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　　摘要：本文详细叙述了钢包下渣自动监测系统的控制原理，以及钢包下渣自动监测系统在宣钢炼钢厂的应用。钢包下渣自动监测系统对减少中间包渣量 、提高中间包寿命、减少水口堵塞、提高连铸炉数、提高连铸坯质量等所起的重要作用。

　　关键词：钢包下渣  水口堵塞  连铸炉数

　　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
　
　　宣钢炼钢厂为了提高产品质量，对浇注进行保护，使钢水在从大包进入到中间包的过程中，始终处于长水口保护套管的保护状态。在一包钢水的浇注末期，浮在钢水表面的钢渣会逐渐流入中间包，过多的中间包钢渣会使钢水的洁净度降低，加快中间包衬的侵蚀，降低连浇炉数，影响铸坯质量和连铸生产过程，严重时会导致拉漏事故。因此，在浇注末期对钢水下渣进行监测和控制。

　　1 VSD2000连铸钢包下渣自动监测系统检测原理

　　VSD2000连铸钢包下渣自动监测系统通过感受机械操作臂的振动来检测连铸过程中的下渣。在钢水浇注过程中，钢水流经长水口注入中间包时，钢水冲击长水口壁引起用来支撑长水口的机械操作臂振动。由于钢渣比重不到钢水比重的一半，浮在钢水表面，在一包钢水即将浇注完毕时，钢渣才出现，此时由于钢渣轻，粘度大，流动性也差，钢水与钢渣的混流对长水口壁的冲击作用力与纯钢水的冲击作用力存较大的差异。因此本系统主要通过测量分析机械操作臂的振动差异监测连铸钢包的下渣。

　　在获得的操作臂振动信号中，包括了一些与信号特征无关的信号。在对数据进行预处理时通过抗混频以及软件滤波的方法滤除某些干扰信号的影响，实现对钢水振动信号的有效利用，准确检测下渣。

　　本系统引入了一种基于矢量量化（VQ）技术的钢水下渣检测方法。对钢水连铸下渣过程进行了研究，根据连铸过程中钢水、钢渣产生的振动差异，确定了把振动信号作为主要检测信号的实施方案。利用振动传感器，搭建了远离钢水的控制系统，解决了钢渣监测的传感器易耗问题。通过VQ技术对经过预处理的实时信号进行信号特征提取、码本训练，来判断钢水状态，实现连铸下渣的自动控制。

　　2 系统总体结构

　　VSD2000连铸钢包下渣自动监测系统的标准配置由系统控制柜（ MCU ） 、前端控制单元（ FCU ） 、中间包液面自动控制单元（ACMU）、传感器及其前级调理放大模块、下渣报警喇叭、下渣报警等和按钮控制盒等组成，如图 2-1 系统总体结构图所示。

　　2.1 系统控制柜（ MCU ）

　　系统控制柜（ MCU ）是系统的核心，其集成了处理控制单元（PCU）、电源管理单元（ PMU ） 、系统告警单元（ SAU ） 、电器控制单元（ECU）、以及工控机。振动信号通过安装在操作杆中部的传感器经前级调理放大模块连入系统控制柜的电器控制单元，并经处理后输出至工控机进行运算分析。PCU （处理控制单元）主要对传感器SVD801的信号、大包重量信号、中包重量信号、水口开关信号、现场按钮信号进行预处理，输出大包水口开关信号、报警灯、喇叭信号给FCU，并且PCU把预处理过的传感器信息、预处理过的中间包/大包的重量信息、预处理过的其他开关量控制信息上传给工控机。另外，工控机下传给PCU报警、水口开关等控制信息。PMU （电源管理单元）为MCU机框中的其他模块以及前端控制单元（FCU）提供电源。其额定输入交流220V,50～60HZ，额定输入电流<2A，并具有电源工作/异常显示功能。ECU （电气控制单元）是系统电气控制以及电缆连接。SAU （系统告警单元）收集系统告警信息，并在前面板显示。告警信息包括电源状态、风扇工作状态、MCU机框内部温度等。

　　2.2 前端控制单元（ FCU ）

　　系统检测出的下渣信号由系统控制柜输出至前端控制单元，再控制报警喇叭及报警灯工作。前端控制单元是现场的主要控制部件，现场模块都直接连接到FCU上。FCU的主要完成大包浇注过程计时、现场信号的接入及前级处理、控制现场报警系统、控制水口开关信号等。

　　2.3 中间包液面自动控制单元（ACMU）

　　中间包液面自动控制单元是本系统的辅助模块，与下渣检测系统互联，自动控制大包水口开度，使中间包液面稳定在合理的水平。当中间包液面在合理的水平时，现场工人可以通过水口阀操作按钮盒启动中间包液面自动控制系统，此后中间包液面便维持在启动自动控制时刻的液面水平，直到系统检测到下渣。当系统检测到下渣并发出声光警报后，中间包液面自动控制单元可自动关闭中间包水口，或者由工人人工关闭。

　　3 系统SDMS软件

　　该系统所用软件包括实时监测软件（SDMS）、数据回放软件（RVMS）和中心控制室监测软件（CRMS）。实时监测软件（SDMS）是VSD2000连铸钢包下渣自动监测系统的主运行软件，安装在MCU控制柜中的工控机上，其主要功能是能够控制系统开始/停止、开始下渣监测、钢水流动状态图谱、下渣报警指示、系统参数设置、系统运行环境报警、保存实时数据以供数据回放软件（RVMS）回放分析等。RVMS（数据回放软件）是系统标配的辅助分析软件。用户可以通过该软件查询系统历史运行数据。中心控制室监测软件（CRMS）安装在用户中心控制室的服务器上，以便用户中心控制室监控现场钢包下渣状况。其主要作用是自动注册/注销最多16个条连铸生产线的目标系统、实时显示当前目标系统的钢水流动状态图谱和显示目标系统运行状态。

　　4 系统配置

　　根据我厂实际情况，选择如下设备：

　　（1）传感器（SVD801）

　　对应操作杆直径（mm）：120～150

　　外形尺寸长（mm）×宽（mm）×高（mm）：200×100×80

　　重量 （kg）：5

　　（2）信号灯

　　子灯个数：5 个

　　尺寸：φ80×800mm

　　额定电压：24V

　　额定功率：5w

　　（3）报警喇叭

　　尺寸：80mm×80mm×80mm（高×宽×厚）

　　额定电压：24V

　　额定功率：50w

　　5 效果收益

　　通过钢包下渣自动监测系统的应用一方面有效降低中间包渣厚，防止钢水二次氧化，从而提高连铸中间坯质量，尤其是提高钢包更换期间的过渡坯质量。另一方面提高中间包使用寿命。钢包下渣量降低，中间包渣量得到有效控制，从而使钢渣对中间包耐火材料的侵蚀减少，钢包滑动水口的扩径减小，滑板和下水口的使用寿命提高。总之提高了钢坯的产量，保证了钢坯的质量。