煉鋼連鑄結晶器專家系統可靠性開發

張菁文

（濟南鋼鐵集團有限公司，山東 濟南 250101）

0 概述

煉鋼結晶器專家系統是對煉鋼結晶器內部鑄流漏鋼趨勢做出分析、預測以及反饋控制信號、預防鑄機漏鋼的系統工具。它是通過模型對計算、分析來監測結晶器內部鑄流的綜合情況，自動降低拉速來避免結晶器漏鋼。結晶器廠家的系統未充分考慮，也多次造成全線生產中斷，達不到準確預報的要求。針對系統可靠性能下降進行開發勢在必行。

1 結晶器專家系統的檢測原理及系統組成

結晶器工作狀況將直接影響連鑄機的安全生產，為了保證生產的穩定和提高鑄坯質量，通過對生產過程中結晶器運行參數的處理，結合結晶器漏鋼成因與機理，進行檢測結晶器內鑄流的漏鋼趨勢并發出有效的報警信號，同時自動地向連鑄機L1 機系統反饋降低拉速的信號或通過HMI 提醒操作人員手動降低拉速，從而避免結晶器漏鋼事故[1]。

2 硬件系統的開發

2.1 電偶與連接緩沖器

結晶器專家系統的主要數據來源是熱電偶，由于屬于微型精密產品，現場使用中經常出現故障，上線后出現波動，為了保證正常拉鋼，被迫加以屏蔽。

針對結晶器振動劇烈特點，為克服振動臺在生產中帶來的振動影響，保證測量數據實時可靠，開發了統一尺寸的電偶與塞管連接器[2]，保證每個連接件都可以準確可靠。

2.2 大容量中繼補償導線的開發

原有系統在投于生產半年后經常出現信號衰減，有時信號丟失；為保證信號在高溫高濕度環境中傳輸可靠，自己根據歐洲標準轉化了12 種連接件，開發了國產微型K 信號補償導線，制作備用傳輸線路2條，有效的保證了上百個信號100%的準確傳遞。

2.3 離線測試技術及離線仿真系統

為了更加真實的模擬生產狀態，引進蒸汽余熱式離線仿真系統，通過一臺離線電腦，模擬操作室監控結晶器的熱態溫度變化。利用電纜和插頭將熱電偶與IMP 連接起來，利用網線將5000IMP 和便攜式編程器連接起來。在筆記本上運行IMPVIEW 軟件，進行通訊設置和熱電偶信號的監控。這樣，維護人員可以將所有需測試的熱電偶的冷態和熱態信號記錄下來，從而對熱電偶的性能和安裝情況進行檢查和對比，實現離線測試功能（圖1）。

圖1 仿真系統功能圖

3 應用軟件研究開發

3.1 應用軟件程序改進漏鋼保護條件

為了避免來回切換影響操作人員對信號的觀察，對最常用的畫面參數集成，第一時間發現現場問題，使結晶器專家系統的運行更加可靠和準確。

3.2 設置結晶器發出漏鋼報警信號（Alarm=1）的條件

結晶器寬度方向和澆鑄方向布置許多熱電偶可以測得溫度并得知坯殼破裂處及其擴展。當坯殼破裂處到達上排熱電偶時，識別此時溫度上升就可預報漏鋼，發出漏鋼報信號（Alarm=1）。

在結晶器熱流交換系統中，當測定和監控結晶器某一面的熱流值低到危險值時，發出漏鋼預報信號（Alarm=1）。

根據結晶器振動系統的液壓缸沖程和壓力反饋,計算出鑄坯和結晶器銅板之間的摩擦力。利用在粘結漏鋼前粘結處銅板溫度升高，摩擦力增大的特性，通過檢測裝置，按照一定的判斷模型，可以發出漏鋼預報信號（Alarm=1）。

3.3 調整結晶器發出漏鋼報警信號（Alarm=1）與鑄機自動降低拉速的關系

經過對本課題應用程序的分析和研究，發現結晶器專家系統發出漏鋼報警信號（Alarm=1）并不是自動降低鑄機拉速的必要條件。自動降低鑄機拉速除了與漏鋼報警信號（Alarm=1）有關之外，還與不穩定的澆鑄條件下結晶器專家的漏鋼報警是否被禁止（status=1 或0）有關。

4 實際運行效果

新系統投用后，誤報警次數大大減少，平均每兩周出現1 次，誤報警率降低90%。同時預報警次數從投運前的每周3 次提高到每周6 次，綜合年漏鋼次數從投用前的10 次/年降低為4 次/年。新結晶器專家系統各項技術指標均為國內最高水準。

5 結論

5.1 根據現場情況開發的的電偶、塞管連接器、微型K 信號補償導線，保證測量數據實時可靠。專用離線測試及仿真系統對熱電偶的性能和安裝線路進行數字量化性能檢測，實現離線測試功能。

5.2 通過畫面參數集成，合理設置漏鋼預報系統報警信號條件及漏鋼報警信號與鑄機自動降低拉速的關系，可使結晶器專家系統的運行更加可靠和準確。

［1］陳家祥.連續鑄鋼設計手冊[M].北京:冶金工業出版社,1991.

［2］方震宇.結晶器銅管使用攻關[J].連鑄,2002,4:40.