CN108607968A

CN108607968A - 一种基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法

Info

Publication number: CN108607968A
Application number: CN201611141969.6A
Authority: CN
Inventors: 江中块; 田建良; 夏建超; 陈开义
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd; Nanjing Meishan Metallurgy Development Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-10-02
Anticipated expiration: 2036-12-12
Also published as: CN108607968B

Abstract

本发明提供一种基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法。本发明包括(1)安装下渣检测线圈；(2)连铸机中间包开浇后，采集中间包钢水重量T_中包、下渣检测中间包卷渣率P_卷渣、对应铸流浇注长度值L_铸流，对应流拉速Vc；(3)当中间包钢水吨位重量W_中包大于中间包终浇吨位标准最大值Wmax且铸坯切断时刻，判定中间包卷渣率异常级别、处置方式；(4)当中间包钢水吨位重量W_中包小于中间包终浇吨位标准最大值Wmax时，判定中间包卷渣率异常级别、处置方式，当中间包卷渣率实际值≥中间包终浇卷渣率异常值标准时，判定中间包卷渣并向立即发送关闭指令，(5)当中间包终浇后，系统运行停止。本发明能根据钢种品质高低的要求进行中间包卷渣预报。

Description

一种基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法

技术领域：

本发明涉及一种基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，属于钢铁冶金连续铸造技术领域。

背景技术：

在目前的钢铁行业连铸工艺中，为了持续不断的生产，连铸中间包是整个连铸生产工序中必不可少的钢水容器。连铸中间包承担了钢水分流，夹杂上浮，稳定通钢量等诸多关键工艺。是板坯连铸中钢水从大包到让板坯成型的连铸结晶器的中间环节。但是中间包作为钢水浇铸的中间环节，会因长水口钢流冲击、中间包钢水温度、中间包钢水高度、引流砂等耐材辅料的影响造成中间包钢水带有夹杂物进入结晶器，最终在结晶器铸坯壳内形成夹渣缺陷，影响成品质量的稳定性。对于钢铁企业，铸坯是钢材生产的过程产品，如果事先知道其缺陷存在，可以有很多手段来消除其负面影响。如果事先不知道其过程产品存在缺陷，要么为了保证高质量要求则全部过程产品采用二次修磨工艺，有无缺陷的过程产品均清理一遍，增加巨大的生产成本，浪费大量能源和增加环境污染的风险；要么放低产品质量要求，将有缺陷的过程产品生产为成品，增加下工序的废品率和用户的废品率，会造成下游用户的质量风险剧增和生产节奏扰乱，如汽车外板、镀锡板等高级别品种，因此会遭受用户天价索赔甚至丧失用户。因此，行业中质量信誉较好的钢厂都采前者过渡清理的方式来生产高级别品种钢，少数企业生产高级别品种时采用后者直接放行缺陷产品的生产模式，经常受到用户的索赔和抛弃。但由于钢铁市场的竞争日益激烈，同品质低成本生产是钢铁生产企业竞争的目标，因此尽可能的提前认识和控制缺陷产品是非常有必要的，连铸板坯夹渣缺陷的提前预报是非常必要但也是很难实现的技术。因此，如何高效地捕获中间包渣(杂)进入结晶器的准确时间点，既保证正常生产时由于塞棒头、水口碗部等部位堵塞物或异物进入结晶器内能及时被发现并进行标识管理，又能杜绝中间包终浇时中间包渣进入结晶器造成漏钢等生产安全事故及降低中间包余钢量，还能对中间包非稳态浇的板坯合理处理工艺提供准的依据，这些都是所有连铸工艺技术人员需要面对的问题，也是智能制造的发展方向。

连铸中间包内的残渣卷入到钢水中，是由于中间包内钢水液面到达一定高度时，在中间包到结晶器的钢流通到入口出形成漩涡从而造成钢渣卷入，连铸工艺俗称为“中间包临界高度”；非稳态浇注过程中，钢流中夹带着渣子等大颗粒夹杂物(包括脱落的中间包塞棒头和上水口碗部堵塞物)，进入结晶器造成卷渣。

为了降低临界高度，尽可能的推迟漩涡形成，从而减少中间包余钢。目前的工艺中，大多都是提出更改中间包底部形状，从而来实现减少中间包余钢的。如申请号为“201020541431.6”所公布的“一种减少留钢量的连铸中间包”和申请号为“201120462450.4”所公布的“减少中间包浇余的板坯连铸中间包”都是通过改变中间包底部形状，在中间包到结晶器的钢水通道底部设置成凹陷，或者通过在中间包内挡墙开孔来实现减少中间包余钢的。中间包的形状改变，在一定程度上是能有效减少中间包余钢，但是最终的余钢厚度判断还是需要人工进行检测来判断中间包内的余钢厚度从而杜绝钢渣的流入。目前的检测中间包余钢的方法，都是通过现场工人在钢包接近浇铸末期的时候，利用金属氧管插入到中间包钢水内，然后拿出，通过粘附在金属氧管上的钢水和残渣来判断中间包内残余钢水的厚度，然后通知现场工人控制铸机速度来进行余钢控制。这样的人工操作不仅指标不可控，而且安全隐患较大。近期以来有人发明利用自动检测装置来检测中间包液位，如申请号为“201210089255.0”所公布的“一种中间包液位测量方法”就是通过一种浮标来检测中间包液位。申请号为“201420494054.3”所公布的“用于连铸中间包内余量钢水的测量装置”是通过探针连接导线，电流变化来测量余钢厚度。

