鋼的凝固與澆注

1、 鋼的凝固與澆注 結(jié)晶器內(nèi)液面的有效控制結(jié)晶器內(nèi)液面的有效控制冶金冶金122 07 徐平徐平Page 2結(jié)晶器內(nèi)液面的有效控制應(yīng)用學科：材料科學技術(shù)（一級學科），金屬材料（二級學科）應(yīng)用學科：材料科學技術(shù)（一級學科），金屬材料（二級學科），鋼鐵材料（三級學科），鋼鐵材料生產(chǎn)技術(shù)（四級學科）。，鋼鐵材料（三級學科），鋼鐵材料生產(chǎn)技術(shù)（四級學科）。 定義：根據(jù)預先設(shè)定的結(jié)晶器內(nèi)鋼液面高度通過自動調(diào)節(jié)拉速定義：根據(jù)預先設(shè)定的結(jié)晶器內(nèi)鋼液面高度通過自動調(diào)節(jié)拉速或中間包注流大小來保持液面穩(wěn)定的工藝技術(shù)?；蛑虚g包注流大小來保持液面穩(wěn)定的工藝技術(shù)。Page 3前言 連鑄機已廣泛應(yīng)用于鋼鐵冶金行業(yè)。我國的連鑄

2、比已超過連鑄機已廣泛應(yīng)用于鋼鐵冶金行業(yè)。我國的連鑄比已超過90%，在研究連鑄技術(shù)領(lǐng)，在研究連鑄技術(shù)領(lǐng)域中，控制技術(shù)在連鑄機中的應(yīng)用研究最為活躍。而結(jié)晶器是連鑄機上的一個關(guān)鍵設(shè)備，域中，控制技術(shù)在連鑄機中的應(yīng)用研究最為活躍。而結(jié)晶器是連鑄機上的一個關(guān)鍵設(shè)備，其液位控制精度對提高鋼產(chǎn)量、降低鋼坯生產(chǎn)事故率有著重要的意義。其液位控制精度對提高鋼產(chǎn)量、降低鋼坯生產(chǎn)事故率有著重要的意義。 連鑄結(jié)晶器鋼水液面控制系統(tǒng)是用來對連鑄結(jié)晶器鋼水液面進行自動控制的，連鑄結(jié)晶器鋼水液面控制系統(tǒng)是用來對連鑄結(jié)晶器鋼水液面進行自動控制的，它是連鑄生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，對于保證連鑄機的安全生產(chǎn)，降低工人的勞動強度，它是連鑄

3、生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，對于保證連鑄機的安全生產(chǎn)，降低工人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，提高鑄坯的質(zhì)量與產(chǎn)量，減少溢鋼和漏鋼事故，提高生產(chǎn)效率，提高鑄坯的質(zhì)量與產(chǎn)量，減少溢鋼和漏鋼事故，提高煉鋼連鑄的管理水平都非常重要。提高煉鋼連鑄的管理水平都非常重要。Page 4Page 5圖示_04結(jié)晶器內(nèi)的液面控制可通過下列結(jié)晶器內(nèi)的液面控制可通過下列3個方面的有效控制來實現(xiàn)個方面的有效控制來實現(xiàn)。（1）中間包鋼液的控制。中間包鋼液面控制的目的是穩(wěn)定進入結(jié)晶器的鋼水的流速，以實現(xiàn)結(jié)晶器鋼液面的穩(wěn)定。中間包鋼液面控制由中間包稱重系統(tǒng)來實現(xiàn)，一般控制精度可達到與目標重量相差0.5t。（2）結(jié)晶器鋼液面的控制。結(jié)晶器

4、鋼液面的穩(wěn)定控制由結(jié)晶器鋼液面檢測和塞桿控制來實現(xiàn)。結(jié)晶器液面的檢測有放射性檢測和渦流式檢測兩種形式，前者控制精度較低，受保護渣影響較大，其控制精度為3mm，一般在連鑄開澆時使用；后者控制精度高，且不受保護渣的影響，控制精度為2mm，一般在連澆過程中采用這種方式。 此外，塞桿移動的控制有液壓和機電兩種控制形式，前者的相應(yīng)時間短、動作快，更適合薄板坯連鑄。（3）電磁制動技術(shù)。電磁制動技術(shù)是對進入結(jié)晶器的鋼水施加一個反向的作用力，以降低鋼水下沖速度，從而達到去除夾雜物和控制彎月面波動的目的。Page 6對液面控制有影響的干擾因素對液面控制有影響的干擾因素 1結(jié)晶器振動頻率和幅度變化對檢測器的影響

