大包下渣检测应用.ppt

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1、LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂2012.06.28湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂 钢包下渣检测已成为现代连铸生产和质量

2、控制的重要技术之一，使用此技术的主要优点有：1 1）防止钢包过量下渣、提高钢水洁净度；）防止钢包过量下渣、提高钢水洁净度；2 2）提高连铸钢水浇铸收得率；）提高连铸钢水浇铸收得率；3 3）改善大包操作工的劳动强度和工作环境。）改善大包操作工的劳动强度和工作环境。目前国内外研制了多种下渣检测方法，如红外线技术检测、电磁感应法检测、超声波检测等，但这些检测系统在安装、使用和维护过程中的成本都较高。由于上述方法存在的不足以及投资及使用成本问题，我们考虑了使用振动式下渣检测技术。1 前言前言振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用LOGO 湖南

3、华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂 在没有下渣检测系统以前，湘钢采用肉眼看翻渣，看到长水口附近翻渣发亮进行判断是否下渣，这种方法判断不是很准确，容易导致大包大量下渣，大包下渣后渣容易卷入结晶器，导致钢板性能及探伤出现问题。振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用2 湘钢湘钢5米宽厚板浇注过程中存在的主要问题米宽厚板浇注过程中存在的主要问题2.1 2.1 质量问题质量问题 湘钢五米宽厚板厂主要产品为宽厚板，目前炼钢主要设备为：1

4、20t转炉2座、120t LF双工位钢包炉3座、120t VD双工位真空脱气装置一套，120tRH双工位真空脱气装置一套，直结晶器连续弯曲连续矫直弧形板坯连铸机两台，转炉出钢量为135145t。生产中有三条工艺路线即分三种，一是BOFLFVDCC，其次是BOFLFRHCC，最后是最后是BOFLFCC。LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用2.1 2.1 质量问题质量问题 图1是

5、5米宽厚板2011年上半年非计划的分布情况，其中性能占到33%，探伤为7.3%。图图1 湘钢湘钢5米宽厚板米宽厚板2011年上半年非计划分布图年上半年非计划分布图LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用2.1 2.1 质量问题质量问题1 1）探伤问题）探伤问题 图图2 探伤不合夹杂物的电子图像及能谱探伤不合夹杂物的电子图像及能谱元素重量原子 百分比百分比O K41.9859.18

6、Mg K2.582.39Al K26.4822.13Si K0.530.43Ca K27.6715.57Fe K0.760.31总量100.00图2是钢板探伤不合的电镜分析，夹杂物的尺寸很大在100um左右，成份主要是钙铝酸盐，同时含有镁、硅的复杂氧化物，与熔渣成份很接近，因此可以认为大包下渣引起。LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂 图3为Z向浮云状断口的电镜照片。断口中的深灰色区域夹杂物较多，主要为颗粒状的Al2O3，其次为CaO，说明此区域为夹杂物富集区。这种夹杂物

7、富集严重影响钢板的性能。图图3 Z向浮云状断口向浮云状断口振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用2.1 2.1 质量问题质量问题2 2）性能问题）性能问题LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用2.1 2.1 成本问题成本问题 在没有使用镭目振动式大包下渣检测系统以前，一些对质量要求特别高的钢种采用留钢操作来避免大包下渣

8、，这样一来连铸的金属收得率大大降低，同时由于称重的误差也不能完全避免下渣。大包下渣检测系统可以根据不同钢种设计延迟关滑板操作。如果以延迟3秒关闭计算，50分钟浇一炉钢，3000秒，一炉钢按130吨计算，每秒钟过钢量43公斤，每炉可多收得钢水130公斤，每天浇20炉钢，一天即可多得钢水2.6吨，一年可多得钢水949吨；每吨钢水按成本2000元计算，一套大包下渣检测系统一年可降耗节支：949吨2000元/吨=189.8万元。LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂 在连铸过程中，

9、钢包操作臂的振动与保护套内流动的钢液中含渣量密切相关。在钢液从大包流入中间包的过程中，保护套管和与之相连的操作臂会产生较强的振动，水口开度越大，钢液流量越大，振动就越剧烈。而钢渣比重大约是钢液的三分之一，因此由钢渣流动与纯钢液流动引起的振动必然有差异。所以理论上通过检测操作臂上的振动信号应该能间接的监测保护套管内钢液流动状态的变化情况。由此产生了振动式大包下渣自动检测系统来检测钢渣，见图4。3 3 大包下渣自动检测系统的应用大包下渣自动检测系统的应用3.1 3.1 工作原理工作原理振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用LOGO 湖南华

