連鑄漏鋼預報系統應用及改進①

鄭　鍵

(湖南華菱漣源鋼鐵有限公司， 湖南 婁底　417009)

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連鑄漏鋼預報系統應用及改進①

鄭鍵

(湖南華菱漣源鋼鐵有限公司， 湖南 婁底417009)

介紹了達涅利漏鋼預報系統的結構組成、漏鋼預報判斷原理、預報算法以及現場應用存在的問題及改進措施。

板坯連鑄； 漏鋼預報系統； 漏鋼預報判斷原理； 預報算法

引　言

湖南華菱漣源鋼鐵有限公司(以下簡稱“漣鋼”)210轉爐廠板坯連鑄漏鋼預報系統為意大利達涅利產品，投產初期由于原檢測系統硬件結構上有多種缺陷及參數設置不合理，導致系統存在誤報、漏報問題，對產品質量以及生產造成了影響。經過不斷改進檢測系統，降低了系統壞點及系統誤報率；根據工藝調整漏鋼判斷參數，極大地提高了典型粘結漏鋼預報準確率。

1　結晶器漏鋼預報軟件及檢測系統構成

1.1預報軟件系統的組成

結晶器漏鋼預報系統主要由兩部分組成 (總體布置如圖 1 所示) :結晶器漏鋼檢測系統的圖形界面、 粘鋼檢測和漏鋼預報的計算法則。

圖1　檢測控制及軟件系統結構組成

Shared memory——共享存儲器，是 MBPS (Mould Breakout Prevention System)和計算法則之間數據交換的公共區域;

Config Files——組態文件;

Algorithm——運算法則;

DCACom——自動化的標準界面包(用于與 PLC的通訊) 。

1.2原結晶器熱電偶的分布

以漣鋼210轉爐廠1#連鑄機為例：內外弧熱電偶自上而下各有7行11列，共154個；左右窄面熱電偶各有7行2列，共28個(如圖2所示)，埋入結晶器銅板的熱電偶總共有182個。

圖2　結晶器熱電偶安裝

2　結晶器漏鋼判斷基本原理

漏鋼預報系統判斷基本原理：結晶器粘結漏鋼溫度關系如圖3所示，正常澆注情況下，由于結晶器內新生高溫坯殼不斷向下運動，上排熱電偶溫度大于下排熱電偶的溫度；當坯殼發生粘結被拉斷時，上排熱電偶溫度降低，補入的鋼水直接和銅板接觸，拉斷處會形成薄弱的坯殼并將繼續向下運動，在鋼水靜壓力的作用下緊貼銅壁，使下排的熱電偶溫度隨之升高。當彎月面(通常指第一行熱電偶)溫度下降速度達到設定的粘鋼偏差極限值時，2～6行熱電偶(第7行一般不參與)和彎月面熱電偶之間溫差逆轉達到設定值,即發生粘鋼報警。

圖3　結晶器粘結漏鋼溫度關系

3　MBPS參數及算法

3.1MBPS主要參數設定

達涅利MBPS軟件算法中需要對粘結校準值(Sticking Check Value)、粘結變化極限值(Sticking Deviation Limit)、漏鋼變化極限值(BreakOut Deviation Limit)、檢測周期(Check Interval)、 粘結警告計數限制值(Sticking Warning Count Limit)粘結報警計數限制值(Sticking Alarm Count Limit )參數結合工藝進行設置 ，該部分參數決定了預報算法判斷的基準值。

3.2MBPS主要算法

3.2.1寬邊粘結

按照同時滿足以下兩個條件時，系統統計一個粘結計數：1)交叉點后溫度差大于粘結校準值(Sticking Check Value)；2)在交叉點后產生大于粘結校準值(Sticking Check Value)的前一個檢測周期內(Check Interval)液面溫度變化率大于設定粘結變化極限值(Sticking Deviation Limit)。