为了识别中间包非稳态浇过程中钢水夹带的夹杂物进入结晶器坯壳，目前只有间接的测量方法，即通过结晶器钢液面波动幅度大小来间接反映中间包下渣，准确性较差，必须有夹杂物体积超过结晶器液面波动体积才能识别得出来，因此当前这种方法主要用来认识结晶器钢液面波动带来结晶器卷保护渣带来的缺陷。如申请号为“201010135605.3”所公布的“连铸表面夹渣轧前预报方法”就是通过结晶器钢液面波动幅度来识别结晶器卷渣的，不能很好地识别中间包卷渣。申请号为201220720760.6的聚焦声场对连铸坯样品检测的超声扫查装置，通过扫描铸坯试样来达到检测试验夹渣的目的，但不能实现在线铸坯中间包卷渣实时检测的功能。

但是以上三种测量方法和装置均不能有效地认别出中间包卷渣，更谈不上检测精度，所以目前国内外连铸生产线上还没有很好的办法来识别中间包卷渣。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，通过安装基于下渣检测原理的中间包卷渣检测设备，通过判断中间包钢水卷渣信号，实时判断中间包卷渣情况。利用预先埋设在中间包水口机构或中间包座砖内或浸入式水口外圈的电磁感应线圈，通过算法对电磁感应线圈电流变化进行处理识别出中间包卷渣信号，作为异常事件传给板坯质量跟踪或判定模型，根据钢种品质高低的要求进行中间包卷渣预报。

上述的目的通过以下技术方案实现：

一种基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，该方法包括如下步骤：

(1)安装下渣检测线圈；

(2)连铸机中间包开浇后，采集此时的中间包钢水重量T_中包、下渣检测中间包卷渣率P_卷渣、对应铸流浇注长度值L_铸流，对应流拉速Vc，按照每隔10秒或更短周期采集一次；

(3)当中间包钢水吨位重量W_中包大于中间包终浇吨位标准最大值Wmax且铸坯切断时刻，读取铸坯对应钢种标准规定的中间包卷渣率异常值标准，将铸坯对应的中间包卷渣率实际值与之比较，判定中间包卷渣率异常级别、处置方式；

(4)当中间包钢水吨位重量W_中包小于中间包终浇吨位标准最大值Wmax时，读取铸坯对应钢种标准规定的中间包卷渣率异常值标准，将铸坯对应的中间包卷渣率实际值与之比较，判定中间包卷渣率异常级别、处置方式，同时读取钢种中间包终浇卷渣率异常值标准，当中间包卷渣率实际值≥中间包终浇卷渣率异常值标准时，判定中间包卷渣并向立即中间包水口关闭执行机构发送关闭指令，实现快速准确地关闭水口；

(5)当中间包终浇后，流道最后一块铸坯被切割完成时连铸中间包卷渣预报系统运行停止。

所述的基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，步骤(1)中所述的安装下渣检测线圈的位置是在中间包水口机构上或者在中间包上水口与座砖之间的位置或者在浸入式水口上。

所述的基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，步骤(1)中所述的下渣检测线圈具有冷却装置，所述的冷却装置采用压缩空气冷却的方式。

所述的基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，步骤(1)中所述的下渣检测线圈的信号线通过安装在中间包壁上插座连入中间包控制电缆拖链当中。

所述的基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，步骤(3)或(4)中所述的判定中间包卷渣率异常级别分三个级别：无卷渣级别，P_卷渣≤3％；疑似卷渣级别，3％≤P_卷渣≤10％；卷渣级别，P_卷渣≥10％。

所述的基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，步骤(3)或(4)中所述的钢种中间包卷渣率异常铸坯处置方式为三个方式：无卷渣级别铸坯，处置方式为按生产计划执行；疑似卷渣级别铸坯，处置方式为跟踪下工序质量符合率；卷渣级别铸坯，处置方式为板坯扒皮清理或降级。

有益效果：

本发明利用下渣检测原理，在中间包浇铸过程中，通过跟踪中间包卷渣率变化趋势，结合中间包重量的变化和钢种中间包卷渣率标准，当铸坯被切断时，实时判断铸坯中间包卷渣情况和处置方式，起到了中间包卷渣预报作用，有利于提高铸坯质量和降低下游用户废品率；同时在中间包浇注末期，通过比较中间包终浇卷渣率标准，可以实现快速关闭中间包水口，可以极大地降低中间包余钢重量和预防中间包下渣事故。另外，该方法还可以预防更换大包不及时造成的中间包下渣事故。不采用该方法，每月中间包卷渣率造成的废次降率为0.1％，利用此方法能够下降一半，年产量700万吨计算，每年节约成本98万元；不使用该方法的中包余钢平均为9.9t/中包，利用此方法能控制到6t/中包，成本测算按照至少减少1t/中包以上，节约1t/中包*500元/吨(炼钢加工成本)。按照目前每个月每台连铸机消耗中包140个计算，则单台连铸机每月节约成本为500*140＝7万元，4台铸机节约336万元/年。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

