CN108941495A - 基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动处置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动处置方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：1.漏钢事故的自动监控和精确判断；1.1漏钢事故触发前的监控；1.2基于液位控制的漏钢事故判断；2.漏钢事故发生后的自动处置。当漏钢事故发生时，主要现象是出结晶器后的板坯坯壳撕破，钢水大量迅速漏出，造成结晶器内钢水液位快速下跌。本技术方案正是通过巧妙的对比连铸发生漏钢事故时的液位下跌速度和正常拉速的比值以及和结晶器液位下限值等关键因素的关联识别来准确判断漏钢事故是否已经发生，并且精确区分漏钢事故和其他结晶器内的异常事故。

Description

基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动处置方法

技术领域

本发明涉及一种方法，具体涉及一种基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动处置方法，属于冶金行业连铸工艺技术领域。

背景技术

在连铸生产工艺中，连铸漏钢事故是指在结晶器内初步成型的板坯(内部还有大量液态钢水)，在从结晶器下口出去以后，由于各种原因，坯壳破裂，高温液态钢水迅速从坯壳中漏出的生产事故。连铸漏钢事故是连铸生产中最严重的生产事故。每次漏钢都会给连铸生产造成中断，导致设备严重受损更换，影响生产时间造成连铸机投用率降低。如果漏钢不能及时处置或者处置不当，则每次漏钢造成的直接经济损失就高达50万元以上。

近几年以来，连铸的广大技术工艺人员为了防止漏钢，开发了很多预防漏钢的工艺技术，各种漏钢预报系统都成功开发和顺利运用在各条连铸产线。连铸机漏钢也得到了大幅度遏制，漏钢次数也大幅度减少。

但是，无论何种漏钢预报系统，都只能针对典型的几种漏钢事故进行预报和预防，比如针对粘结性漏钢和裂纹性漏钢都能在一定程度上进行预判防止，但是对卷渣漏钢等其他类型漏钢就无法准确预判，这也导致漏钢还是连铸生产不可避免的生产事故。而连铸漏钢生产事故是否已经发生的判断，目前还只能依靠现场操作人员依据连铸结晶器液位下跌和结晶器周围其他异常情况作出判断和人工手动处置。在目前全球推行智能制造的时候，连铸无人自动浇钢也在大力推行，现场操作人员正在逐步减少甚至出现局部时间没有操作人员在生产现场。如果发生连铸漏钢事故，人员不能及时赶到现场进行处置，则会由于漏钢处置的不及时造成事故的扩大化，如设备的持续烧损，钢渣爆炸，连铸滞坯等恶性生产事故和安全事故发生。这也是连铸迟迟不能实现无人浇钢的重要制约因素。

针对上述情况，基于目前普遍使用的液位自动控制模式，急需开发一种基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动处置技术。旨在在连铸浇注现场无人值守的情况下，发生漏钢事故能自动识别和自动快速正确处置。从而解决了连铸浇注现场无人值守时发生漏钢事故得不到正确快速处置，造成事故扩大化的隐患。通过发明人的检索，目前国内外技术情况中，大部分专利和技术都是针对漏钢预报系统的开发的专利和技术，针对板坯连铸已经发生的漏钢事故自动处置技术很少有涉及，有关联的是申请号为201510091515.1的“连铸生产发生异常时用的自动控制装置和自动控制方法”。但是该专利只是笼统的利用现有的漏钢预报系统和结晶器液位值来增加连铸异常的判断，对漏钢和其他生产事故造成的结晶器液位低于下限值后无法准确识别出是漏钢还是其他生产事故，对漏钢事故只能做可能性判断。但是实际生产过程中，连铸漏钢事故和其他异常的处置是完全不同的。漏钢事故如果不能准确识别和正确处置，则会让事故更加扩大化。因此，在钢厂的现场实际应用很难推广，也难于实现连铸生产时候的自动浇钢无人值守的目的。另外公布的一个申请号为“200610025121.7”的“一种连铸漏钢快速响应方法及装置”也是基于想在无人值守状态下识别漏钢事故并自动处置的设计，但是其是利用安装在结晶器下口和扇形处的空心压缩空气管，然后采集压力变化来识别是否已经发生漏钢事故的装置和方法。该装置方法虽然从原理上可以实现，但是其现场安装，能耗都是存在很大问题，而且判断的准确性，误报率也很高(压力变化关联因素太多)，所以很难在连铸生产现场推广和实施。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动处置方法，该技术方案正是针对现有的连铸浇注现场的已发生的漏钢事故无法自动识别和自动处置问题，提供一种基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动识别和自动处置方法。当漏钢事故发生时，主要现象是出结晶器后的板坯坯壳撕破，钢水大量迅速漏出，造成结晶器内钢水液位快速下跌。本技术方案正是通过巧妙的对比连铸发生漏钢事故时的液位下跌速度和正常拉速的比值以及和结晶器液位下限值等关键因素的关联识别来准确判断漏钢事故是否已经发生，并且精确区分漏钢事故和其他结晶器内的异常事故。再通过针对漏钢时不同拉速进行不同的工艺技术控制来避免漏钢事故发生后漏出的钢水粘住设备造成的滞坯事故发生。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动处置方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：

