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　　摘要：本文詳細敘述了鋼包下渣自動監(jiān)測系統(tǒng)的控制原理，以及鋼包下渣自動監(jiān)測系統(tǒng)在宣鋼煉鋼廠的應用。鋼包下渣自動監(jiān)測系統(tǒng)對減少中間包渣量 、提高中間包壽命、減少水口堵塞、提高連鑄爐數(shù)、提高連鑄坯質量等所起的重要作用。

　　關鍵詞：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)品質量，對澆注進行保護，使鋼水在從大包進入到中間包的過程中，始終處于長水口保護套管的保護狀態(tài)。在一包鋼水的澆注末期，浮在鋼水表面的鋼渣會逐漸流入中間包，過多的中間包鋼渣會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)，影響鑄坯質量和連鑄生產(chǎn)過程，嚴重時會導致拉漏事故。因此，在澆注末期對鋼水下渣進行監(jiān)測和控制。

　　1 VSD2000連鑄鋼包下渣自動監(jiān)測系統(tǒng)檢測原理

　　VSD2000連鑄鋼包下渣自動監(jiān)測系統(tǒng)通過感受機械操作臂的振動來檢測連鑄過程中的下渣。在鋼水澆注過程中，鋼水流經(jīng)長水口注入中間包時，鋼水沖擊長水口壁引起用來支撐長水口的機械操作臂振動。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，鋼渣才出現(xiàn)，此時由于鋼渣輕，粘度大，流動性也差，鋼水與鋼渣的混流對長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)主要通過測量分析機械操作臂的振動差異監(jiān)測連鑄鋼包的下渣。

　　在獲得的操作臂振動信號中，包括了一些與信號特征無關的信號。在對數(shù)據(jù)進行預處理時通過抗混頻以及軟件濾波的方法濾除某些干擾信號的影響，實現(xiàn)對鋼水振動信號的有效利用，準確檢測下渣。

　　本系統(tǒng)引入了一種基于矢量量化（VQ）技術的鋼水下渣檢測方法。對鋼水連鑄下渣過程進行了研究，根據(jù)連鑄過程中鋼水、鋼渣產(chǎn)生的振動差異，確定了把振動信號作為主要檢測信號的實施方案。利用振動傳感器，搭建了遠離鋼水的控制系統(tǒng)，解決了鋼渣監(jiān)測的傳感器易耗問題。通過VQ技術對經(jīng)過預處理的實時信號進行信號特征提取、碼本訓練，來判斷鋼水狀態(tài)，實現(xiàn)連鑄下渣的自動控制。

　　2 系統(tǒng)總體結構

　　VSD2000連鑄鋼包下渣自動監(jiān)測系統(tǒng)的標準配置由系統(tǒng)控制柜（ MCU ） 、前端控制單元（ FCU ） 、中間包液面自動控制單元（ACMU）、傳感器及其前級調(diào)理放大模塊、下渣報警喇叭、下渣報警等和按鈕控制盒等組成，如圖 2-1 系統(tǒng)總體結構圖所示。

　　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。振動信號通過安裝在操作桿中部的傳感器經(jīng)前級調(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進行運算分析。PCU （處理控制單元）主要對傳感器SVD801的信號、大包重量信號、中包重量信號、水口開關信號、現(xiàn)場按鈕信號進行預處理，輸出大包水口開關信號、報警燈、喇叭信號給FCU，并且PCU把預處理過的傳感器信息、預處理過的中間包/大包的重量信息、預處理過的其他開關量控制信息上傳給工控機。另外，工控機下傳給PCU報警、水口開關等控制信息。PMU （電源管理單元）為MCU機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)、風扇工作狀態(tài)、MCU機框內(nèi)部溫度等。

　　2.2 前端控制單元（ FCU ）

　　系統(tǒng)檢測出的下渣信號由系統(tǒng)控制柜輸出至前端控制單元，再控制報警喇叭及報警燈工作。前端控制單元是現(xiàn)場的主要控制部件，現(xiàn)場模塊都直接連接到FCU上。FCU的主要完成大包澆注過程計時、現(xiàn)場信號的接入及前級處理、控制現(xiàn)場報警系統(tǒng)、控制水口開關信號等。

　　2.3 中間包液面自動控制單元（ACMU）

　　中間包液面自動控制單元是本系統(tǒng)的輔助模塊，與下渣檢測系統(tǒng)互聯(lián)，自動控制大包水口開度，使中間包液面穩(wěn)定在合理的水平。當中間包液面在合理的水平時，現(xiàn)場工人可以通過水口閥操作按鈕盒啟動中間包液面自動控制系統(tǒng)，此后中間包液面便維持在啟動自動控制時刻的液面水平，直到系統(tǒng)檢測到下渣。當系統(tǒng)檢測到下渣并發(fā)出聲光警報后，中間包液面自動控制單元可自動關閉中間包水口，或者由工人人工關閉。

　　3 系統(tǒng)SDMS軟件

　　該系統(tǒng)所用軟件包括實時監(jiān)測軟件（SDMS）、數(shù)據(jù)回放軟件（RVMS）和中心控制室監(jiān)測軟件（CRMS）。實時監(jiān)測軟件（SDMS）是VSD2000連鑄鋼包下渣自動監(jiān)測系統(tǒng)的主運行軟件，安裝在MCU控制柜中的工控機上，其主要功能是能夠控制系統(tǒng)開始/停止、開始下渣監(jiān)測、鋼水流動狀態(tài)圖譜、下渣報警指示、系統(tǒng)參數(shù)設置、系統(tǒng)運行環(huán)境報警、保存實時數(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)歷史運行數(shù)據(jù)。中心控制室監(jiān)測軟件（CRMS）安裝在用戶中心控制室的服務器上，以便用戶中心控制室監(jiān)控現(xiàn)場鋼包下渣狀況。其主要作用是自動注冊/注銷最多16個條連鑄生產(chǎn)線的目標系統(tǒng)、實時顯示當前目標系統(tǒng)的鋼水流動狀態(tài)圖譜和顯示目標系統(tǒng)運行狀態(tài)。

　　4 系統(tǒng)配置

　　根據(jù)我廠實際情況，選擇如下設備：

　　（1）傳感器（SVD801）

　　對應操作桿直徑（mm）：120～150

　　外形尺寸長（mm）×寬（mm）×高（mm）：200×100×80

　　重量 （kg）：5

　　（2）信號燈

　　子燈個數(shù)：5 個

　　尺寸：φ80×800mm

　　額定電壓：24V

　　額定功率：5w

　　（3）報警喇叭

　　尺寸：80mm×80mm×80mm（高×寬×厚）

　　額定電壓：24V

　　額定功率：50w

　　5 效果收益

　　通過鋼包下渣自動監(jiān)測系統(tǒng)的應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量，尤其是提高鋼包更換期間的過渡坯質量。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，從而使鋼渣對中間包耐火材料的侵蝕減少，鋼包滑動水口的擴徑減小，滑板和下水口的使用壽命提高。總之提高了鋼坯的產(chǎn)量，保證了鋼坯的質量。