[实用新型]大包下渣振动检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及冶金工业领域，具体涉及应用于大包下渣的振动检测装置。

背景技术

在连铸工艺的生产过程中，钢液从大包通过长水口保护套管流入中间包，再经滑动水口进入结晶器，冷却后凝固成各种截面的铸坯。其中，渣层对大包及中间包中的钢液有保温防氧化作用，然而当中间包中的渣层过厚时则会导致钢液污染，使中间包耐火材料的热侵蚀增加并增大中间包的残余渣层的厚度。因此必须控制从大包到中间包的钢渣流动，这对提高铸坯质量、增加连铸批次有着非常重要的意义。

目前已有多种下渣检测装置，例如红外检测装置、电磁感应式检测装置和超声波检测装置等。基于红外技术的钢渣检测系统能够保证从出钢过程开始就实现精确、可靠的钢渣检测。目前这一类系统经常用于转炉出钢口的下渣检测，但在连铸全保护浇铸条件下，这种系统不能应用于大包到中间包的下渣检测，这是由于如果用于大包到中间包的下渣检测，则必须除去长水口保护套管，从而在检测中钢液不能被遮挡，而这样就会引起钢液的二次氧化，因此红外检测系统目前一般不用于大包的下渣检测，而主要应用于转炉出钢口到钢包的下渣检测。

电磁感应式下渣检测系统被认为是目前世界上比较先进的下渣检测系统，国外已有多家炼钢厂采用该系统，并获得较好冶金效果和经济效益。由于采用这类系统要求对大包进行改造，即，在大包底部埋入线圈，这种改造费用昂贵，而且由于工作环境温度较高，导致线圈很容易损坏，平均每个月就要对大包底部的线圈、传感器进行更换，从而使得使用成本较高。

此外，利用超声波进行钢液下渣检测也是一种常用的方法。超声波检测法的原理是利用大包注流中在有钢渣和无钢渣时超声波发射、反射信号之间的差别来实现对钢渣的检测。虽然这种方法对浇铸过程没有影响，但是由于超声波探头的工作环境温度高达1500℃左右，工作环境恶劣，使得这种系统的制造和使用的费用较高，因此目前还难以在工业应用中广泛推广。

而振动检测方法的最初实践来源于钢液浇铸现场。在连铸过程中，经验丰富的老工人可以通过浇铸末期所感受到的大包长水口保护套管操作臂的振动变化而先于视觉观察判断出由大包进入中间包的钢渣量。大量的现场经验也证明了大包操作臂的振动与长水口保护套管内流动的钢液中的含渣量密切相关。事实上，在钢液从大包流入到中间包的过程中，长水口保护套管会使与之相连的操作臂产生较强的振动，长水口保护套管开度越大，钢液流量就越大，则操作臂的振动就越剧烈。然而，钢渣的比重大约是钢液的三分之一，则由钢渣流动与钢液流动引起的振动必然有差异，因此，理论上通过监测操作臂的振动应能间接监测长水口保护套管内钢液流动状态的变化情况。

但是，连铸浇注过程中的振动情况是比较复杂的，经常会有很多不是由钢渣流动引起的振动影响操作臂的振动，主要因素如下：

第一，在浇注过程中，要求中间包的钢液量基本稳定(即，钢液液面不能太高，也不能太低)，这就要求操作人员要根据中间包内的钢液量来调节钢包的滑动水口的开度，当中间包的液面过高时，就要将滑动水口的开度调小；而当中间包液面过低时，就要将开度调大。这就使长水口保护套管内的钢液的状态随之变化，这种变化也会影响操作臂的振动，使得振动随着滑动水口开度的增大/减小而增大/减小；

第二，在大包浇注的末期，会将另一包冶炼好的钢液放置在大包回转台上，前一包钢液浇注完后，后放置的这一包钢液就会接着浇注。而这个放大包的过程会对整个大包回转台带来冲击，这个冲击同时也造成了操作臂的振动冲击；

第三，大包下渣检测过程中，操作人员频繁地操作滑板，每次操作都将影响操作臂的振动且维持一段时间，如果此时正值下渣，则有用信号(即下渣导致的操作臂的振动变化)将被掩盖，从而影响下渣判断；

第四，现场操作臂的刚度大、重量重，且固定于中间包车上，长水口保护套管中的钢液引起的振动传递到操作臂末端的传感器时，钢液振动对应的信号已经非常微弱，基本只剩下干扰振动对应的信号；

此外，在连铸车间还有一些环境振动、人为振动和噪声，如电弧炉冶炼时的噪声、连铸车间钢架的振动、中包台上人的行走振动等，这些振动或噪声都会对操作臂的振动造成影响。