浇注实施例：

连铸机浇铸第10炉钢水，连铸机拉速为0.9m/min，结晶器各铜板对应的冷却水水温相关参数为：宽面内弧的水温差为6.5℃，宽面外弧的水温差为7.1℃，窄面左侧的水温差为8.3℃，窄面右侧的水温差为5.0℃；宽面内弧的水温变化次数为5次，宽面外弧的水温变化次数为6次，窄面左侧的水温变化次数为8次，窄面右侧的变化次数为16次；宽面内弧的水温变化幅度为-0.5℃，宽面外弧的水温变化幅度为-0.6℃，窄面左侧的水温变化幅度为-0.8℃，窄面右侧的水温变化幅度为-1.6℃；宽面内弧累积的状态时间为80s，宽面外弧累积的状态时间为300s，窄面左侧累积的状态时间为8s，窄面右侧累积的状态时间为100s。因此，窄面右侧的报警灯显示为红色，并且硬件系统的蜂鸣器响起，其它报警灯显示为绿色，表明结晶器窄面右侧铜板位置的冷却水温出现异常，存在黏结漏钢的高危风险，此时系统将连铸机的拉速降低至0.3m/min，待窄面右侧水温恢复到7.0℃左右后，窄面右侧的报警灯显示为绿色，且蜂鸣器关闭，现场操作工将拉速恢复至0.9m/min。

Claims (1)

1.一种预防连铸机结晶器黏结性漏钢的方法，其特征在于：它采用以下步骤进行：

（1）在结晶器4条冷却水出水管上的温度传感器，温度传感器的信号输出端与记录分析装置相连接；

（2）温度传感器采集各冷却水管路上的水温参数，将水温参数输送到记录分析装置中，记录分析装置对输入的水温参数进行统计，统计方法如下：

A．设定温度下降单位，记录每一条冷却水出水管路上的温度传感器的水温变化数据，达到一个温度下降单位即记录一次，在总变化次数上加一，同时在水温变化总数值上加上一个温度下降单位；当总变化次数达到22次，停止累加，同时停止累加水温变化总数值；

B．设定温度上升单位，记录每一条冷却水出水管上的温度传感器的水温变化数据，达到一个温度上升单位即记录一次，在总变化次数上减一，同时在水温变化总数值上减去一个温度下降单位；当总变化次数降低到0次后，停止递减，同时停止累加水温变化总数值；

C．当某一条冷却水出水管路的水温降低一个温度下降单位后，开始累积这一状态所持续的时间，如果所累积的状态时间达到10min，且水温并未继续降低，把水温的变化次数和水温的变化数值清为零，并根据水温的变化重新累加；如果水温在10min内再次降低，则将累积的时间清为零，并重新记录这一状态保持的时间；

（3）预报黏结性漏钢的危险程度

记录分析装置根据记录的温度变化次数和温度变化数值对黏结性漏钢的危险程度进行如下预报：

当某一冷却水出水管路的水温变化次数累计小于10次，且水温的降温幅度小于1.2℃时，预报此时该管路所对应的结晶器铜板没有发生黏结性漏钢事故的风险；当某一冷却水出水管路的水温变化次数累计超过10次，预报此时该管路所对应的结晶器铜板存在发生黏结性漏钢事故的可能；当某一冷却水出水管路的水温变化次数超过16次或是水温的降温幅度达到甚至超过1.2℃，预报此时该管路所对应的结晶器铜板存在着发生黏结性漏钢事故的高位风险；

所述温度下降单位设定为-0.06℃，降低温度每达到-0.06℃即记录一次，在总变化次数上加一，同时在水温变化总数值上加上-0.06℃；

所述温度上升单位设定为0.06℃，上升温度每达到0.06℃即记录一次，在总变化次数上减一，同时在水温变化总数值上减去0.06℃。