1.漏钢事故的自动监控和精确判断；

1.1漏钢事故触发前的监控；

1.2基于液位控制的漏钢事故判断；

2.漏钢事故发生后的自动处置。

作为本发明的一种改进，所述步骤1.1漏钢事故触发前的监控；具体如下：

1.1.1采集铸机工作模式状态，确认判断铸机是否属于正常“浇注”状态；

1.1.2采集结晶器液位控制模式，确认结晶器液位控制模式是否属于“系统自动”工作状态；

1.1.3采集铸机实时拉速，对比确认大于正常工作最低拉速(工艺设定的允许最小拉速值)；

1.1.4采集结晶器液位值，确认结晶器液位值正常工作液位范围值内；

1.1.5以上条件都满足，则开始对铸机的液位控制模式、液位变化幅度值、拉速等铸机参数收集和监控。

作为本发明的一种改进，所述步骤1.2基于液位控制的漏钢事故判断，具体如下，

1.2.1采集结晶器液位控制模式，如果满足液位控制模式为自动控制模式，则再进行下一步处置判断，否则重新进行监控；

1.2.2以秒为周期采集结晶器液位值W，设置漏钢事故触发的结晶器液位下限值位Y1；

1.2.3将液位下降判断周期设定为n秒，设当前液位值为W1，1秒以前液位值为W2,n秒以前的液位值为Wn，并以设定周期n来采集结晶器液位值W1，W2，......Wn；为避免系统误判，和对瞬间的差值进行过滤，n的取值范围最小不能低于2，最大不超过5；

1.2.4计算液位下降周期内的液位波动值X，并且依据连铸机正常工艺条件设置其允许的最大波动值A，即X＝Wn-W1，当满足条件X＜A并且W＜Y1时，说明连铸结晶器现场已经发生异常，即可进行下一步判断，判断是否发生漏钢事故；

1.2.5当满足上一步条件时，设置结晶器液位下降周期内液位下降速度与拉速(V)的比值为Ws，即Ws＝(X/n)/V；设置漏钢事故发生时结晶器液位下降周期内液位下降速度与拉速的比值的漏钢判断参数Y2，该工艺参数的设置由于关联到连铸机种类，断面规模，品种规格等，则需要至少要收集对比30组以上的数据，分不同钢组收集，取最大值乘以15％的安全系数进行准确设置。设置漏钢事故发生时最小的工艺拉速参数为Y3；

1.2.6当Ws＞Y2，并且V＞Y3时，则可以准确判断出现场已经发生漏钢事故，Ws＞Y2说明连铸结晶器内钢水已经快速下跌，且其下跌速度大于拉速；而且在工艺规定的周期(n秒)内已经到达液位的最下限值，(一般采用工艺上浸入式水口最深插入深度再加上80mm到100mm作为液位最低值，则结晶器长度减去最低值为液位最下限值)。即可准确判断连铸现场已经发生漏钢事故；如果不是，则重新进行监控。

