銫源型鋼水液面自動控制系統(tǒng)的應用和優(yōu)化

權軍宗，王 剛，楊和乾，廖大文，鄧代斌，孟令奎

(成渝釩鈦科技有限公司煉鋼廠，四川內江 642469)

1 引言

對結晶器鋼水液面進行自動控制，是連鑄生產的關鍵技術之一。它對于保證連鑄機的安全生產，降低工人的勞動強度、提高生產效率、提高鑄坯的質量和產量、減少溢鋼和漏鋼事故、提高煉鋼連鑄的管理水平都是非常重要的。而成渝釩鈦科技有限公司煉鋼廠的1#、2#方坯連鑄機自2000年投產以來一直依靠工人人工控制結晶器液面，鋼坯質量難以滿足要求。所以引進鐳目公司生產的RAM型Cs－137鋼水液面自動控制系統(tǒng)，在1#連鑄機投入運行和優(yōu)化后，取得了良好的使用效果。

2 RAM型Cs－137鋼水液面自動控制系統(tǒng)的原理和優(yōu)點

2．1 原理

RAM型Cs－137鋼水液面自動控制系統(tǒng)工作原理:在結晶器鋼水彎月面處，相對設立放射源和接收器，通過二次儀表可連續(xù)測量結晶器鋼水液面，通過與設定液面的比較差值，與拉矯機建立連鎖，通過拉速的調節(jié)保證結晶器鋼水液面的穩(wěn)定，從而保證鑄坯的生產和質量。

2．2 優(yōu)點

RAM型Cs－137鋼水液面自動控制系統(tǒng)的優(yōu)點:

(1)放射源采用Cs－137代替國外通常使用的Co60，使輻射劑量減少22倍，使用壽命提高6倍，熔點提高575℃，源罐重量輕3～5倍，確保了工人的生命安全和儀器的拆裝及保護;

(2)結晶器液面與拉速建立自動連鎖，減少了人為控制液面的隨意性和不穩(wěn)定性，顯著提高了鑄坯的質量;

(3)降低工人的勞動強度，減少溢鋼和漏鋼事故，提高生產效率和鑄坯質量;

(4)提高了煉鋼連鑄的管理水平。

3 RAM型Cs－137鋼水液面自動控制系統(tǒng)的投運和存在的問題

從鐳目公司購進的RAM型Cs－137鋼水液面自動控制系統(tǒng)于2011年9月份在1#連鑄機進行安裝調試，并于10月份投入使用。但是，很快暴露出多種問題:

(1)溢鋼、漏鋼頻繁，而且漏鋼的先兆性差，漏鋼原因不明。統(tǒng)計10月份投入使用后平均比以前人工控制溢鋼、漏鋼增加4次/月，溢漏率增加50%(見表1)。

表1 2011年8～10月溢鋼、漏鋼情況

(2)結晶器銅管磨損嚴重，通鋼量急劇下降，由原來的5000多噸/支下降至3500噸/支。

(3)浸入式水口使用壽命由4小時以上下降至3小時以下，水口更換頻繁，成本和工人勞動強度都增大。

(4)結晶器配套改造設計不合理，不符合工藝要求，現(xiàn)場使用易損壞，操作困難。

(5)工人的操作技能掌握不熟練，事故處理不恰當。

(6)鑄坯的表面質量惡化，尤其是溢鋼事故多和浸入式水口更換頻繁，嚴重影響了鑄坯質量的穩(wěn)定。

針對上述問題，連鑄車間迅速組織技術人員和現(xiàn)場操作人員進行技術攻關。通過縝密的調查分析，認為該系統(tǒng)的工作原理和控制技術指標沒有問題，主要問題是與1#連鑄機的具體生產實際不符造成。

4 優(yōu)化措施和效果

針對存在問題，攻關小組對問題的根源進行了深入分析，并采取了行之有效的措施。

4．1 溢鋼、漏鋼

通過對溢鋼、漏鋼的原因分析，攻關小組從“人、機、料、法”四個方面進行了一一剖析。

(1)“人”:結晶器液面自動控制系統(tǒng)屬于新上設備，工人對它的認識不全面，操作的訣竅未能掌握，工人的素質有待于進一步提高。為此，一方面通過鐳目公司的技術人員講課，全面介紹該系統(tǒng)的工作原理和操作注意事項，并編寫下發(fā)《結晶器液面自動控制系統(tǒng)技術要點》等;另一方面加強對工人的思想教育和問題的深入分析，提高工人對使用該控制系統(tǒng)的積極性和主動性。

