论文部分内容阅读
【摘 要】在钢铁生产过程中，连续铸钢占据重要地位，直接影响钢铁的品质。在连铸中，结晶器钢水液位高度的控制又需要很高的精度。因此，连铸生产中的液位检测系统就成为了重中之重。结晶器钢水液面检测系统常用的方式有4种：射源型、涡流型、红外型、电磁型，我公司第二炼轧厂1#板坯连铸机投产时采用的是射源型，经过7年的生产应用，现已不适合实际生产需要，因此对其进行了换型系统改造。
【关键词】连铸/钢水液位检测； 电涡流传感器
一、安钢1#板坯连铸机液面控制系统改造原因
安钢第二炼轧厂1#板坯连铸机，弧形半径6.67m，铸坯厚度150mm，宽度1600～3250mm，主要部件及關键技术从德国西马克引进，采用多种先进技术，设计年产板坯116万吨，于2005年8月29日投产。结晶器液面检测原采用上海伯托公司的Co60射源型液面检测系统，2005年投用，前三年性能稳定，2008年以后，每年出现1～2次故障，特别是11年以来，因故障导致3次断浇，其中探测棒损坏是其主要原因；吊装结晶器时射源需专人穿防护服后抬运，另外，射源半衰期为5.5年，现已使用7年（其寿命为8年），寿命将到，放射剂量降低是其故障频发的另一个原因，因此急需更新液面检测系统。
二、1#板坯连铸机液面控制系统改造选型方案
从工艺质量要求出发，1#机液面检查必须满足检测精度高，能长期稳定运行的要求。我们对国内结晶器使用液面检测情况做了调查，目前我国板坯连铸机钢水液面控制系统90%以上都采用涡流型钢水液面检测（湖南镭目公司生产），国外使用射线法的较多，还有一部分使用电磁涡流法（如我公司一炼轧）。射线法（目前1#机形式），更新采购Co60射源价格昂贵，需40多万元，且采购、报废保管手续麻烦，而且探测棒维护维修不便，价格昂贵；电磁涡流法因其传感器安装在结晶器铜板上，维修不便，且传感器价格昂贵，需四、五十万元，国内很少采用；而涡流型钢水液面检测价格相对较低，改造费用约需18万元，并且在不发生溢钢情况下，可长期使用，若出现故障，可立即更换修复继续使用，而射线法必须浇次结束后，才能修复。鉴于1#机射源寿命即将到期，为不影响正常生产，通过综合性能对比分析，涡流型钢水液位检测实用化进展很快，具有反应速度快，测量精度高，不需特殊安全防护，安装维护方便，价格低廉等显著优点，因此决定改造设计采用镭目公司的涡流型钢水液位控制仪。
三、镭目涡流系统与原系统结合优化
液面检测系统类型确定后，开展设备布置方案优化设计。镭目涡流塞棒数控系统的原理是把处理的液面信号送给中央处理机PLC，PLC根据实际液面和设定液面比较，综合实际拉速和塞棒开口度，来适当调整塞棒的开口度，控制钢水的流量，从而保证结晶器内钢水液面的稳定。实现恒拉速定液面连铸自动控制，保证了钢坯的质量。我们原来MLC液面控制使用的是西马克公司的TCS系统，因此要求利用现有硬件设备通过接收涡流主机传输的电流信号与液面控制系统更好的结合在一起。二炼轧板坯连铸TCS系统按硬件主要分为两个部分：（1）一个上位机工程师站，主要负责编程与人机界面的控制。（2）五个工业PC，基于VXWORKS操作系统，内部安装有各种模拟量输入输出模板，和各种通讯模板。TCS1负责HTL，MLC，HMO，的控制。TCS2负责HAS的2到5段，的控制。TCS3负责HAS的6到8 段的控制。BPS负责结晶器的漏钢预报。HASTEST负责扇形段辊缝离线标定。上位机和工业PC之间遵循IPC通讯协议。
四、系统安装调试及结果
我们首先进行了传感器安装作业，为避免外部信号的干扰，我们在安装传感器时把初级与次级电缆单独穿保护钢管，把初级与次级的屏蔽线现场接地，并根据现场环境进行路径优化把电缆长度保证在50米以内。为保证传感器不跟随结晶器振动而抖动，因此设计了中包车固定架，把传感器固定安装在上面，使传感器保持距离左侧（右侧）150毫米，前后位置对应在中间位置，进行测算后并保证安装位置传感器距底部距离钢水液面75毫米左右，并且接氮气进行冷却保证压力不小于0.3MP。
传感器安装检查后进行校线，并且开机检查二次仪表工作正常，传感器工作正常，这些检查完成后观察二次表N及NP变化情况调零。根据厂家经验我们将N及NP全部调到30以下，然后把手动调零及自动调零都进行了检查，随后进行了刻度标定，冷试完成后我们进行了热试，跟踪。在跟踪过程中做了相应记录，在热试过程中出现了一些问题，如液面波动较大，我们重新进行了刻度，在跟踪过程中发现现场操作人员没按要求把传感器冷却气体气压达到0.3MP以上。在随后的热试中，我们发现传感器冷却是非常重要的一项要求，因为天气原因，我们把冷却气体压力调整到0.4MP。
