连铸钢包下渣检测与控制系统的研制与应用

　　在连铸的生产过程中，当钢包浇注即将结束时，浮于钢水表面的钢渣因漩涡作用而混着钢水经长水口流进中间包。过量的钢渣不仅会降低钢水的纯净度，影响钢坯质量，甚至导致拉漏事故，而且会影响钢水流动及减少中间包连浇炉数，同时还会加速中间包耐火材料的腐蚀，缩短其使用寿命，影响连铸生产的进行。

　　为了提高中间包钢水的纯净度, 改善铸坯质量，减少钢包中残钢量，延长中间包耐材寿命，增加连浇炉数等，均有必要对连铸钢包浇注后期进行下渣自动检测与控制。目前，比较成熟的产品主要采用电磁线圈检测法。这种方法把传感器置于高温的钢水附近，需要频繁更换传感器，这样产品的使用和维护成本较高，同时这种方法需要对全部钢包或中间包等设备进行局部的改造，费用高昂。

　　本系统采用振动检测原理，传感器安装在操纵杆上，离钢水较远，环境温度不高，对设备的改动很少，安装、使用和维护方便，投资和使用成本低。

　　1.系统的基本组成及下渣检测原理

　　如图1所示为连铸钢包下渣检测与控制系统结构原理图，整个系统主要由安装在机械臂上的振动传感器、控制箱、控制柜，以及报警指示灯等组成。

　　图1 系统结构原理图

　　钢水从钢包通过滑动水口、长水口流入中间包过程中，滑动水口是管路中的收缩部位，当钢水从滑动水口流入长水口时会产生瞬变过程，从而引起长水口和与之相连的机械臂产生较强的振动。流过管道的介质不同，引起管道的振动特征也不同。

　　在钢包出渣以前，流过长水口的是纯净的钢水，而钢包在浇铸快结束时，流过长水口的是钢水与钢渣的混合物。由于钢渣与钢水相比，比重轻，熔点高，粘度大，纯净钢水引起长水口振动的特征和钢水与钢渣混合物引起长水口振动的特征具有差别。本系统就是利用这种振动特征的差别来进行下渣检测的。

　　系统整个工作过程如图2所示：振动由长水口产生，经过机械臂传递到传感器，由传感器检测得到，并经过放大、滤波等预处理，然后由采集卡采样、A/D转换成数字信号送入计算机，进行分析处理、特征提取和模式识别。当有钢渣时系统自动优化关闭滑动水口，同时发出报警指示信号。

　　图2 系统处理过程

　　2.系统的关键技术及特点：

　　本系统的核心是对振动信号的分析和处理，要能及时准确判断是否下渣，并从中提取出钢渣流过长水口时的振动特征参数。连铸浇注过程中的情况是比较复杂的，系统的关键技术主要有：