[01706739]一种连铸坯与结晶器铜板粘结行为的判定方法

①课题来源与背景 在以高拉速为核心的恒速高效连铸技术的发展过程中,粘结漏钢问题是制约高拉速连铸的关键因素之一,已成为了连铸工作者迫切需要解决的重要难题。解决粘结漏钢对保证高拉速连铸生产顺行和生产高质量铸坯具有重要意义,目前除改善诱发铸坯粘结的浇铸工艺因素外,主要手段是开发有效的铸坯和结晶器铜板粘结的判定方法,尽早的识别粘结行为并采取有效措施控制,避免漏钢。 连铸粘结漏钢的形成机制包括铸坯粘结的形成和传播过程。铸坯粘结多发生在弯月面及其附近位置,由于坯壳和结晶器铜板之间润滑不良等因素使初生凝固坯壳与铜板发生粘结。在结晶器振动和拉坯作用下,凝固坯壳不断地被撕裂和重新凝固,形成的“V”型撕裂口不断地向下移动,当到达结晶器出口发生漏钢,这就是粘结的传播行为。粘结裂口不仅沿拉坯方向纵向传播,而且沿水平方向横向传播。为了避免粘结漏钢,国内外开发了很多铸坯粘结的检测方法,目前最有效的方法是在结晶器铜板内埋设一定数量热电偶测量铜板温度变化,通过铸坯粘结时的热电偶温度时空变化特征来识别粘结行为。铸坯粘结时的热电偶温度时空变化特征包括：单个热电偶温度在时间上表现了先升后降规律,并具有一定温度幅度或温度变化速率和持续时间,以及多排热电偶温度变化在空间上表现了“时滞性”和“温度倒置”现象,但由于结晶器保护渣融化和流入不稳定等影响,造成“温度倒置”现象并不是有组织有系统的出现,不具有普遍性。识别这些特征的粘结判定方法有逻辑判断算法和智能算法,虽然智能算法在解决实际的非线性问题具有较好的性能,但考虑到逻辑判断算法实现简单、可操作性强、实时性高、可靠性高、易维护等优点,已被广泛应用于各大钢厂漏钢预报系统。 在目前的各类逻辑判断算法中,热电偶布置和逻辑规则设计有很大不同,导致算法性能和报警时效性有很大差异,特别是在实际应用时,由于热电偶故障或坯壳生长不均匀等导致的热电偶温度波动,容易引起粘结报警不及时、粘结误报警。一旦粘结报警不及时,则无法通过降拉速措施使粘结修复从而避免漏钢;而每一次误报警会导致铸机突然降速或停机,严重影响铸坯质量和铸机的高效化生产,和漏钢事故一样都会造成巨大的经济损失。所以在设计粘结的逻辑判断算法时,不仅要及时报出粘结行为,考虑报警时效性,缩短报警响应时间,为后续粘结漏钢的修复创造有利条件,同时又必须尽可能的减少误报警。 ②技术原理及性能指标 一种连铸坯与结晶器铜板粘结行为的判定方法,通过在结晶器铜板内埋设多排高密度热电偶在线检测铜板不同位置温度变化,基于热电偶温度变化速率和铸坯粘结时相邻热电偶温度异常变化的时滞性规律,摒弃空间上的温度倒置规律,采用能准确识别粘结二维传播行为的逻辑判断算法,实现了对凝固坯壳与结晶器铜板粘结的及时准确判定。 ③技术的创造性与先进性 本技术属于钢铁智能制造范围,鉴于在实际应用时,热电偶故障或坯壳生长不均匀等导致的热电偶温度波动,容易引起粘结报警不及时、粘结误报警等缺点,本发明提供了一种连铸坯与结晶器铜板粘结行为的判定方法,实现了对铸坯粘结的及时准确判定,尽可能缩短了报警响应时间,并在保证100％粘结报出率的同时大大降低了误报频率,避免了漏钢事故,保证了连铸生产顺行和提高了铸坯质量。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 本技术是基于连铸过程实测数据分析,并进行大量的连铸漏钢理论研究,技术比较成熟,安全可靠,可带来较高的经济效益。本技术适用于板坯连铸过程、薄板坯连铸过程和宽厚板连铸过程等。 ⑤应用情况及存在的问题 本技术在现场进行了应用测试,统计了近三个月的测试结果,并与现行国外基于温度倒置逻辑判断算法的漏钢预报系统进行了详细对比,结果显示：总浇铸炉数为1968炉（共发生14次粘结）,本技术粘结报出率达到100％,预报准确率为87 .50％,误报率为12 .50％,误报频率为0 .1016％次/炉,而国外系统只报出6次粘结,漏报8次,误报4次。同时,报警时间上也较及时。由此可知,本技术不仅能及时准确地报出全部铸坯粘结,报警时效性好,而且可将误报次数降至较低水平,在粘结识别精度和报警时间上均优于国外系统。