结晶器液面控制探析
天津冶金职业技术学院
毕业课题
结晶器液位控制系统探析
系 别 机械工程
专 业 机电一体化
班 级 09机械
学生姓名 徐冀峰
指导教师 张秋菊
2011年9月27日摘 要
连铸是炼钢生产的核心设备。当代高端大型连铸机大多采用多流园弧形连铸机，连铸控制采用二级自动控制系统，即PLC控制和过程控制。在整个系统中，结晶器液位控制是关键技术。液位控制有很多方式，普遍采用的是钴-６０液位控制。本文将对钴-６０液位控制系统进行探析。
关键词：结晶器，液位控制，过程控制系统目 录
摘要-------------------------------------------------------Ⅰ
1. 概述---------------------------------------------1
2. 结晶器液位控制原理---------------------------------1
2.1. 基础自动化部分---------------------------------------------1
2.2. 检测部分--------------------------------------------1
2.3. 结晶器液位控制器------------------------------------1
2.4. 伺服执行机构-------------------------------------2
2.5. 液位显示部分-----------------------------------------2
3. 系统的组成---------------------------------------2
3.1. 基础自动化-PLC系统-----------------------------------2
3.2. 液面位置检测部分---------------------------------------3
3.3. 结晶器液位控制器-----------------------------------------4
3.4. 伺服执行机构---------------------------------5
4. 自动浇铸-------------------------------7
4.1. 前馈控制-------------------------------8
4.2. 比例参数重新调正----------------------------------------8
5. 结束语-----------------------------9
6. 参考文献：-----------------------------9编辑版word 1. 概述
连铸是炼钢生产的核心设备。大型或特大型连铸机大多采用多流园弧形连铸机，连铸电控采用二级自动控制：即PLC控制和过程控制，全系统主要有钢水称重、钢水测温、钢渣检测与控制、结晶器钢水搅拌、结晶器液位控制、二冷水调节、引锭杆跟踪、自动切割、钢坯自动打号、钢坯输送及质量跟踪等控制，其中，结晶器液位控制是关键技术。
液位控制有很多方式，主要有：涡流式，浮子式，电极式，电磁感应式和钴-６０射源式，这些控制技术各有千秋，其中，鈷-60液位控制更为成熟。
目前，许多工业国家，如德国、意大利、美国、日本和韩国等大型钢厂都普遍采用钴-６０液位控制技术，经济效益十分可观。近年来，国内炼钢也逐渐开始采用鈷-60液位控制。本文将对这一控制技术进行详尽的探讨与分析。
2. 结晶器液位控制原理
在连铸过程中，为了保证铸坯质量，防止溢钢和拉漏事故的发生，必须对结晶器液位进行控制，以使结晶器内的钢水液位达到相对稳定状态。影响结晶器液位变化有五个主要因素：一是钢种，二是钢水温度，三是中间罐注入结晶器的钢水流量，四是拉矫速度，五是结晶断面的大小。其中最主要的是钢水流量。通过调节中间罐塞棒的位置，来控制滑动水口的钢水流量；或调节拉矫速度来控制液位高低。由于采用恒定结晶器断面和定速拉矫的控制方式。因此结晶器液位控制，是通过调节中间罐塞棒位置来完成的。