5、2結(jié)晶器寬度變化(結(jié)晶器寬度可調(diào))對控制系統(tǒng)的影響 3中間罐內(nèi)熔鋼重量變化對控制系統(tǒng)的影響 4連鑄機拉坯速度變化對控制系統(tǒng)的影響 第種干擾可以在熔鋼液面計檢測信號處理時加上適當?shù)臑V波環(huán)節(jié)來克服。 第種干擾要通過將干擾信號經(jīng)適當?shù)挠嬎闾幚磔斎肟刂葡到y(tǒng)作為控制系統(tǒng)的前饋信號,這種系統(tǒng)將有效地克服各種干擾,保持結(jié)晶器熔鋼液面的穩(wěn)定Page 7結(jié)晶器熔鋼液面的控制系統(tǒng)。可靠的結(jié)晶器液面控制系統(tǒng)允許結(jié)晶器內(nèi)保持穩(wěn)定的比較高的熔鋼液位這樣比較地發(fā)揮一可靠的結(jié)晶器液面控制系統(tǒng)允許結(jié)晶器內(nèi)保持穩(wěn)定的比較高的熔鋼液位這樣比較地發(fā)揮一次冷卻的作用從而能夠增連鑄機的產(chǎn)量。次冷卻的作用從而能夠增連鑄機的產(chǎn)量。. 結(jié)晶

6、器熔鋼液面自動控制可以減輕操作者的緊張勞動，節(jié)省能源，結(jié)晶器熔鋼液面的穩(wěn)定結(jié)晶器熔鋼液面自動控制可以減輕操作者的緊張勞動，節(jié)省能源，結(jié)晶器熔鋼液面的穩(wěn)定控制可以改進鑄坯表面的質(zhì)量有了穩(wěn)定、良好的鑄坯表面質(zhì)量才產(chǎn)生了鑄坯無須冷卻、無控制可以改進鑄坯表面的質(zhì)量有了穩(wěn)定、良好的鑄坯表面質(zhì)量才產(chǎn)生了鑄坯無須冷卻、無須檢測、無須處理的工藝；由此又產(chǎn)生了直送鑄坯到直接軋制的可能性。須檢測、無須處理的工藝；由此又產(chǎn)生了直送鑄坯到直接軋制的可能性。當不改變結(jié)晶器鋼液注入量時其液面可以通過改變拉坯速度保持恒定。眾所周知，用改變當不改變結(jié)晶器鋼液注入量時其液面可以通過改變拉坯速度保持恒定。眾所周知，用改變拉速控制

7、結(jié)晶器熔鋼液面恒定首先用于小截面的方坯連鑄機對于大截面的板坯連鑄機和質(zhì)拉速控制結(jié)晶器熔鋼液面恒定首先用于小截面的方坯連鑄機對于大截面的板坯連鑄機和質(zhì)量要求較高的鋼種采用控制鋼液注入量是常用的方法，而塞棒或滑動水口的位置調(diào)節(jié)并不量要求較高的鋼種采用控制鋼液注入量是常用的方法，而塞棒或滑動水口的位置調(diào)節(jié)并不靈活方便，高溫和機械磨損，以及時而鋼渣阻塞勢必給控制系統(tǒng)帶來各種各樣的干擾。這靈活方便，高溫和機械磨損，以及時而鋼渣阻塞勢必給控制系統(tǒng)帶來各種各樣的干擾。這種控制系統(tǒng)希望不要頻繁地驅(qū)動伺服結(jié)構(gòu)，因此這種控制系統(tǒng)必須能夠預先考慮各方面的種控制系統(tǒng)希望不要頻繁地驅(qū)動伺服結(jié)構(gòu)，因此這種控制系統(tǒng)必須能夠

