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兄弟菜鸟一只,昨天听交流,听说目前圆坯尚没有漏钢预报技术,所以想知道原因。恳请各位方家不吝赐教,多谢了。
俺也做了一下准备功课,在网上看了几篇文章学习了一下,好像目前板坯上漏钢预报用得比较多。
《连铸漏钢预报技术》
漏钢事故大致可分为:开浇漏钢、悬挂漏钢、裂纹漏钢、夹渣漏钢、切断漏钢、粘结漏钢。粘结漏钢各种漏钢事故中占比例约50%以上。
以上提到开浇漏钢、悬挂漏钢、切断漏钢等,按设计条件细心操作,均可杜绝。而粘结性漏钢起因较为复杂,往往反映热传递上,目前发展若干种漏钢预报技术中检测系统多侧重于这个方面。以下探讨几种检测方式及其工作原理
1 依据结晶器热传递值变化进行漏钢预报
1.1 影响结晶器热传递因素
结晶器热传递直接影响着铸坯表面质量,热传递不均匀则导致铸坯坯壳厚薄不均匀,极易产生拉漏。运用结晶器热传递变化进行漏钢预报,首先必须了解结晶器热传递情况。
铸坯与结晶器器壁间热传递直接受浇注参数变化影响。铸坯与结晶器器壁间气隙、结晶器保护渣温度特性、钢化学成分、浇注速度、结晶器振动频率、振幅大小、钢水过热度、结晶器倒锥度及浸入式水口堵塞等都会影响铸坯与结晶器器壁间热传递速度。特别是保护渣结晶温度和浇注速度对热传递影响呈线性关系。
1.2 依据结晶器热传递变化进行漏钢预报
检测结晶器热传递最为简单及直接方法是测量结晶器冷却水进水温度和出水温度间温度差,但这种方法常常产生误导。目前,广为使用是测量热传递量来进行漏钢预报,(1)式给出了结晶器表面单位时间内单位面积上热量传递关系式。其特点是以结晶器冷却水进出水温差、流速及侧面面积作为参变量,故可将结晶器每一个侧面分开来检测和控制。
QA=CρρwWΔT/A (1)
式中 QA——单位面积热传递量/kW.m-2
Cρ——水比热/kJ.(kg.℃)-1
ρw——水密度/kg.m-3
W——冷却水流量/m3.s-1
ΔT——冷却水进出结晶器温差/℃
A——结晶器侧面积/m2
单位面积热传递量QA可为操作者提供有效证据,使他们需要时采取正确行动(如减少或增大拉速、停浇等)。图1给出了运用热传递量进行漏钢预报例子。
(2)式给出了操作过程中铸坯与结晶器间最小热传递量。它以浇注速度为参变量,给定结晶器热量传递值后则可为操作者提供一个拉坯速度极限值。超过这个拉速,则不能形成足够厚坯壳,产生漏钢现象。图2表示了最小结晶器热传递量与拉速关系。
Qmin=F[αVc/60+CρΔTwρVc/120(w+t)] (2)
式中 Qmin——最小结晶器热传递量/kW.m-2
F——相关系数,据钢种及结晶器断面而定
a——由先前拉漏分析推导出常数,a=110.78
Vc——浇注速度/m.min-1
Cρ——钢比热/0.19kJ.(kg.℃)-1
ΔT——液钢过热/℃
w——结晶器宽/m
t——结晶器厚/m
ρ——钢液密度/kg.m-1
2 监测摩擦力进行漏钢预报
结晶器器壁与铸坯之间润滑不足而产生较大摩擦力,这种摩擦力主要受操作参数影响如:保护渣粘度、钢种、结晶器倒锥度、拉速、钢水纯净度、过热度、结晶器振频及钢水弯月面控制等。摩擦力较大时势必造成铸坯与结晶器间有较强附着力使他们产生粘结性焊合。较轻微粘结操作者处理即可使铸流恢复正常生产,但它对铸坯表面质量却有一定影响;而粘结严重时则会导致粘结性漏钢。
防止摩擦力而引起粘结性漏钢,就须对摩擦力进行监测。目前常用方法是结晶器上安装加速计和测力计或振动装置上安装变形测定器来检测摩擦力。
2.1 安装加速计进行漏钢预报
现常用加速计是一种简称为ML TEKTOR结晶器润滑探测器。它监测摩擦力原理是用一个压电应变仪直接接触结晶器器壁,结晶器机械振动这个加速计转换为不连续电脉冲,这些电信号轮流被数据采集系统进行收集,这些由加速计产生信号则直接与摩擦力相关,计算机数据处理,则可知结晶器与铸坯间摩擦力大小, 判断铸流情况。
2.2 安装测力计进行漏钢预报
应用测力监测结晶器与铸坯间摩擦力原理是首先测出结晶器空载和稳定生产状态下各点振动力,即知空载和正常生产时各点摩擦力,而总摩擦力即为各点摩擦力之和。已知了空载时和生产状态下摩擦力,再考虑一些附加因素(如灵敏度等)后,则可推算出漏钢极值为多少,一旦实际值超过这个值,就随时可能发生漏钢事故。此种方法虽简单,但精确度不太高,生产中常出现误报。近年来计算机数据处理技术应用,增大了摩擦力漏钢预报可靠性,但其误报率仍可高达20%左右。
