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　　摘要：本文詳細(xì)敘述了鋼包下渣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的控制原理，以及鋼包下渣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在宣鋼煉鋼廠的應(yīng)用。鋼包下渣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)減少中間包渣量 、提高中間包壽命、減少水口堵塞、提高連鑄爐數(shù)、提高連鑄坯質(zhì)量等所起的重要作用。

　　關(guān)鍵詞：鋼包下渣  水口堵塞  連鑄爐數(shù)

　　Abstract:This article elaborates ladle slag automatic monitoring system of control principles, and ladle slag automatic monitoring system in the application of the Xuanhua steelworks. Ladle slag automatic monitoring system to reduce the amount of intermediate package residue And improve the life, reduce tundish nozzle clogging, increasing the number of continuous casting furnace, enhance quality etc billet plays an important role.

　　Keywords: Ladle slag ；  Nozzle clogging

　　0引言
　
　　宣鋼煉鋼廠為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)澆注進(jìn)行保護(hù)，使鋼水在從大包進(jìn)入到中間包的過程中，始終處于長(zhǎng)水口保護(hù)套管的保護(hù)狀態(tài)。在一包鋼水的澆注末期，浮在鋼水表面的鋼渣會(huì)逐漸流入中間包，過多的中間包鋼渣會(huì)使鋼水的潔凈度降低，加快中間包襯的侵蝕，降低連澆爐數(shù)，影響鑄坯質(zhì)量和連鑄生產(chǎn)過程，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致拉漏事故。因此，在澆注末期對(duì)鋼水下渣進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

　　1 VSD2000連鑄鋼包下渣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)原理

　　VSD2000連鑄鋼包下渣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過感受機(jī)械操作臂的振動(dòng)來檢測(cè)連鑄過程中的下渣。在鋼水澆注過程中，鋼水流經(jīng)長(zhǎng)水口注入中間包時(shí)，鋼水沖擊長(zhǎng)水口壁引起用來支撐長(zhǎng)水口的機(jī)械操作臂振動(dòng)。由于鋼渣比重不到鋼水比重的一半，浮在鋼水表面，在一包鋼水即將澆注完畢時(shí)，鋼渣才出現(xiàn)，此時(shí)由于鋼渣輕，粘度大，流動(dòng)性也差，鋼水與鋼渣的混流對(duì)長(zhǎng)水口壁的沖擊作用力與純鋼水的沖擊作用力存較大的差異。因此本系統(tǒng)主要通過測(cè)量分析機(jī)械操作臂的振動(dòng)差異監(jiān)測(cè)連鑄鋼包的下渣。

　　在獲得的操作臂振動(dòng)信號(hào)中，包括了一些與信號(hào)特征無關(guān)的信號(hào)。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理時(shí)通過抗混頻以及軟件濾波的方法濾除某些干擾信號(hào)的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼水振動(dòng)信號(hào)的有效利用，準(zhǔn)確檢測(cè)下渣。

　　本系統(tǒng)引入了一種基于矢量量化（VQ）技術(shù)的鋼水下渣檢測(cè)方法。對(duì)鋼水連鑄下渣過程進(jìn)行了研究，根據(jù)連鑄過程中鋼水、鋼渣產(chǎn)生的振動(dòng)差異，確定了把振動(dòng)信號(hào)作為主要檢測(cè)信號(hào)的實(shí)施方案。利用振動(dòng)傳感器，搭建了遠(yuǎn)離鋼水的控制系統(tǒng)，解決了鋼渣監(jiān)測(cè)的傳感器易耗問題。通過VQ技術(shù)對(duì)經(jīng)過預(yù)處理的實(shí)時(shí)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)特征提取、碼本訓(xùn)練，來判斷鋼水狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)連鑄下渣的自動(dòng)控制。

　　2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　VSD2000連鑄鋼包下渣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置由系統(tǒng)控制柜（ MCU ） 、前端控制單元（ FCU ） 、中間包液面自動(dòng)控制單元（ACMU）、傳感器及其前級(jí)調(diào)理放大模塊、下渣報(bào)警喇叭、下渣報(bào)警等和按鈕控制盒等組成，如圖 2-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖所示。