8、預先考慮各方面的干擾因素。干擾因素。采用先進的微型計算機能夠適應(yīng)結(jié)晶器熔鋼液面控制的復雜過程為了有效地控制結(jié)晶器鋼采用先進的微型計算機能夠適應(yīng)結(jié)晶器熔鋼液面控制的復雜過程為了有效地控制結(jié)晶器鋼液面恒定除了要檢測鋼液面高度作為控制系統(tǒng)的主反饋信號外還必須考慮對液面控制有影液面恒定除了要檢測鋼液面高度作為控制系統(tǒng)的主反饋信號外還必須考慮對液面控制有影響的各種干擾因素。響的各種干擾因素。: 放射性同位素法放射性同位素法 目前連鑄機采用最多的是放射性同位素目前連鑄機采用最多的是放射性同位素Co60測液面儀。其原理是安裝在結(jié)晶器一側(cè)測液面儀。其原理是安裝在結(jié)晶器一側(cè)的柱狀的柱狀Co60放射線源連續(xù)不斷地

9、放射出一定強度的放射線源連續(xù)不斷地放射出一定強度的射線結(jié)晶器鋼液面在柱狀放射線源的射線結(jié)晶器鋼液面在柱狀放射線源的尺寸范圍內(nèi)上下波動，利用鋼液對尺寸范圍內(nèi)上下波動，利用鋼液對射線的吸收程度來反映鋼液液面的高度安裝在結(jié)晶器射線的吸收程度來反映鋼液液面的高度安裝在結(jié)晶器另一側(cè)的閃爍計數(shù)器用來檢測另一側(cè)的閃爍計數(shù)器用來檢測射線穿透結(jié)晶器后強度的變化。射線穿透結(jié)晶器后強度的變化。 當熔鋼液面高時接受的當熔鋼液面高時接受的射線強度就小，反之則大。閃爍計數(shù)器由閃爍體，光電倍增射線強度就小，反之則大。閃爍計數(shù)器由閃爍體，光電倍增管及前置放大器組成。當射線作用于閃爍體時，其被激的原子和分子即射出光電子，光電管

10、及前置放大器組成。當射線作用于閃爍體時，其被激的原子和分子即射出光電子，光電子經(jīng)光電倍增管收集，加速，放大后在倍增管的陽極上形成脈沖。單位時間所產(chǎn)生的脈沖子經(jīng)光電倍增管收集，加速，放大后在倍增管的陽極上形成脈沖。單位時間所產(chǎn)生的脈沖數(shù)稱為技術(shù)率，它正比被接收的射線強度。將該脈沖經(jīng)過鑒別器消除干擾噪聲信號，再經(jīng)數(shù)稱為技術(shù)率，它正比被接收的射線強度。將該脈沖經(jīng)過鑒別器消除干擾噪聲信號，再經(jīng)過整形器將脈沖整形為幅度與寬度相等的矩形脈沖，經(jīng)過積分器將脈沖信號轉(zhuǎn)換為與脈沖過整形器將脈沖整形為幅度與寬度相等的矩形脈沖，經(jīng)過積分器將脈沖信號轉(zhuǎn)換為與脈沖頻率成比例的直流積分電壓，經(jīng)過一系列處理以后可獲得一模擬

11、電壓，其大小比例于接受頻率成比例的直流積分電壓，經(jīng)過一系列處理以后可獲得一模擬電壓，其大小比例于接受的射線強度。此信號再經(jīng)過結(jié)晶器上下振動的補償，爾后送往微機控制系統(tǒng)。日本住友株的射線強度。此信號再經(jīng)過結(jié)晶器上下振動的補償，爾后送往微機控制系統(tǒng)。日本住友株式會社和奧鋼聯(lián)所產(chǎn)生的連鑄機即采用上述方式。住友所用式會社和奧鋼聯(lián)所產(chǎn)生的連鑄機即采用上述方式。住友所用Co60放射線源的強度為放射線源的強度為686MBq,泄露量小于泄露量小于5mSv/年，符合我國環(huán)保部門規(guī)定的衛(wèi)生標準。但是工廠方面多有疑年，符合我國環(huán)保部門規(guī)定的衛(wèi)生標準。但是工廠方面多有疑慮而不歡迎。其測量范圍慮而不歡迎。其測量范圍0150mm,精確度為精確度為5mm。本進行許可。 結(jié)束語結(jié)束語 結(jié)晶器熔鋼液面的穩(wěn)定控制往往面臨一些隨機的干擾因素。滑動水口的機械磨損將使得控制回路的總增益發(fā)生變化。為了不斷適應(yīng)變化了的新情況，有必要開發(fā)自適應(yīng)控制系統(tǒng)。開發(fā)一個綜合