结晶器液位控制通常采用串级闭环控制系统，该系统主要由以下部分组成：
2.1 基础自动化部分
是液位控制系统的神经中枢，大都采用PLC控制系统。目前使用较多的是SIEMENS/S7-400 System，简称S7-400系统，这一系统可较好地实现结晶器液位闭环控制。
2.2 检测部分 编辑版word 包括：钴－60射源、闪烁计数器、结晶器液位计等自动化设备。
2.3 结晶器液位控制器
包括：V/I转换器、振荡器、解调器、PID调节器、伺服放大器等。
2.4 伺服执行机构
包括：电一液伺服阀、电磁换向阀、液压缸和中间罐塞棒机构。
2.5 液位显示部分
主要是HMI操作画面(人机对话操作画面)和智能仪表显示。
整个结晶器液面控制系统，如图1所示。
图1. 结晶器液位控制系统图
液位控制原理是：现场检测到的钢水液位信号输入到S7-400系统，S7系统将检测到的现场液位实际值与设定值进行比较，将其差值进行PID运算，运算输出信号作为内环PID的设定值输入，该值再与塞棒位置信号进行比较，其差值经PID运算后，再将信号输出控制伺服阀，进而控制液压执行机构—液压缸动作，液压缸驱动塞棒升、降，塞棒控制钢水流量，使结晶器液位达到最佳设定值。
3. 系统的组成
3.1 基础自动化-PLC系统，即S7-400系统，主要配置：
一个主模件MFC Multi Function Controller
两个数字输入子模件DSI Digital Slave Input 编辑版word 两个数字输出子模件DSO Digital Slave Output
一个快速反应混合子模件QRS Quick Response Slave
一个模拟输出模件AOM Analog Output Module
六个端子模件TB Terminal Board
在液位控制系统中，来自结晶器检测元件的实际液位信号，经液位计处理变为4-20mA的标准信号，该信号经端子模件ＴＢ送到相应的子模件DSI和QRS中，然后再送到主模件MFC中,MFC按PID算法，计算出设定液位控制信号。经输出子模件DSO和端子TB，送到V/I逆变器。将电流信号变为电压信号，再送到伺服放大器，经过比较运算和PID运算后，输出控制信号到伺服阀，伺服阀控制液压缸动作，液压缸驱动中间罐塞棒升、降运动，使结晶器内钢水液面在设定值允许范围内轻微波动。
3.2 液面位置检测部分:主要是钴-60射源、闪烁计数器和结晶器液位计。
3.2.1 钴60-射源
物理测量原理是基于放射性射束经过金属物质时，其放射性强度减弱这一事实。γ射线的减弱程度，遵循指数规律衰减，其指数定律是：
式中：I0 为初始强度，d 为介质厚度，ε为介质密度，η为衰减系数（取决于射源类型）。
因此，测量计数只由厚度和密度之积ε·d来决定。由于结晶器 熔池的高密度，最终吸收特性将在高弯曲部分（即使测量路径相对小），因而密度变化的影响微不足道，并且射线被完全吸收。
结晶器壁厚对测量计数没有影响，它只产生一个固定衰减因数，而这可通过增加射源的活性强度来补偿。选择合适的射源活性，使在允许操作条件及经过结晶器壁厚之后，仍有足够剂量率。射源的长度由测量范围的大小及测量系统的几何形状决定，一般在100-120mm之间。
随着结晶器液位的升高，被熔池所遮挡的射源部分也增加，因此，被闪烁计数器所吸收的放射强度与结晶器液位成反比。由测量系统几何形状产生的非线性，将由沿deII0编辑版word 射源的非线活性分布补偿，因此，在闪烁计数器（探测器）端部的射线强度总是与结晶器实际液位成线性比例关系。
射源钴-60的半衰期为5.3年，通常设计成5年寿命，射源装在带有可锁定光束窗的铅罐里，停止浇铸时关闭光束窗。
放射源、闪烁计数器和结晶器液位计组成的信号检测与处理系统，如图2所示。
LB300-2电线电线端子箱闪烁计数器结晶器液位计结晶器射源
图2.信号检测与处理系统
3.2.2 闪烁计数器