2.3 安装变形测定器进行漏钢预报
变形测定器直接安装结晶器振动装置轴上,它是一个传感器和一些辅助系统将振动装置振动波形测量显示出来,与稳定状态进行比较,进行检漏预报。3 用热电偶测温进行漏钢预报
70年代连铸广泛发展,计算机数据处理技术应用于收集和分析温度数据后,使温度热电偶进行温度监测而实现漏钢预报成为可能。
其工作原理是结晶器器壁上一点或多点安装热电偶,热电偶测量温度值传递到计算机处理系统,超过规定值则显示报警。热电偶监测法优点是可以实时测量,实时报警,操作者采取有效措施,防止漏钢。
弯月面附近靠近结晶器器壁部位,有一处铸坯薄坯壳成坯过程与结晶器器壁粘结,拉坯过程中将裂开,则钢液就流出与结晶器产生直接接触,生成新坯壳。这个新坯壳又如上所述被向上振动和向下拉矫力而破坏,又产生新薄坯壳。这种薄坯壳不断形成和破坏,每一次破坏似乎产生一种称为假性弯月面,而这个液面又常常结晶器向下移动,当温度传感器时引起传感器所感应温度显著升高。而裂开铸坯上部分又未向下移动,渐渐厚度增大,并不断向下延伸,当传到传感器时,传感器显示出结晶器温度迅速降低,这种温度一起一落则显示出漏钢即将发生。当操作者观察到计算机显示屏上显示出如图5下方所示曲线时,裂开部位未达到结晶器出口之前若及时采取措施(如控制拉速等),就可避免漏钢。
用热电偶测量温度进行检漏预报,其优点是准确率相其它方法而言较高,误报相对较小。
以上是如今较为常用三种漏钢预报方法,它们都各有优点。三种方法应用,各国也各有偏好。热电偶测量温度进行漏钢预报准确率相对较高,目前,新上漏钢预报系统主要以热电偶漏钢预报为主。 漏钢预报系统的组成和工作原理
漏钢预报系统主要由两部分组成:检测系统与控制系统。检测系统包括热电偶矩阵、热电偶模块、总线通信网络、PLC等,主要负责采集实时数据(温度、拉速、液位等);控制系统包括数据分析处理单元、操作箱、PLC等,主要负责对数据进行分析,输出分析结果,并通过控制拉速达到消除漏钢隐患的目的。
漏钢预报系统的特点主要表现在数据分析处理的算法与优化的方法上,因各研究方向不同而存在差异。目前国内外普通采用的是基于逻辑分析的漏钢预报模型,这种模型在很大程度上依赖于现场具体的设备和工艺条件,预报数学模型中各种参数的最佳值是根据系统投入运行前对现场测试后确定的。因此,这种最佳值无法适应实际生产中的变化因素,如改变钢种后,其参数值必须重新进行测试后才能达到最佳效果。结果是减少了漏报率而导致了高误报率的出现,而降低误报率又会引起漏报的增加。镭目公司的RAMON漏钢预报系统采用了最新的神经网络模型进行漏钢分析。神经网络分析系统具有自学习、自调整能力,即通过一定的学习规则学习新的报警样本,并具有记忆功能,故整个系统可以根据自身学习获得的知识对漏钢征兆做出准确的判断,能更好地适应现场不同的生产条件及工艺参数。
工作原理:在正常浇钢情况下,所采集热电偶的温度应该是这样一种规律:
(1)同排热电偶温度基本一致;
(2)同列热电偶温度呈线性递减趋势;
(3)单点温度变化基本稳定在某一范围内。漏钢判断主要依据是温度矩阵。
分析方法有很多种,大致可归纳为下面三种判断方式:
(1)点判断法。漏钢预报系统根据采集到的温度,综合钢种、拉速、保护渣等因素,依次扫描所有的温度采集点,如果某一个点的温度变化连续超过设定值,即触发报警。这种判断方式快速,灵敏度高,但容易因为热电偶突发异常而导致误报。
(2)线判断法。线判断法建立在点判断的基础上,增加了多个点的判断,一般以同列相邻的点为一个判断单元。漏钢系统按照设定点数进行扫描,根据同列温度线性递减的特性进行漏钢判断。如果在同列中出现结晶器下部热电偶的温度高于上部热电偶的温度,并且超过设定值,即触发报警。线判断法能有效屏蔽在开浇与停浇时的误报现象,与点判断法相比,增加了判断条件,灵敏度相对降低。
(3)面判断法。面判断法是线判断法的横向扩展,根据黏结性漏钢的特性,在黏结处,温度会横向扩散,故在线判断的基础上,增加了同排温度变化的判断条件。这种判断方式较全面,基本能避免误报漏报。 |
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