10、菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用 图图4 振动式下渣检测系统原理图振动式下渣检测系统原理图3 3 大包下渣自动检测系统的应用大包下渣自动检测系统的应用3.1 3.1 工作原理工作原理LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂3.2 3.2 硬件措施硬件措施 使用新型驻波放

11、大机构，不是直接的将检测部分安装在操作臂上，而是通过另外的增敏机构将信号增强，放大现场操作臂传递过来的振动信号。增加了灵敏度，更加有效的突出了下渣特征。振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用3 3 大包下渣自动检测系统的应用大包下渣自动检测系统的应用3.3 3.3 软件措施软件措施 信号分析过程：上位机先对信号进行预处理，从时域、频域以及时频结合方面综合进行小波包分析以提取有效信号特征，根据信号特征进行下渣分析，当满足下渣特征时给出下渣报警。同时，图像处理模块进行图像分析，分析标定区域是否有翻渣特征，当满足特征时给出翻渣报警。LOGO

12、 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂1）三维监控及视频信号处理）三维监控及视频信号处理 软硬件结合，从三维立体空间全方面监测振动信号，两者综合更加准确更加明显的突出了下渣特征，准确的给出报警信息，见图。3.4 3.4 系统特点系统特点振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用 图图 信号分析处理图信号分析处理图LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STE

13、EL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂2）屏蔽处理及警戒线动态更新）屏蔽处理及警戒线动态更新 对滑板动作、外界坐包等强烈冲击振动做分析及屏蔽处理，警戒线动态更新处理，两者结合杜绝误报，达到准确报警，图为多次动滑板后的现场软件抓图（参见图）。振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用3.4 3.4 系统特点系统特点 图图 振动式下渣检测系统原理图振动式下渣检测系统原理图LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂 图图

14、大包工控制室界面大包工控制室界面LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂 使用了中包液位控制实现了全程自动控制：控制精度高，达到正负0.3T，后期无需手动提升中包液位，可以全自动的提升中包液位，滑板动作平稳。3 3）中包液位自动控制）中包液位自动控制振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用3.4 3.4 系统特点系统特点LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN

15、IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用4 4 应用效果分析应用效果分析4.1 4.1 报警率报警率大包下渣检测系统在湘钢五米板3号机与5号机都有应用，其中现场配合使用了镭目的中包液位自动控制（替换VAI的中包液位控制），5号机从去年10月份调试投入应用以来效果非常稳定，报警准确，报警率高，5号机连续2次统计报警率如表1所示。统计统计炉数准报率第一次11595.7%第二次10096%表表1 报警率统计情况报警率统计情况LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司H

16、UNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用4 4 应用效果分析应用效果分析4.2 4.2 探伤探伤 在使用大包下渣检测系统之前，对质量要求高的钢种采用留钢操作，探伤合格率在9899.5%之间，但有很大波动，采用下渣检测后，采用大包检测报警立即关滑板操作，探伤比较稳定，最近由于连铸抓金属收得率没有按照要求来施行，探伤合格率有明显下降，见图。图图 20112012年探伤情况年探伤情况LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HU

17、NAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用4 4 应用效果分析应用效果分析4.3 4.3 连铸金属收得率连铸金属收得率 米宽厚板厂去年10月份5#铸机开始投入大包检测系统，去年在没有使用大包下渣检测系统的110月份连铸平均金属收得率为97.36%，表2为使用大包下渣检测系统后的数据，16月份平均收得率为97.46%，使用大包下渣检测系统控制滑板的关闭，金属收得率约有提高。月份月份1月2月3月4月5月平均月平均值月平均值%97.5997.589

18、6.9997.4997.6797.46 表表2 2012年连铸金属收得率年连铸金属收得率LOGO 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南华菱湘潭钢铁有限公司HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd 五米宽厚板厂五米宽厚板厂5 5 结论结论 振动式大包下渣检测系统从去年10月份投入使用后，运行平稳，准报率达94%96%，从湘钢运用振动式大包下渣检测系统的经验来看，振动式大包下渣检测系统有如下优点。1）可以针对不同钢种控制大包下渣，一方面可以提高钢水的收得率，节约能源，降低生产成本，另一方面可以提高钢水质量。2）降低工人劳动强度，减少了人力资源。3）投入成本低，一次性投入，维护量小，维护费用低。振动式大包下渣自动检测系统振动式大包下渣自动检测系统在湘钢在湘钢5 5米宽厚板的应用米宽厚板的应用