闪烁计数器由NaJ（T１）晶体构成，由射源发射出的γ量子诱发晶体闪光，其频率与伴随的辐射强度成正比，晶体与光电倍增器进行光耦合后，光电倍增器的光敏层释放出电子。光敏层的HV（高压）加速电子向阳极运动，在阳极进一步释放电子。当它们碰到倍增电极时，串联的前置放大器就会产生高幅值的输出脉冲，然后再转换成标准脉冲，以确保无干扰传输信号。
3.2.3 结晶器液位计
主要收以下部分构成：调整单元，测速单元，模拟显示单元，限度单元和振荡补偿。
从检测器来的标准脉冲，通过光电耦合器输入到液位计。特殊设计的电路可保证有相当高的共模抑制比，以防止外来干扰。计数脉冲在这里被进一步放大，标准化，计数，并被测速计平均为计数速率，由此得到结晶器液位信号。，由于计数速率信号变化与液位成反比，最后的信号被颠倒，因而直接与结晶器液位成正比。一般测量精度是：±2%－±3%。
3.3 结晶器液位控制器
主要包括：V/I转换器、振荡器和解调器、PID调整的伺服放大器。 编辑版word 3.3.1 V/I转换器
它可以将输入到S7－400的电压信号转换成4－20mA的电流信号；亦可将S7－400输出的电流信号转换成标准电压信号。
3.3.2 振荡器和解调器
它由一个振荡器和一个与振荡器相位同步的解调器构成。主要完成对其测量信号的调制和解调。
振荡器产生两个正弦波电压（相位相反），用以激励转换器初级线圈，其振幅和频率可调。解调器从转换器接收到一个正弦信号，其振幅与位置值成正比，并将其转换为连续电压。
3.3.3 PID调节的伺服放大器
PID调节能实现比例、积分、微分运算，其输出信号控制伺服阀。伺服放大器部分，对外部输入的两个信号的代数值（设定值和反馈值），进行比较并计算其偏差，最终用一个放大了的电流信号去控制伺服阀，以消除实际值和设定值之间的偏差。
伺服放大器部分可实现下列功能：
读出并放大比较节点的偏差
内部误差校正和外部误差校正的转换
现场手动PID调节
现场PID校正和计算机PID校正的转换（V/I）
输出电流直接驱动伺服阀
锁定状态时，延时清除伺服阀电流和积分电路的电流
3.4 伺服执行机构
主要包括电一液伺服阀、电磁换向阀、液压缸和中间罐塞棒机构等。伺服放大器输出的控制信号，控制电液伺服阀的油流方向和大小，从而控制液压缸活塞杆的升降方向和升降速度，活塞杆再经一个杠杆传动机构，去控制塞棒的升降和速度。
伺服放大器和伺服执行机构的系统图，如图3所示。
连铸工艺技术 问答
连铸工艺技术问答
1、连铸Q215钢时，较易发生纵向裂纹漏钢，试分析应如何着手解决？
答：连铸生产Q215钢时较易发生纵向裂纹漏钢是因为，钢水成份中C含量在包晶反应区，钢水在凝固过程中的线收缩最大，因此，最易出现纵裂纹。解决的主要技术措施有：
1)采用合理的结晶器倒锥度；
2)选用合适的结晶器保护渣；
3)浸入式水口的出口倾角和插入深度要合适，水口与结晶器要严格对中；
4)确定合理的浇注温度及稳定的拉速；
5)保持结晶器液面稳定：结晶器钢水液而波动控制在±5mm以内；
6)控制钢水成份中的C含量避开0.10％～0.12％纵裂敏感峰值区；
7)采用热顶结晶器或结晶器弱冷。
2、连铸坯中心偏析的产生原因及解决措施是什么？
中心偏析是由于铸坯凝固末期，尚未凝固富集偏析元素的钢液流动造成的。铸坯的柱状晶比较发达，凝固过程常有“搭桥”发生。方坯的凝固末端液相穴窄尖，“搭桥”后钢液补缩受阻，形成“小钢锭”结构。因而，周期性、间断地出现了缩孔和偏析。板坯形成鼓肚变形时，也会引起液相穴内富集溶质元素的钢液流动，从而形成中心偏析。
措施：
降低钢中易偏析元素S、P的含量；
采用低过热度浇钢，减小柱状晶带的宽度，控制铸坯的凝固结构；
采用电磁搅拌技术，消除“搭桥”，增大中心等轴晶区宽度，减轻或消除中心偏析；
严格二冷对弧精度，对板坯的二冷夹辊最好采用多节辊，避免辊子变形；
在铸坯凝固末端采用轻压下技术，抑止残余钢水的流动。
3、某台铸机生产Q235钢连浇第6炉，上机温度1580℃，连浇中期发生中间包冻流停浇事故。该炉浇注过程中，中间包钢水温度测量值依次为：1545℃，1536℃，1531℃。试问应如何分析此次事故？应采取哪些措施？