　　2.1 系統(tǒng)控制柜（ MCU ）

　　系統(tǒng)控制柜（ MCU ）是系統(tǒng)的核心，其集成了處理控制單元（PCU）、電源管理單元（ PMU ） 、系統(tǒng)告警單元（ SAU ） 、電器控制單元（ECU）、以及工控機(jī)。振動(dòng)信號(hào)通過安裝在操作桿中部的傳感器經(jīng)前級(jí)調(diào)理放大模塊連入系統(tǒng)控制柜的電器控制單元，并經(jīng)處理后輸出至工控機(jī)進(jìn)行運(yùn)算分析。PCU （處理控制單元）主要對(duì)傳感器SVD801的信號(hào)、大包重量信號(hào)、中包重量信號(hào)、水口開關(guān)信號(hào)、現(xiàn)場(chǎng)按鈕信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，輸出大包水口開關(guān)信號(hào)、報(bào)警燈、喇叭信號(hào)給FCU，并且PCU把預(yù)處理過的傳感器信息、預(yù)處理過的中間包/大包的重量信息、預(yù)處理過的其他開關(guān)量控制信息上傳給工控機(jī)。另外，工控機(jī)下傳給PCU報(bào)警、水口開關(guān)等控制信息。PMU （電源管理單元）為MCU機(jī)框中的其他模塊以及前端控制單元（FCU）提供電源。其額定輸入交流220V,50～60HZ，額定輸入電流<2A，并具有電源工作/異常顯示功能。ECU （電氣控制單元）是系統(tǒng)電氣控制以及電纜連接。SAU （系統(tǒng)告警單元）收集系統(tǒng)告警信息，并在前面板顯示。告警信息包括電源狀態(tài)、風(fēng)扇工作狀態(tài)、MCU機(jī)框內(nèi)部溫度等。

　　2.2 前端控制單元（ FCU ）

　　系統(tǒng)檢測(cè)出的下渣信號(hào)由系統(tǒng)控制柜輸出至前端控制單元，再控制報(bào)警喇叭及報(bào)警燈工作。前端控制單元是現(xiàn)場(chǎng)的主要控制部件，現(xiàn)場(chǎng)模塊都直接連接到FCU上。FCU的主要完成大包澆注過程計(jì)時(shí)、現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的接入及前級(jí)處理、控制現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警系統(tǒng)、控制水口開關(guān)信號(hào)等。

　　2.3 中間包液面自動(dòng)控制單元（ACMU）

　　中間包液面自動(dòng)控制單元是本系統(tǒng)的輔助模塊，與下渣檢測(cè)系統(tǒng)互聯(lián)，自動(dòng)控制大包水口開度，使中間包液面穩(wěn)定在合理的水平。當(dāng)中間包液面在合理的水平時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工人可以通過水口閥操作按鈕盒啟動(dòng)中間包液面自動(dòng)控制系統(tǒng)，此后中間包液面便維持在啟動(dòng)自動(dòng)控制時(shí)刻的液面水平，直到系統(tǒng)檢測(cè)到下渣。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到下渣并發(fā)出聲光警報(bào)后，中間包液面自動(dòng)控制單元可自動(dòng)關(guān)閉中間包水口，或者由工人人工關(guān)閉。

　　3 系統(tǒng)SDMS軟件

　　該系統(tǒng)所用軟件包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件（SDMS）、數(shù)據(jù)回放軟件（RVMS）和中心控制室監(jiān)測(cè)軟件（CRMS）。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件（SDMS）是VSD2000連鑄鋼包下渣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主運(yùn)行軟件，安裝在MCU控制柜中的工控機(jī)上，其主要功能是能夠控制系統(tǒng)開始/停止、開始下渣監(jiān)測(cè)、鋼水流動(dòng)狀態(tài)圖譜、下渣報(bào)警指示、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境報(bào)警、保存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以供數(shù)據(jù)回放軟件（RVMS）回放分析等。RVMS（數(shù)據(jù)回放軟件）是系統(tǒng)標(biāo)配的輔助分析軟件。用戶可以通過該軟件查詢系統(tǒng)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)。中心控制室監(jiān)測(cè)軟件（CRMS）安裝在用戶中心控制室的服務(wù)器上，以便用戶中心控制室監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)鋼包下渣狀況。其主要作用是自動(dòng)注冊(cè)/注銷最多16個(gè)條連鑄生產(chǎn)線的目標(biāo)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前目標(biāo)系統(tǒng)的鋼水流動(dòng)狀態(tài)圖譜和顯示目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

　　4 系統(tǒng)配置

　　根據(jù)我廠實(shí)際情況，選擇如下設(shè)備：

　　（1）傳感器（SVD801）

　　對(duì)應(yīng)操作桿直徑（mm）：120～150

　　外形尺寸長(zhǎng)（mm）×寬（mm）×高（mm）：200×100×80

　　重量 （kg）：5

　　（2）信號(hào)燈

　　子燈個(gè)數(shù)：5 個(gè)

　　尺寸：φ80×800mm

　　額定電壓：24V

　　額定功率：5w

　　（3）報(bào)警喇叭

　　尺寸：80mm×80mm×80mm（高×寬×厚）

　　額定電壓：24V

　　額定功率：50w

　　5 效果收益

　　通過鋼包下渣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用一方面有效降低中間包渣厚，防止鋼水二次氧化，從而提高連鑄中間坯質(zhì)量，尤其是提高鋼包更換期間的過渡坯質(zhì)量。另一方面提高中間包使用壽命。鋼包下渣量降低，中間包渣量得到有效控制，從而使鋼渣對(duì)中間包耐火材料的侵蝕減少，鋼包滑動(dòng)水口的擴(kuò)徑減小，滑板和下水口的使用壽命提高。總之提高了鋼坯的產(chǎn)量，保證了鋼坯的質(zhì)量。