(2)“機”:由于連鑄車間對溢鋼、漏鋼事故考核實行一刀切，促使職工對該液面控制系統(tǒng)的性能失去了信心，為此，重新下發(fā)了考核制度。

(3)“料”:攻關小組通過對職工溢鋼和漏鋼過程的調查和對漏鋼鑄坯的觀察分析，發(fā)現(xiàn)漏鋼發(fā)生的部位90%以上出現(xiàn)在鑄坯的偏離角處，10%發(fā)生在鑄坯面部，而且全部是裂紋漏鋼，漏鋼前出現(xiàn)凹陷，而手動澆注很少出現(xiàn)。通過分析認為，在手動控制時，結晶器鋼水液面波動大，液渣除了形成渣膜外，還由于鋼水液面的波動形成渣圈。而采用該結晶器液面自動控制系統(tǒng)，鋼水液面控制在±1 mm之內，渣膜的形成均勻，形不成渣圈，液渣消耗量減少，液渣層增厚。研究指出，結晶器鋼水液面上的液渣層應保持5～12 mm，否則易出現(xiàn)鑄坯表面裂紋，通過對手動和自動下的液渣層的測量，驗證了這一觀點(見表2)。為此，攻關小組與保護渣廠家對現(xiàn)用保護渣進行了改進，適應了自動澆注的需要。

表2 手動與自動下液渣層對比

(4)“法”:新技術的采用往往帶來操作方法的改變，通過觀察發(fā)現(xiàn)工人操作中存在兩個主要問題:一是工人在手動時采用高液面，自動時液面低，這樣就在結晶器銅管內壁形成兩個彎月面區(qū)域(此處銅管出現(xiàn)變形)，交替操作時造成坯殼不均漏鋼;二是工人的撈渣操作，在自動時，破壞了液渣層，造成卷渣或渣膜不均漏鋼，為此，攻關小組與鐳目公司技術人員一起編寫了《結晶器液面自動控制系統(tǒng)操作規(guī)程》及《結晶器液面自動控制系統(tǒng)注意事項》等指導文件下發(fā)培訓學習。

4．2 浸入式水口壽命短

通過對浸入式水口侵蝕部位的觀察，發(fā)現(xiàn)侵蝕部位形成不大于5 mm的環(huán)狀，而手動澆注侵蝕部位的寬度達到10 mm以上。分析認為主要是手動和自動操作時，鋼水液面的波動不同造成集中侵蝕。為此，攻關小組與鐳目公司技術人員配合，對該液面自動控制系統(tǒng)的程序進行重新編制，使結晶器的設定液面進行定期浮動，從而擴大侵蝕面延長水口壽命。

4．3 結晶器銅管壽命短

通過對結晶器銅管下線原因的分析，認為主要是由于溢鋼、漏鋼頻繁造成銅管內壁磨損和劃傷嚴重，同時銅管內壁的雙彎月面變形也是下線原因。隨著上述問題的解決，銅管壽命的問題迎刃而解。

4．4 其它

另外，攻關小組還對結晶器外殼進行了改進，保證了現(xiàn)場使用和維護方便。

5 效果

通過以上優(yōu)化和改進措施，取得了顯著的效果。

(1)生產事故率降低90%，鑄坯質量報廢減少70%，保證了生產順行和質量穩(wěn)定，為煉鋼廠的品種鋼開發(fā)奠定了堅實的基礎，主要指標提升見表3。

表3 技術優(yōu)化后生產情況

(2)大量減少原輔料使用量，節(jié)約了大量原輔料成本，為煉鋼廠降低成本工作邁出一大步，主要指標見表4。

表4 優(yōu)化后使用原輔料情況

(3)其它問題也得以解決，如銅管使用壽命提高到5000噸/支以上，工人的操作水平也得以提升等。

6 結束語

鐳目公司的RAM型Cs－137結晶器鋼水液面自動控制系統(tǒng)在成渝釩鈦科技有限公司煉鋼廠1#連鑄機上的成功投運和優(yōu)化，取得了良好的效果。對1#連鑄機的改造所取得的成果已經得到推廣應用，為煉鋼廠品種鋼的開發(fā)、降成本工作、生產效率的提升及生產操作的規(guī)范化、科技化等方面打下了堅實的基礎。

［1］ 田燕翔．現(xiàn)代連鑄新工藝、新技術與鑄坯質量控制［M］．北京:當代中國出版社，2004．

［2］ 蔡開科，程士富．連續(xù)鑄鋼原理與工藝［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1994．

［3］ 華西冶金論壇成都第二十屆會議．連鑄坯質量學術論文集［C］．