此次事故属于正常连浇浇注过程中大包温降过快，导致中间包温度过低发生冻流。因此，应从以下几方面分析有无异常：
1)钢包状况：周转情况；包龄；维修类别；烘烤情况；包内粘渣、粘包等。
连铸中级工考试试题练习
连铸中级工考试试题练习
1、问答题 结晶器液面自动控制有哪四种方式？
正确答案：结晶器液面自动控制的四种方式是：磁浮法、热电偶法、同位素法和红外线法。
2、判断题 二冷区冷却比按每吨铸坯消耗的冷却水体积衡量（江南博哥）。
正确答案：对
3、判断题 夹渣一般是由于浮渣嵌入铸坯表面皮所造成的表面缺陷。
正确答案：对
4、判断题 铸坯表面夹杂缺陷的发生率，与浮渣的组成有密切关系。
正确答案：对
5、判断题 立弯式铸机与立式铸机相比，机身高度降低，可以节省投资。
正确答案：对
6、问答题 对于150mm×150mm断面的铸机，拉速为1.4m/min，其冷却水强度为1.12L/kg，求该连铸机的二次冷却水的耗水量？（铸坯的比重为7.6t/m3）
正确答案：Q＝fgvγ＝0.15×0.15×1.12×103×1.4×7.6＝268.128t/min
该连铸机的二次冷水的耗水量为268.128t/min。
7、单选 一般情况下，二次冷却强度采用（）较好。
A．强冷
B．弱冷
C．混冷
正确答案：B
8、单选 铸坯（）在结晶器内形成和产生。
A．内部缺陷
B．表面缺陷
C．鼓肚
正确答案：B
9、问答题 在浇注过程中为什么要对结晶器中的钢液面确定波动范围？
正确答案：因为在浇注过程中，如果钢液面波动太大，会卷入渣子，在铸坯表面形成皮下夹渣，影响铸坯的质量或造成拉漏事故，所以要对结晶器的钢液面进行控制。
10、问答题 火焰切割机的主要参数包括哪些？
正确答案：火焰切割机的主要参数包括气体压力、耗量、切割速度及最小定尺长度等。这些参数随切割方式不同而有所变化。
11、判断题 N、H、O、S、P都是钢的有害元素。
正确答案：错
12、单选 为提高包龄，浇铸高锰钢宜使用（）性中间包。
A．碱
B．酸 C．中
D．三种均可
正确答案：A
13、判断题 氧在钢液中的溶液解度随温度下降而减少，超过C-O平衡值时，过剩的氧就会与碳反应生成一氧化碳气泡，形成气泡缺陷。
转结晶器弯月面区钢水凝固现象
转 结晶器 弯月面区钢水凝固现象
结晶器被喻为"连铸机的心脏"，其重要性表现为:把钢水热量传递到冷却水，使钢水凝固成带液芯规定形状铸坯使其继续凝固;出结晶器形成均匀的、足够厚的坯壳厚度，在高拉速下不漏钢;良好铸坯质量;铸机生产率、安全性、长寿命。
结晶器是由钢液、保护渣、坯壳、铜板组成的复杂系统。涉及流动、凝固、传热以及应力等学科，目前人们对结晶器进行了大量的数学和物理模拟研究: (1)流动现象模拟。
图1结晶器流动现象示意图 (2)凝固传热模拟。
(3)保护渣熔化和渣膜润滑模拟。 (4)结晶器铜板温度场和应力场模拟。
(5)结晶器铜板和坯壳摩擦力的模拟等。 本文就结晶器弯月面区钢水凝固现象做一简要介绍。
2.结晶器钢液弯月面形成 在结晶器内由于钢水与铜壁表面张力的作用，形成具有弹性薄膜性能的弯月面(图2)，在弯月面的根部由于铜壁的冷却作用(冷却速度100℃/s)迅速形成初生坯壳。根据流体静力学，将弯月面形状近似为半圆形貌，可得到弯月面半径R，其值可由下式确定:
R=5.43×10-2·
如果结晶器钢水弯月面上有保护渣时，则R可表示为:
R=5.43×10-2·
式中:R-弯月面半径/cm -钢液面张力/N·m-1;
-钢水密度/kg·m-3; -渣子密度/kg·m-3;
-钢与渣界面张力()。 对于低C钢，裸露钢液弯月面半径R=0.71cm，钢液面覆盖保护渣时R=0.92cm。R值大小表示弯月面弹性薄膜的变形能力。R值越大，说明弯月面凝固壳受钢水静压力作用贴向结晶器壁越容易，坯壳裂纹难于发生。如果弯月面聚集了夹杂物，会降低钢水表面张力使R值减小，破坏了弯月面薄膜的弹性性能，使弯月面破裂，铸坯卷入夹渣、结疤、裂纹等缺陷。