作为本发明的一种改进，所述步骤2.漏钢事故发生后的自动处置，具体如下，

2.1当准确识别出现场已经发生漏钢后，则立即发出声光报警信号，提醒现场员工进入现场；

2.2输出现场控流机构紧急关闭信号，防止钢流继续流出损坏设备；

2.3采集现场实际拉速，当实际拉速小于1.2m/min，则自动升速到1.2m/min，避免漏钢事故发生后低拉速造成板坯滞坯事故。当实际拉速大于或者等于1.2m/min，则按照原拉速将板坯拉出。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，本发明提供了一种基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动处置工艺，该技术方案成功实现了连铸生产现场发生漏钢事故后的依据现场工艺参数进行的自动精确判断和自动处置，解决了以前需要人员一直值守现场进行判断和处置的难题，成功的消除了目前在钢厂连铸逐步推行无人值守现场、自动浇钢、智能制造工作推进过程中，发生漏钢事故后不能及时准确判断和正确处置的重大生产隐患。消除了制约连铸现场实现自动浇钢的重要制约因素；该技术方案通过通过巧妙的设置结晶器液位下降周期，结晶器液位最大波动值、和结晶器液位工艺下限值等关键因素的关联识别来准确判断漏钢事故是否已经发生；通过液位下降速度和拉速的比值精确区分漏钢事故和其他结晶器内的异常事故；再通过针对漏钢时不同拉速进行不同的工艺技术控制来避免漏钢事故发生后漏出的钢水粘住设备造成的滞坯事故发生；梅钢炼钢厂二连铸两台板坯连铸机实验阶段，使用该工艺技术方案以后，成功的实现了连铸浇钢现场的无人值守，漏钢事故误判率为0，系统正常投用率为大于95％，由于消除了连铸浇钢现场实现无人值守的重要制约因素，现场的自动化水平得到大幅度提高，人员劳动效率也提高了8％。

附图说明

图1为本发明整体流程示意图。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动处置技术,所述方法包括以下步骤：

1.漏钢事故的自动监控和精确判断；

1.1漏钢事故触发前的监控

1.1.1采集铸机工作模式，本例连铸机工作模式有“上装”、“保持”、“浇注”、“尾坯”、“维护”五种模式，确认铸机处于正常“浇注”状态模式；

1.1.2采集结晶器液位控制参数，确认结晶器液位控制模式处于正常“自动”工作状态；

1.1.3采集铸机拉速为1.2m/min确认大于本例设定的正常工作最低拉速0.6m/min(工艺设定的允许最小拉速值)；

1.1.4采集结晶器液位为820mm，确认在本例的正常工作液位范围(860mm--720mm)值内；

1.1.5以上条件都满足，则开始对铸机的液位控制模式、液位变化幅度值、拉速等铸机参数收集和监控。

1.2基于液位控制的漏钢事故判断

1.2.1采集结晶器液位控制模式，确定液位控制模式为“自动”，进行下一步处置判断；

1.2.2以秒为周期采集结晶器液位值W，设置漏钢事故触发的结晶器液位下限值位Y1为760mm；

1.2.3将液位下降判断周期n设定为3秒，设当前液位值为W1，1秒以前液位值为W2,3秒以前的液位值为W3，并以设定周期3秒来采集结晶器液位值W1，W2，W3。本例连铸现场发生异常，采集到的数据，W1为820mm，W2为780mm，W3为670mm。

1.2.4计算液位下降周期内的液位波动值X＝820-670mm＝150mm，并且依据连铸机正常工艺条件设置其允许的最大波动值A为10mm，10mm＜150mm,满足条件X＜A；并且W＜Y1(670mm＜760mm)，说明连铸结晶器现场已经发生异常，进行下一步判断，判断是否发生漏钢事故。

1.2.5上一步条件已经满足，设置结晶器液位下降周期内液位下降速度与拉速(V)的比值为Ws，即Ws＝(X/n)/V；

依据前期收集数据结果，见表一

表一

依据以上统计数据，其最大比值为1.08，加上15％的设置上限，设置漏钢事故发生时结晶器液位下降周期内液位下降速度与拉速的比值的漏钢判断参数Y2为1.3；

本例的连铸机最小工艺拉速参数为0.6m/min，设置漏钢事故发生时最小的工艺拉速参数为Y3为0.6m/min。

计算Ws＝(X/n)/V＝[(150mm/3)*60/1000]/1.2＝2.5

1.2.6 2.5＞1.3，即Ws＞Y2，并且1.2＞0.6，即V＞Y3时，则判断出现场已经发生漏钢事故。Ws＞Y2说明连铸结晶器内钢水已经快速下跌，且其下跌速度大于拉速。而且在工艺规定的周期3秒内已经到达液位的最下限值，(本例中浸入式水口最深插入深度为150mm，再加上80mm即为230mm。结晶器长度900mm减去230mm，则液位最下限值设定为670mm)。准确判断连铸现场已经发生漏钢事故。

