左娜

（天津鋼鐵集團有限公司煉鋼廠，天津 300301）

漏鋼預報在板坯連鑄的應用

左娜

（天津鋼鐵集團有限公司煉鋼廠，天津 300301）

以天津鋼鐵有限公司煉鋼廠4#板坯連鑄機為應用背景，結合煉鋼廠4#板坯連鑄熱電偶在結晶器中的實際埋設情況，對4#板坯連鑄的漏鋼預報系統(tǒng)進行了軟件部分的理論分析和現(xiàn)場應用研究，從而實現(xiàn)了提高4#板坯連鑄機漏鋼預報系統(tǒng)的預報準確率和及時性的目的。

粘結性漏鋼 漏鋼預報 板坯連鑄

1 引言

天津鋼鐵集團有限公司煉鋼廠4#板坯是生產(chǎn)大斷面鑄坯的連鑄機類型設備。整體連鑄機由大包回轉臺、中包車、結晶器、結晶器振動裝置、扇形段、切割機、打號機、垛板臺等設備構成。4#板坯連鑄機配有結晶器自動液位控制、結晶器專家（MOLD EXPERT）系統(tǒng)、液壓振動裝置及智能扇形段，采用動態(tài)輕壓下技術、動態(tài)二冷水等大量先進的工藝技術，為生產(chǎn)高檔次的板坯產(chǎn)品創(chuàng)造了條件。經(jīng)過4#板坯的實際生產(chǎn)，對漏鋼事故進行總結，發(fā)生粘結性漏鋼所占漏鋼事故的比例相當大，往往占漏鋼總數(shù)的50%以上，所以開發(fā)粘結性漏鋼預報系統(tǒng)成為漏鋼預報系統(tǒng)的重中之重。本文將針對粘結性漏鋼和基于熱電偶的邏輯判斷漏鋼預報方法進行研究。

2 板坯漏鋼預報系統(tǒng)總體結構

天津鋼鐵有限公司煉鋼廠4#板坯連鑄機HMI（人機接口）系統(tǒng)是基于以客戶/服務器體系結構的裝置。HMI服務器是通過系統(tǒng)總線連接到基礎自動控制（以太網(wǎng)TCP/IP）。它負責處理過程信號、數(shù)據(jù)存儲和通訊到客戶?？蛻舨僮鲉T站顯示來自服務器的過程數(shù)據(jù)，接受操作員輸入和變化的數(shù)據(jù)通過它進入服務器，在客戶和服務器之間通過終端總線連接（以太網(wǎng)TCP/IP）。現(xiàn)場操作人員通過HMI生產(chǎn)過程在線監(jiān)控，及時對現(xiàn)場設備的運行情況及工藝過程數(shù)據(jù)簡潔明了地進行監(jiān)控，當生產(chǎn)過程中出現(xiàn)異常時，能夠第一時間通過HMI顯示數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問題，采取相應的措施進行急救。

天津鋼鐵有限公司煉鋼廠在結晶器中安裝的熱電偶，其中在寬面安裝2行，每行13個熱電偶，在窄面有2個熱電偶，在兩個寬面、兩個窄面總共安裝56個熱電偶。由于連接器具有隔離和減少噪音的作用，所以現(xiàn)場安裝的熱電偶通過延長電纜連接到連接器上。為了減少外延電纜的數(shù)量，窄面熱電偶的反饋回到寬面熱電偶中的連接器。連接器和分布式輸入/輸出（西門子ET200S遠程站）之間由外延電纜連接。為了方便交換電纜，減少事故，把連接器安裝在兩側。ET200S遠程站和數(shù)據(jù)管理計算機通訊使用Profibus線纜，其中在計算機上有PROFIBUS-DP接口卡。所有快速信號搜集到的是4～20 mA信號，隔離放大器用于隔離數(shù)據(jù)，獲得來自環(huán)境和將4～20 mA信號轉換到±5 V信號，通過將多功能輸入/輸出卡安裝在溫度數(shù)據(jù)管理計算機閱讀。對于現(xiàn)場的硬線點信號（現(xiàn)場的工藝生產(chǎn)數(shù)據(jù)振動等信號），進入PLC使用的都是Profibus線纜，PLC之間及PLC與終端計算機之間的數(shù)據(jù)通訊使用的是TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)雙絞線?，F(xiàn)場收集的數(shù)據(jù)經(jīng)過PLC遠程站、網(wǎng)卡等一系列的數(shù)據(jù)通訊，最終到達溫度數(shù)據(jù)管理計算機。溫度數(shù)據(jù)管理計算機對收集的數(shù)據(jù)進行整核，并形成現(xiàn)場溫度的數(shù)據(jù)趨勢曲線和漏鋼預報趨勢圖。在主控室的HMI終端，對主控室操作人員進行顯示和提示。而對于收集到的原始溫度數(shù)據(jù)，可通過CD進行數(shù)據(jù)備份。其分布如圖1所示。

圖1 漏鋼預報系統(tǒng)總體結構圖

34 #板坯漏鋼預報系統(tǒng)軟件結構與功能

天津鋼鐵集團有限公司煉鋼廠4#板坯漏鋼預報系統(tǒng)是VAI結晶器專家系統(tǒng)的一部分，結晶器專家系統(tǒng)共有兩大部分軟件包，一部分就是熱量軟件包，監(jiān)測結晶器熱量的狀態(tài)和提供漏鋼預報報警；另一部分是振動軟件包，記錄實際沖程和液壓油缸的壓力、鑄流坯殼銅板之間的摩擦力、液壓振動壓力及沖程反饋.任何部分的軟件包數(shù)據(jù)最終都會在終端的HMI上以數(shù)字或繪圖形式顯示給主控室的操作人員。