图2结晶器钢水弯月面形成示意图 人们对结晶器弯月面的形成进行了实验室模拟和数学模拟。研究指出，结晶器弯月面形状受以下因素影响:
(1)钢液过热度。 过热度太高弯月面凝固初生坯壳推迟，有利于坯壳变形，振痕较浅。过热度太低，弯月面坯壳凝固厚度增加，形成深振痕。
连铸板坯角部横裂产生的原因及应对措施
铸坯角部横裂产生的原因及应对措施
板坯可以在表面上观察到纵向裂纹，在尾部观察到中线裂纹。要了解板坯中的角裂纹及孔隙，必须用沿板坯边部进行火焰切割处理，切割出50mm宽，2〜3mm深的槽。在检查板坯的裂纹时，在高强低合金钢(HSLA)、包晶钢、中碳钢中发现了角部横裂，但是在低碳铝镇静钢中却很少发现裂纹。包晶钢含有Nb,因此，角裂的百分比极高。虽然在板坯的疏松边发现了角部横裂，但板坯中的大多数裂纹出现在板坯的固定边。几乎板坯中所有的角部横裂纹与振动痕迹方向一致。在出厂前，必须对板坯中的角裂纹和针孔进行处理。处理板坯中出现的裂纹将增加产品成本，降低生产能力，耽误产品出厂日期。经过火焰切割后的板坯样品送到米塔尔研究实验室进行分析，以便确定其中角部横裂纹的发生原因。为减少角部横裂纹，米塔尔公司LazaroCardenas(MSLC)的操作人员、维修人员、技术人员组成了一支精干的团队，以降低板坯角部横裂纹的发生。
裂纹起因
当铸流表面遭受到热力应变、机械力应变或相变时，若该应变量超过了铸件材料的最大应变值，板坯就会发生横裂。在下列条件下板坯可能产生裂纹：(1)铸流表面温度下降至低延展区以下，拉伸应变导致铸件产生裂纹。(2)结晶器上热收缩应变引起板坯内部热断裂，产生裂纹。(3)结晶器上或结晶器附近所施加的外力引起表面热拉裂。
产品的延展性低是出现裂纹的主要原因。影响板坯横裂的因素还包括化学作用。减小温差，降低震动是避免板坯裂隙发生的主要措施。
角部裂分析对板坯切削样本(削痕深度2〜3mm)进行化学成分分析的结果如表1。在这种钢中发现了严重的角部裂纹，主要原因是该种钢的Nb、V和C含量高，特别是C对包晶钢非常敏感。理论上讲，Nb(C,N)在1090°C开始析出，当温度下降，析出量快速增长，当温度降低到900C时主要析出物为V(C,N)，温度进一步下降到800C时，晶间继续析出。众所周知，在温度降低过程中，Nb基及V基析出物沿奥氏体晶粒边界析出。事实上，晶核阻碍其析出，实际的析出温度还要低些，而且，由于处在低温高饱和条件，突然析出发出声响。大量析出物的出现软化了奥氏体晶粒边界，而且当板坯在弯曲拉应力作用下，就会沿晶体边界出现裂纹并扩展。
连续铸钢技术项目设计方案
1 连续铸钢技术项目设计方案
1.1 连铸技术的发展概况
连续铸钢是钢铁冶金领域内发展最快、最受重视和最为成功的技术之一，其原因在于连铸技术具有显著的技术经济优越性，是钢铁生产流程中结构优化的重要环节。转炉的发明者亨利·贝塞麦(Herry Bessemer)于 1846年首先提出了连续浇注的概念并于 1857
年获得专利权。从那时以来，近一个世纪的时间里，世界上的一些冶金工作者在连续浇铸技术方面进行了有益的探索，上世纪三十代，德国人容汉斯开创性的提出结晶器振动法，浇注铜铝合金获得成功，使有色合金的连续铸造应用于生产，金属(铜、铝)的连续铸造获得了工业应用。但钢液的连续浇铸却始终没有获得工业化[1]。钢的连铸取得突破性进展是由1945 年，容汉斯(S.Junghans)及其合作者罗西(I.Rossi)采用了振动式结晶器代替以前的固定式结晶器，解决了固定式结晶器拉坯漏钢的难题，钢水的连铸才首次获得成功。1950 年容汉斯和曼内斯曼(Mannesmann)公司合作，建成了世界上第一台能浇铸 5
t 钢水的连铸机[2]。钢水连铸获得巨大成功的另一重要的技术关键是英国人哈里德(Halliday)提出的“负滑脱(Negative Slip)”的概念。“负滑脱”能够有效地防止了凝固壳与结晶器的粘结和更好地改善润滑。