當在同一寬邊粘結計數大于粘結警告計數限制值時輸出一個警告；當在同一寬邊粘結計數大于粘結報警限制值時輸出一個報警；

3.2.2窄邊粘結

結晶器窄邊粘結漏鋼具體算法(如圖4所示)與寬邊相似，但不是單點比較，采用的是同一列前三排與其它排比較：

圖4　結晶器窄邊粘結漏鋼溫度關系

1)交叉點后溫度差大于10℃；

2)在交叉點后產生大于粘結校準值(Sticking Check Value)溫度差的前一個計算周期內液面溫度梯度值大于粘結偏差值。具體如下：

檢測比較每一列x從1變化到3，而y的變化從x+1到7(窄面最后一排)。

如果同一列中的相鄰的兩個熱電偶(y=x+1)同時滿足粘結的兩個條件，

如：(x=1；y=2)，(x=2；y=3)，(x=3；y=4)等等則生成警告；

如果這兩個條件是在同一列上兩個不相鄰的(y>x+1)熱電偶滿足條件，

如：(x=1；y=3)，(x=1；y=4)，(x=1；y=5)，(x=1；y=6)，(x=1；y=7)，(x=2；y=4)，(x=2；y=5)……等等則生成報警。

3.2.3熱點檢測

結晶器熱點比較如圖5所示，定義TC(ij)為i行j列熱電偶溫度。當此點溫度變化率大于漏鋼偏差值時即為1個熱點，當相鄰兩個點滿足熱點條件時發出漏鋼報警。

圖5　結晶器熱點比較

4　提高MBPS預報準確性

根據漏鋼預報算法可以看出，漏鋼預報系統運算各項因素中基礎檢測數據的準確與穩定尤為關鍵，其次漏鋼預報判定參數是否設置合理是提高準確性的重要調節手段，為此，我們根據現場實際從設備以及工藝入手主要做了以下改進，以提高檢測準確性。

(1)通過改變結晶器熱電偶結構，采用一體化帶補償導線熱電偶，熱電偶到接線盒中間無電氣接頭，熱電偶固定接頭前后用O型圈密封。改造后適應現場水汽環境，防止接頭處水汽聚集造成假數據，一體化改進后降低了故障率，提高了熱電偶在線壽命。

(2)將熱電偶接線盒從結晶器上方移到結晶器下方，加強接線盒密封性，通入壓縮空氣保持接線盒微正壓，防止水汽進入。防止了生產時接線盒與結晶器一起振動造成接線盒內接線松動，消除了檢測數據因振動產生的干擾性波動，將原1.6 mm2的鍍金插針改用大尺寸、耐疲勞的2.5 mm2的鍍金插針，并采用帶吹掃孔的電纜連接針套來固定接插件，有效地減少了插接件的松動、銹蝕現象。

(3)將現場接線盒至PLC的銅芯電纜連接線改為對應補償導線，直接連接至PLC，并優化了補償溫度程序，智能判斷環境溫度，避免數據異常造成測量數據誤差。根據漏鋼預報控制原理，重新優化了預報程序，取消1#機第7排，2#機第6排的熱電偶。減少了未起預報效果的熱電偶數量，減少了設備消耗，降低了故障率。

(4)自制了離線熱態熱電偶檢測裝置，通過標準化操作，對每一臺下線結晶器熱電偶檢測常溫以及沸水溫度兩點溫度，對溫度不穩定以及超差的予以更換，保證上線時溫度壞點不多于2個。

(5)根據歷史漏鋼數據，分析并提取交叉點前后各項預報設定值，并與鋼種、結晶器等工藝參數相結合，修訂預報參數；工藝人員根據不同結晶器的特性制定不同漏鋼預報參數，操作人員根據實際選擇修訂后對應預報判斷參數，通過數據的積累及改進，逐步提高了預報的準確性。

通過以上改進方法的實施應用，漣鋼210轉爐廠連鑄漏鋼預報系統準確率得到大幅度提升，配合操作人員的精心操作，典型粘結漏鋼事故已從改進前8～10次/年降至1次/年，極大地保證了生產的連續性，減少了損失。

5　結束語

(1)漏鋼預報系統是否能夠準確檢測,安裝在結晶器上的熱電偶是否能夠準確反映實際溫度是最為重要的基礎。

(2) 工藝技術人員是否能夠根據不同結晶器的特性及時優化、修改漏鋼預報參數是提高準確的重要保障。

(3) 嚴格的結晶器驗收標準和合理的操作制度是進一步提高準確率的保證。

2016-05-28

鄭鍵(1983—)，男，助理工程師

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