結晶器專家系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能：

（1）操作人員能實時監(jiān)測到現(xiàn)場結晶器內(nèi)部的運行情況，具體通過裝配在結晶器上的熱電偶溫度、結晶器冷卻水流量和溫度、澆鑄速度、塞棒位置和結晶器液位等方式。獲得一系列的現(xiàn)場一線數(shù)據(jù)后，預處理寫到數(shù)據(jù)處理計算機，專家系統(tǒng)軟件讀取過程數(shù)據(jù)，經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)處理，進行可視化數(shù)據(jù)顯示。顯示的數(shù)據(jù)一部分為現(xiàn)場的未經(jīng)過處理的實時數(shù)據(jù)，如澆鑄速度、塞棒位置和結晶器液位等，一部分為經(jīng)過專家系統(tǒng)分析計算后的結果，如漏鋼預報趨勢。

（2）歷史數(shù)據(jù)用于事故分析。當在澆鑄過程中澆鑄出現(xiàn)澆鑄事故時，可在結晶器專家系統(tǒng)中調(diào)用歷史數(shù)據(jù)，對當時的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行分析，查找出事故原因。當生產(chǎn)出的鑄坯存在質(zhì)量問題時，也可以經(jīng)過結晶器專家的歷史數(shù)據(jù)對當時澆鑄該鑄坯的生產(chǎn)數(shù)據(jù)（大包的開澆溫度、中間包的溫度、保護渣的使用情況、結晶器的冷卻情況及當時的拉速等一系列生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)）進行分析。

4 漏鋼預報邏輯判斷及流程

漏鋼預報的邏輯判斷分為溫度偏差檢查、溫度變化速度檢查、垂直和水平熱電偶間溫度變化延遲檢查、溫度下降檢查等幾部分。預報原理如圖2所示。

圖2 漏鋼預報原理圖

通過對現(xiàn)場收集的已有數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)漏鋼預報與結晶器安裝的熱電偶反饋的溫度變化有著最直接的關系。監(jiān)測熱電偶所收集得到的溫度數(shù)據(jù)，通常是現(xiàn)場真實反應的溫度數(shù)據(jù)信號和各種異常反應的干擾或誤差噪音等干擾因素共同作用的結果。例如，由于連鑄現(xiàn)場安裝的熱電偶接觸不好、A/D轉換故障等都會產(chǎn)生少量的不良數(shù)據(jù)。這些未經(jīng)處理的不良數(shù)據(jù)會嚴重影響漏鋼預報系統(tǒng)的分析和判斷，甚至出現(xiàn)誤報情況。因此，對于漏鋼預報系統(tǒng)應用的數(shù)據(jù)在使用前應進行必要的數(shù)據(jù)預處理，剔除異常數(shù)據(jù)之后將更接近真實值，減少了干擾。

經(jīng)過預處理的數(shù)據(jù)首先進行上排溫度偏差檢查，當出現(xiàn)異常時，對其進行溫度變化速度檢查，發(fā)出漏鋼輕報警。對于出現(xiàn)輕報警的熱電偶，應進行相鄰的垂直和水平熱電偶間溫度變化延遲檢查，如果其中一種情況發(fā)生了異常，則要對上排熱電偶進行溫度下降檢查，確認出現(xiàn)異常后，發(fā)出漏鋼重報警。漏鋼預報邏輯判斷流程圖如圖3所示。

對于整個連鑄機的結晶器共有56個熱電偶，對于整體來講，漏鋼預報共有A、B、C 3個狀態(tài)顯示：A為完全安全狀態(tài)，是指對于任意一個熱電偶都沒有出現(xiàn)符合事故判斷的波形，沒有輕報警和重報警；B為預報警狀態(tài)，指僅僅某個熱電偶出現(xiàn)符合事故判斷的波形，但其周圍相鄰的熱電偶沒有出現(xiàn)符合事故判斷的波形，只有輕報警沒有重報警；C為報警狀態(tài)，是指幾個相鄰熱電偶同時出現(xiàn)符合事故判斷的波形，出現(xiàn)重報警。當出現(xiàn)重報警時，操作人員應及時進行現(xiàn)場確認，相應地降低拉速或停止拉鋼，使粘結漏鋼處充分冷卻，防止漏鋼事故發(fā)生。漏鋼預報形成趨勢如圖4所示。

圖3 漏鋼預報邏輯判斷流程圖

圖4 漏鋼預報形成趨勢圖

HMI終端顯示如圖5所示。

5 結束語

圖5 漏鋼預報HMI終端顯示

經(jīng)過對天津4#板坯連鑄漏鋼預報系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，在總體情況下，基于邏輯判斷的漏鋼預報方法能根據(jù)結晶器銅板內(nèi)部的溫度變化分布，反映出粘結點的裂口情況，及時準確地分析判斷出粘結點漏鋼的情況，對現(xiàn)場操作人員進行漏鋼預報提醒。面對這種情況，操作人員應及時進行相應的漏鋼處理緊急措施，避免漏鋼事故發(fā)生或將漏鋼事故造成的損失降到最小。

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Applic ation of Breakout Prediction System in Slab Casting

ZUO Na
Steel-making Plant,Tianjin Iron and Steel Group Company Limited,Tianjin 300301,China

The paper introduces the breakout prediction system of Slab 4,analyzes its theory on software and studies its site application in combination with the actual position of thermal couples in mould in order to improve the accuracy and timeliness of the above prediction system.

sticking type breakout;breakout prediction;slab; continuous casting

左娜，工程師，主要從事二級系統(tǒng)的軟件、硬件、網(wǎng)絡的維護和管理工作，以及煉鋼區(qū)域MES的日常運行維護工作，E-mail：tjzn52238168@163.com。

（收稿 2011－05－22 編輯 潘娜）