20 世纪 40 年代，德国建成了第一台浇注钢水的实验性连铸机。连铸技术在 20 世纪 50 年代初开始步入工业应用阶段，70 年代以后钢的连铸技术迅速发展，80 年代连铸技术日臻完善，一个国家的连铸技术水平的高低己成为衡量其钢铁工业现代化程度的
2 重要标志。
20 世纪 90 年代，随着钢的连铸技术的日益成熟，连铸技术又有新的重大发展。从那时以来，薄板坯连铸(连轧)技术在世界上获得了重大发展;薄带连铸技术也受到广泛重视，进行了深入研究；高效连铸技术随之出现，并获得了迅速发展。今天，钢的连铸技术无论从深度和广度上，都远远超过了 20 世纪 80年代的水平。并且在最近 10 年左右的时间里，在连铸技术领域出现了一些重要的独创性技术。
结晶器钢水液面控制系统融资投资立项项目可行性研究报告(中撰咨询)
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结晶器钢水液面控制系统立项投资融资项目
可行性研究报告
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立项、融资、贷款、市场调研 专注可行性研究报告 广州中撰企业投资咨询有限公司 目 录
第一章 结晶器钢水液面控制系统项目概论 ........................................... 1
一、结晶器钢水液面控制系统项目名称及承办单位 ............................... 1
二、结晶器钢水液面控制系统项目可行性研究报告委托编制单位 ...... 1
三、可行性研究的目的 ............................................................................... 1
四、可行性研究报告编制依据原则和范围 ............................................... 2
（一）项目可行性报告编制依据 ............................................................... 2
（二）可行性研究报告编制原则 ............................................................... 2
钢水液面波动
影响连铸结晶器液面波动的因素有：
1化学成分
适当提高钢中Mn含量，降低S含量，可以提高钢中Mn/S。可以减少硫化物在振痕处
的聚集，减少钢的热脆倾向，缓解液面波动。
2结晶器保护渣
保护渣采用高碱度、粘度和结晶温度时，结晶器铜板与初生坯壳中的渣膜中结晶相增
加，坯壳稳定，可以避免由于不均匀性造成的结晶器液面波动。
3结晶器冷却制度
适当降低结晶器冷却数量可使坯壳生长均匀，抑制液面波动产生。
4二冷水制度
传统上二次冷却采用弱冷制度，会造成二冷区铸坯坯壳生长减慢及坯壳表面高温度，
加剧铸坯鼓胀倾向，液面波动产生。
5钢水过热度
减少进入结晶器中钢水的过热度，减小了钢水与铜板的温差和降低板坯壳层的热应力
和收缩应力，增加了凝固速度，缓解了液面波动。
综上所述，控制结晶器液面波动主要应采取以下措施：
1改善结晶器保护渣
采用专用结晶器保护渣，提高保护渣融化温度、粘度，通过改变成分增加碱度。
2冷却水量控制
降低结晶器冷区水量，使铸坯坯壳生产均匀，抑制结晶器液面波动产生。
3二冷控制
降低二冷区上部的目标温度，增大二冷区上部区域（主要为1、2、3段）冷却强度，
减轻铸坯鼓肚倾向，缓解液面波动现象。
4其它方面
另外，在成分控制及过热度方面也应加强控制。在现有基础上，降低钢水中硫含量，
提高钢水Mn/S，缓解液面波动。
异型坯腹板纵裂纹产生原因分析
张 婕，王学新，王淑华，张利平 （莱芜钢铁集团有限公司，山东 莱芜271104）
摘 要：针对异型坯的特点，通过对异型坯的凝固特性和应力分析，找出了异型
坯腹板纵裂纹产生的原因：冷却不均匀造成的温度分布不均匀以及各种复杂应力