2.漏钢事故发生后的自动处置；

2.1当准确识别出现场已经发生漏钢后，则立即发出声光报警信号，提醒现场员工进入现场；

2.2输出现场控流机构紧急关闭信号，本例采用的是塞棒机构控流，则输出塞棒紧急关闭信号，紧急关闭塞棒，防止钢流继续流出损坏设备；

2.3采集现场实际拉速，本例实际拉速为1.2m/min，则按照原拉速将板坯拉出。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (4)

1.一种基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动处置方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：

1.漏钢事故的自动监控和精确判断；

1.1漏钢事故触发前的监控；

1.2基于液位控制的漏钢事故判断；

2.漏钢事故发生后的自动处置。

2.根据权利要求1所述的基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动处置方法，其特征在于，所述步骤1.1漏钢事故触发前的监控；具体如下：

1.1.1采集铸机工作模式状态，确认判断铸机是否属于正常“浇注”状态；

1.1.2采集结晶器液位控制模式，确认结晶器液位控制模式是否属于“系统自动”工作状态；

1.1.3采集铸机实时拉速，对比确认大于正常工作最低拉速(工艺设定的允许最小拉速值)；

1.1.4采集结晶器液位值，确认结晶器液位值正常工作液位范围值内；

1.1.5以上条件都满足，则开始对铸机的液位控制模式、液位变化幅度值、拉速等铸机参数收集和监控。

3.根据权利要求1所述的基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动处置方法，其特征在于，所述步骤1.2基于液位控制的漏钢事故判断，具体如下，

1.2.1采集结晶器液位控制模式，如果满足液位控制模式为自动控制模式，则再进行下一步处置判断，否则重新进行监控；

1.2.2以秒为周期采集结晶器液位值W，设置漏钢事故触发的结晶器液位下限值位Y1；

1.2.3将液位下降判断周期设定为n秒，设当前液位值为W1，1秒以前液位值为W2,n秒以前的液位值为Wn，并以设定周期n来采集结晶器液位值W1，W2，......Wn；为避免系统误判，和对瞬间的差值进行过滤，n的取值范围最小不能低于2，最大不超过5；

1.2.4计算液位下降周期内的液位波动值X，并且依据连铸机正常工艺条件设置其允许的最大波动值A，即X＝Wn-W1，当满足条件X＜A并且W＜Y1时，说明连铸结晶器现场已经发生异常，即可进行下一步判断，判断是否发生漏钢事故；

1.2.5当满足上一步条件时，设置结晶器液位下降周期内液位下降速度与拉速(V)的比值为Ws，即Ws＝(X/n)/V；设置漏钢事故发生时结晶器液位下降周期内液位下降速度与拉速的比值的漏钢判断参数Y2，该工艺参数的设置由于关联到连铸机种类，断面规模，品种规格等，则需要至少要收集对比30组以上的数据，分不同钢组收集，取最大值乘以15％的安全系数进行准确设置。设置漏钢事故发生时最小的工艺拉速参数为Y3；

1.2.6当Ws＞Y2，并且V＞Y3时，则可以准确判断出现场已经发生漏钢事故，Ws＞Y2说明连铸结晶器内钢水已经快速下跌，且其下跌速度大于拉速；而且在工艺规定的周期内已经到达液位的最下限值，即可准确判断连铸现场已经发生漏钢事故；如果不是，则重新进行监控。

4.根据权利要求1所述的基于液位自动控制的连铸漏钢事故自动处置方法，其特征在于，所述步骤2.漏钢事故发生后的自动处置，具体如下，

2.1当准确识别出现场已经发生漏钢后，则立即发出声光报警信号，提醒现场员工进入现场；

2.2输出现场控流机构紧急关闭信号，防止钢流继续流出损坏设备；

2.3采集现场实际拉速，当实际拉速小于1.2m/min，则自动升速到1.2m/min，避免漏钢事故发生后低拉速造成板坯滞坯事故。当实际拉速大于或者等于1.2m/min，则按照原拉速将板坯拉出。