(1)安装下渣检测线圈；

应用实例

某厂双流板坯连铸机，中间包正常工作吨位60吨，中间包卷渣临界钢水重量标准为20吨(Wmax)，现场所浇铸钢种为汽车内板SEDQ，铸坯定尺长度为900cm，现采用该技术进行中间包卷渣预报，实施过程如下：

1.在连铸中间包底部安装中间包下渣检测装置，每流一个；

1.1安装下渣检测线圈最优位置是在中间包水口机构上(具体最佳位置需要根据不同的水口机构进行调整)。

1.2下渣检测线圈采用快换水口机构的压缩空气进行冷却。

1.3下渣检测线圈的信号线通过安装在中间包壁上插座连入中间包控制电缆拖链当中。

2.连铸机中间包开浇后，采集此时的中间包钢水重量T_中包、下渣检测中间包卷渣率P_卷渣、对应铸流浇注长度值L_铸流，对应流拉速Vc，按照每隔10秒或更短周期采集一次；

3.当中间包钢水吨位重量W_中包大于中间包终浇吨位标准最大值Wmax且铸坯切断时刻，读取铸坯对应钢种标准规定的中间包卷渣率异常值标准，将铸坯对应的中间包卷渣率实际值与之比较，判定中间包卷渣率异常级别、对应铸坯上的位置、处置方式。钢种中间包卷渣率可以分两个或两个以上，推荐分三个级别：无卷渣级别0，P_卷渣≤3％；疑似卷渣级别1，3％≤P_卷渣≤10％；卷渣级别2，P_卷渣≥10％。钢种中间包卷渣率异常铸坯处置标准方式可以有多种，推荐为三个方式：无卷渣级别铸坯，处置方式为按生产计划执行0；疑似卷渣级别铸坯，中间包卷渣率异常级别为跟踪下工序质量符合率1；卷渣级别铸坯，处置方式为板坯扒皮清理2。

计算程序在14:13:50时当铸坯40620035050切断时(切断信号为1)，自动根据判定规则将铸坯对应部位判定出相应的中间包卷渣级别和处置方式，并且将铸坯中间包卷渣级别为铸坯内部级别最高级别，铸坯中间包卷渣处理方式为铸坯内部处理最高方式，因此上表中号码为40620035050的铸坯，为中间包卷渣异常铸坯，铸坯需要下线扒皮处理，需要扒皮的部位为铸坯头部至0.33m的长度区域。

4.当中间包钢水吨位重量小于中间包终浇吨位标准最大值Wmax时，继续重复4步骤，同时读取钢种中间包终浇卷渣率异常值标准P_终浇卷渣(也可以是一个固定值)，当中间包卷渣率实际值≥中间包终浇卷渣率异常值标准时，判定中间包卷渣并向立即中间包水口关闭执行机构发送关闭指令，实现快速准确地关闭水口。

计算机程序在18:05:30时检测到中间包钢水重量W_中包(4)<中间包终浇吨位标准最大值Wmax(20)，并且中间包卷渣率P_卷渣(16％)>中间包终浇卷渣率异常值标准P_终浇卷渣(15％),判定中间包卷渣并向立即中间包水口关闭执行机构(塞棒或滑板机构)发送关闭指令，实现快速准确地关闭水口。

5.当中间包终浇后，流道最后一块铸坯被切割完成时连铸中间包卷渣预报系统运行停止。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

(1)安装下渣检测线圈；

2.根据权利要求1所述的基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，其特征是：步骤(1)中所述的安装下渣检测线圈的位置是在中间包水口机构上或者在中间包上水口与座砖之间的位置或者在浸入式水口上。

3.根据权利要求1所述的基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，其特征是：步骤(1)中所述的下渣检测线圈具有冷却装置，所述的冷却装置采用压缩空气冷却的方式。

4.根据权利要求1所述的基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，其特征是：步骤(1)中所述的下渣检测线圈的信号线通过安装在中间包壁上插座连入中间包控制电缆拖链当中。

5.根据权利要求1所述的基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，其特征是：步骤(3)或(4)中所述的判定中间包卷渣率异常级别分三个级别：无卷渣级别，P_卷渣≤3％；疑似卷渣级别，3％≤P_卷渣≤10％；卷渣级别，P_卷渣≥10％。

6.根据权利要求1所述的基于下渣检测的连铸机中间包卷渣的预报方法，其特征是：步骤(3)或(4)中所述的钢种中间包卷渣率异常铸坯处置方式为三个方式：无卷渣级别铸坯，处置方式为按生产计划执行；疑似卷渣级别铸坯，处置方式为跟踪下工序质量符合率；卷渣级别铸坯，处置方式为板坯扒皮清理或降级。