的集中是产生纵裂纹的根源，结晶组织粗大是产生纵裂纹的诱因，钢中成分和保
护渣的性能是纵裂纹形成的重要影响因素。
关键词：异型坯；腹板；纵裂纹；应力；保护渣 中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：1004-4620（2007）05-0046-02
结晶器液面波动成因及控制
总第２３２期 ２０１５年第４期 河北冶全
ＨＥＢＥＩ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｔｏｔａｌ ＮＯ．２３２ ２０１５，Ｎｕｍｂｅｒ４
结晶器液面波动成因及控制
董延亮 ，李 杰 ，张 飞 ，赵铁成。，吴燕青 ，翟永臻 （１．河北钢铁集团河北钢铁技术研究总院，河北石家庄０５２１６５；２．唐山不锈钢有限责任公司，河北唐
山０６３０１０） 摘要：结晶器液面波动是连铸过程中的常见现象，液面波动过大会造成铸坯夹杂物含量超标、纵裂等产 品缺陷，严重的还会引起漏钢事故。系统分析了影响结晶器液面波动的因素，并提出了在夹杂物、结晶 器流场、保护渣、冷却制度、拉速、液面控制系统等方面应采取的控制措施。 关键词：结晶器；液面波动；控制 中图分类号：ＴＦ７７７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６—５００８（２０１５）０４—００３８—０３ ｄｏｉ：１０．１３６３０／ｊ．ｃｎｋｉ．１３—１１７２．２０１５．０４１１
ＲＥＡＳＯＮ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬ
ＦＯＲ ＬＥＶＥＬ ＦＬＵＣＴＵＡＴＩＯＮ Ｄ Ｍ０ＬＤ
Ｄｏｎｇ Ｔｉｎｇｌｉａｎｇ ，Ｌｉ Ｊｉｅ‘，Ｚｈａｎｇ Ｆｅｉ。，Ｚｈａｏ Ｔｉｅｃｈｅｎｇ ，Ｗｕ Ｙａｎｇｑｉｎｇ ，Ｚｈａｉ Ｙｏｎｇｚｈｅｎ （１．Ｈｅｂｅｉ ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅｂｅｉ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ，ＳｈＯｉａｚｈｕａｎｇ，Ｈｅｂｅｉ， ０５２１６５；２．Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔａｎｇｓｈａｎ，Ｈｅｉｂｅｉ，０６３０１０） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ ｍｏｌｄ ｉｓ ａ ｎｏｒｍａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｓｔｉｎｇ．Ｔｏｏ ｌａｒｇｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｗｏｕｌｄ ｍａｋｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｉｎ ｂｉｌｌｅｔ ｂｅｉｎｇ ｏｖｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄ ａｎｄ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｃｒａｃｋｓ，ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｓｔｅｅｌ ｂｒｅａｋｏｕｔ．Ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｏ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ，ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂｅ ａ— ｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｉｎ ｍｏｌｄ，ｃａｓｔｉｎｇ ｐｏｗｄｅｒ，ｃｏｏｌｉｎｇ ｓｐｅｅｄ，ｃａｓｔｉｎｇ ｓｐｅｅｄ，ｌｅｖｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｍｏｌｄ；ｌｅｖｅｌ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｒｏｌ
