[发明专利]电磁式下渣检测控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及冶金自动化领域，特别指一种包括钢包下渣检测、控制方式与成套系统的电磁式下渣检测控制系统。

背景技术

在连铸生产过程中，钢包的覆盖渣可以起到防止钢水氧化、保持大中包钢水温度的作用，但中间包渣层过厚则会污染钢水、加快中间包耐材腐蚀、降低了铸坯质量、增加了生产成本。随着钢包长水口保护浇铸方式的推广，通过肉眼观察或红外摄像的方式已无法及时的阻止钢包钢渣泄露到中包中，只能通过观看中间包翻渣或检测钢包重量这两种方式控制钢包的下渣量，但这两种方式都存在不可解决的弊端：观看到中包翻渣将会使中间包渣层加厚，从而带来夹渣，降低钢水质量，减少中间包使用寿命；而检测钢包重量更加不能确定是否下渣，不但影响钢水质量，还会降低钢水的收得率，提高生产成本。因此，有效的钢包下渣检测技术对提高铸坯质量、提高钢水收得率、降低生产成本有着极其重要的意义。

目前存在几种不同形式钢包下渣检测技术，例如：基于电磁线圈传感器的下渣检测技术、基于加速度传感器的振动式下渣检测技术、基于水口外部的电磁下渣检测技术等。基于电磁线圈传感器的下渣检测是利用电磁感应的原理检测出钢水中含渣量的百分数。线圈安装在钢包滑动水口与钢包底座之间，钢水从线圈中心通过，从而直接测量钢水中钢渣的含量。因为使用了电磁感应的原理，使得该下渣检测系统系统操作方便，每次使用只要拔插快速插头就可以，不需要卸长水口；不易受环境影响，准确性高；抗干扰能力强。但是由于电磁线圈是安装在钢包内，因此每个钢包都必须配备一个传感器，成本较高，同时，传感器跟随钢包进精炼炉精炼，导致传感器受高温烘烤因此寿命较短，在钢包不下线就得不到维护的情况下，使用得不到连续。振动测渣的原理是通过将加速度传感器安装在钢包机械手上，检测操作杆的振动变化，从而判断钢包下渣与否。由于传感器不需要安装在钢包上，因此这种测渣方式安装方便，使用寿命较与线圈式相比较长。但由于使用的环境较为恶劣，存在许多的干扰因素（如噪声、上钢包、滑动水口运动、注流速度改变、气体吸入、边界条件、中间多样性覆盖层的厚度和黏度）改变引起的干扰信号远大于渣信号因此误报率较高，可靠性较差。基于长水口外部的电磁下渣检测技术是利用电磁线圈产生电磁场，长水口中的钢水及钢渣通过这个电磁场将产生一个感应电流，从而判断长下渣与否。专利文件JP54119336A及专利文件EP1486272A1所提到的方法和设备就是利用该原理实现的。

专利文件JP54119336A利用了两组电磁线圈在长水口的不同高度位置检测，并且提供了一个独立的水平驱动机构使线圈能够前后移动用于避免长时间高温烘烤。然而，由于钢包长水口随着钢包滑动水口动作而动作，独立的水平驱动机构将导致C型框架无法定位，并且由于两组线圈不在同一水平面上，C型框架的结构将十分庞大，在钢包与中间包距离较短的情况下，将无法应用。专利文件EP1486272A1利用了至少一个发送线圈和至少一个接收线圈产生电磁场，并且将发送线圈、接收线圈、装到叉状线圈架的两个分支中，使发送线圈、接收线圈、钢包长水口在同一条直线上，钢包长水口位于两个线圈之间，同时，叉状线圈架通过杆状连接部分固定在钢包机械手的前端套管上，从而保证传感器与长水口的相对位置不发生大的改变。然而，钢包机械手在更换钢包长水口时，钢水有很大的几率会泄漏出来，因为叉状线圈架固定在机械手上不能移动， 所以钢水将淋到到叉状线圈上导致叉状线圈架的损坏；此外，因为发送线圈和接收线圈竖直螺旋绕制，所以发送线圈、接收线圈和长水口必须在同一条直线上，这将导致维护安装的不便。在以上两个专利文件中，虽然都对传感器进行的冷却，但由于中间包面积较大，周围的辐射温度也非常高，引入线圈的电缆得不到保护，特别是专利文件JP54119336A，在C型框架前后移动时，很可能会导致电缆下垂，电缆直接浸入中间包钢水中，导致电缆烧毁。

在连铸生产过程中，一般用到钢包长水口机械手。钢包长水口机械手的主要功能是将长水口安装到钢包滑动水口上以及更换长水口，以起到防止钢水氧化、保持大中包钢水温度的作用。为了提高铸坯质量、提高钢水收得率、降低生产成本，大多数连铸生产线采用了钢包下渣检测技术，电磁悬挂式钢包下渣检测技术应用较广泛，此技术需将传感器安装在钢包长水口机械手上，在需要检测钢包水口中钢渣含量时，传动机构将传感器送至钢包长水口附近，在不需要检测时，传动机构将传感器拖回到远离钢包长水口处。目前传统的钢包长水口机械手作用单一，且在伸缩管上没有预留安装传感器传动装置的位置，结构臃肿，操作困难。