涡流检测法结晶器液面自动控制系统于2012年4月在安钢第2炼轧厂连铸机生产中投入使用，与中间包塞棒位置的设定值相比，塞棒位置的实际值在允许振幅内波动，随机振幅偏离度为1.4%，完全满足技术要求。从液面控制效果来看，结晶器液位实际值围绕液位设定值波动，波动幅度为±1mm。实践证明，这次改造使结晶器液位控制系统的更加合理完善，为连铸自动浇注奠定了基础。
【关键词】连铸/钢水液位检测； 电涡流传感器
一、安钢1#板坯连铸机液面控制系统改造原因
安钢第二炼轧厂1#板坯连铸机，弧形半径6.67m，铸坯厚度150mm，宽度1600～3250mm，主要部件及關键技术从德国西马克引进，采用多种先进技术，设计年产板坯116万吨，于2005年8月29日投产。结晶器液面检测原采用上海伯托公司的Co60射源型液面检测系统，2005年投用，前三年性能稳定，2008年以后，每年出现1～2次故障，特别是11年以来，因故障导致3次断浇，其中探测棒损坏是其主要原因；吊装结晶器时射源需专人穿防护服后抬运，另外，射源半衰期为5.5年，现已使用7年（其寿命为8年），寿命将到，放射剂量降低是其故障频发的另一个原因，因此急需更新液面检测系统。
二、1#板坯连铸机液面控制系统改造选型方案
从工艺质量要求出发，1#机液面检查必须满足检测精度高，能长期稳定运行的要求。我们对国内结晶器使用液面检测情况做了调查，目前我国板坯连铸机钢水液面控制系统90%以上都采用涡流型钢水液面检测（湖南镭目公司生产），国外使用射线法的较多，还有一部分使用电磁涡流法（如我公司一炼轧）。射线法（目前1#机形式），更新采购Co60射源价格昂贵，需40多万元，且采购、报废保管手续麻烦，而且探测棒维护维修不便，价格昂贵；电磁涡流法因其传感器安装在结晶器铜板上，维修不便，且传感器价格昂贵，需四、五十万元，国内很少采用；而涡流型钢水液面检测价格相对较低，改造费用约需18万元，并且在不发生溢钢情况下，可长期使用，若出现故障，可立即更换修复继续使用，而射线法必须浇次结束后，才能修复。鉴于1#机射源寿命即将到期，为不影响正常生产，通过综合性能对比分析，涡流型钢水液位检测实用化进展很快，具有反应速度快，测量精度高，不需特殊安全防护，安装维护方便，价格低廉等显著优点，因此决定改造设计采用镭目公司的涡流型钢水液位控制仪。
三、镭目涡流系统与原系统结合优化
液面检测系统类型确定后，开展设备布置方案优化设计。镭目涡流塞棒数控系统的原理是把处理的液面信号送给中央处理机PLC，PLC根据实际液面和设定液面比较，综合实际拉速和塞棒开口度，来适当调整塞棒的开口度，控制钢水的流量，从而保证结晶器内钢水液面的稳定。实现恒拉速定液面连铸自动控制，保证了钢坯的质量。我们原来MLC液面控制使用的是西马克公司的TCS系统，因此要求利用现有硬件设备通过接收涡流主机传输的电流信号与液面控制系统更好的结合在一起。二炼轧板坯连铸TCS系统按硬件主要分为两个部分：（1）一个上位机工程师站，主要负责编程与人机界面的控制。（2）五个工业PC，基于VXWORKS操作系统，内部安装有各种模拟量输入输出模板，和各种通讯模板。TCS1负责HTL，MLC，HMO，的控制。TCS2负责HAS的2到5段，的控制。TCS3负责HAS的6到8 段的控制。BPS负责结晶器的漏钢预报。HASTEST负责扇形段辊缝离线标定。上位机和工业PC之间遵循IPC通讯协议。
四、系统安装调试及结果
我们首先进行了传感器安装作业，为避免外部信号的干扰，我们在安装传感器时把初级与次级电缆单独穿保护钢管，把初级与次级的屏蔽线现场接地，并根据现场环境进行路径优化把电缆长度保证在50米以内。为保证传感器不跟随结晶器振动而抖动，因此设计了中包车固定架，把传感器固定安装在上面，使传感器保持距离左侧（右侧）150毫米，前后位置对应在中间位置，进行测算后并保证安装位置传感器距底部距离钢水液面75毫米左右，并且接氮气进行冷却保证压力不小于0.3MP。
传感器安装检查后进行校线，并且开机检查二次仪表工作正常，传感器工作正常，这些检查完成后观察二次表N及NP变化情况调零。根据厂家经验我们将N及NP全部调到30以下，然后把手动调零及自动调零都进行了检查，随后进行了刻度标定，冷试完成后我们进行了热试，跟踪。在跟踪过程中做了相应记录，在热试过程中出现了一些问题，如液面波动较大，我们重新进行了刻度，在跟踪过程中发现现场操作人员没按要求把传感器冷却气体气压达到0.3MP以上。在随后的热试中，我们发现传感器冷却是非常重要的一项要求，因为天气原因，我们把冷却气体压力调整到0.4MP。
涡流检测法结晶器液面自动控制系统于2012年4月在安钢第2炼轧厂连铸机生产中投入使用，与中间包塞棒位置的设定值相比，塞棒位置的实际值在允许振幅内波动，随机振幅偏离度为1.4%，完全满足技术要求。从液面控制效果来看，结晶器液位实际值围绕液位设定值波动，波动幅度为±1mm。实践证明，这次改造使结晶器液位控制系统的更加合理完善，为连铸自动浇注奠定了基础。