结晶器液面控制探析
0
天津冶金职业技术学院
毕业课题
结晶器液位控制系统探析
系 别 机械工程
专 业 机电一体化
班 级 09机械
学生姓名
徐冀峰
指导教师 张秋菊
2011年9月27日
I
摘 要
连铸是炼钢生产的核心设备。当代高端大型连铸机大多采用多流园弧形连铸机，连铸控制采用二级自动控制系统，即PLC控制和过程控制。在整个系统中，结晶器液位控制是关键技术。液位控制有很多方式，普遍采用的是钴-６０液位控制。本文将对钴-６０液位控制系统进行探析。
关键词：结晶器，液位控制，过程控制系统
2
目 录
摘要-------------------------------------------------------Ⅰ
1. 概述---------------------------------------------1
2. 结晶器液位控制原理---------------------------------1
2.1. 基础自动化部分---------------------------------------------1
2.2. 检测部分--------------------------------------------1
2.3. 结晶器液位控制器------------------------------------1
2.4. 伺服执行机构-------------------------------------2
2.5. 液位显示部分-----------------------------------------2
3. 系统的组成---------------------------------------2
3.1. 基础自动化-PLC系统-----------------------------------2
3.2. 液面位置检测部分---------------------------------------3
结晶器钢水液面检测方法汇总
结晶器钢水液面检测方法汇总
发布时间:2008-12-12 16:21:46
结晶器钢水液面检测系统常用的方式有4种：射源型、涡流型、红外型、电磁型。
（1）射源型。采用同位素射线源，利用闪烁晶体接收装置接收随钢水液面高度变化的射线，从而检测出液面高度。Cs-137液面检测系统自1989年由国内镭目公司开发成功后，通过反复改进和应用，已推出了可快速拆装的第三代侧推式产品，安装简单，维护方便，控制稳定，检测精度达到±0.5mm，射源剂量低。铯源型是一种应用最普遍的方法，方坯、圆坯、矩形坯、异形坯都可以采用，板坯连铸机为了实现自动开浇，也采用此方法。
（2）涡流型。涡流传感器中的电磁信号在钢水表面产生涡电流，此涡电流在传感器线圈中产生感应信号，其大小随钢水表面到传感器的距离而变化。适用于板坯、大断面的矩形坯。将涡流传感器竖直悬架安装在结晶器铜管口的上方，并通压缩空气冷却。不需对结晶器进行改造，因其受安装条件的限制，涡流型不能在小断面连铸机上应用。
（3）红外型。适用于不加保护渣时的敞开浇注方式。易受水汽、烟雾等影响，目前，这种方式很少采用。
（4）电磁型。传感器安装于结晶器铜板上，感应面与铜板内表面齐平，传感器发射电磁信号并接收返回的涡电流，其强度与钢水液面成正比，其基本原理与涡流型相似，只是安装方式不一样（涡流型把传感器悬挂安装在结晶器上方，而电磁型将传感器安装在结晶器铜板上）。适用于板坯及大断面矩形坯。与涡流型相比，电磁型省去了每次更换中间包时须搬移传感器的操作过程，但其价格昂贵。