钢包下渣优化的研究进展及应用

钢包下渣优化的研究进展及应用

杨桂宇 李伟 徐旭仲

邯宝炼钢厂，河北 邯郸 056000

摘要：避免钢包下渣是连铸生产中重要的一环，其直接影响产品的质量和缺陷形成。当下流行的三种钢包下渣检测方法被简述，分别是电磁感应、称重法、红外感应法。通过论述各种方法的优缺点和优化途径，为钢包下渣检测过程提供指导，使其在连铸产品质量控制方面发挥更大的作用。

关键词：钢渣；优化；检测

Research progress and application of slagging process optimization of ladle

Yang Guiyu Li Wei Xu Xuzhong

(Hanbao Steelmaking Plant, Handan, Hebei)

Abstract: Avoiding ladle slagging is an important part of continuous casting production, which directly affects the quality of the product and defect formation. Three popular detection methods for ladle slagging are briefly described, which are electromagnetic induction, weighing method and infrared induction method. By discussing the advantages, disadvantages and optimization of each method, we provide guidance for the ladle slagging detection process, so that it can play a greater role in the control of continuous casting product quality.

Key words: steel slag; optimization; testing

1.引言

在炼钢生产中，连铸是重中之重。连铸，顾名思义就是连续浇铸，是将合格的液态钢水凝固，根据客户要求切割成不同尺寸的钢坯。该生产方式有简单、高效、能耗低、自动化水平高等特点。钢水从转炉到连铸，需要用到钢包盛接。在运送过程中，为了减少温降以及二次氧化，通常钢包液面由一层钢渣保护。钢渣密度小，约为钢水的三分之一，因此能浮于泔水之上。但是在浇铸过程中，钢渣会随着钢液流入中间包，这就会污染钢水、氧化包壁内衬。尤其在浇铸末期，钢水呈漩涡状，极其容易卷渣，钢渣随着钢水进入中间包中。然后在中间包中二次氧化，侵蚀中间包耐材，形成高熔点夹杂物，在下水口聚集、长大、堵塞水口。传统方法是在浇铸末期，操作工人肉眼观察大包称重，去判断中间包内是否下渣并及时关闭滑动水口。但是这种凭借人工判断包内钢水是否浇完，其方法准确性极低、误差大且对操作人员身体有一定的损害。为提高产品品质、改善钢坯质量，钢包下渣检测系统应运而生。也就是采用大包自动下渣检测系统来代替人工。该系统有着人工不可比拟的优势，大大减轻了操作人员的劳动强度，同时也避免了过早关闭大包滑动水口造成钢水浪费，提高了钢水的利用率。

近年来有关钢包下渣做了大量研究，了解钢包内钢水和钢渣特性，配合自动下渣检测系统，及时关闭滑动水口，在能保证钢水收得率和降低炼钢成本的前提下，避免下渣，减少对钢液的污染，提高产品质量。

2.四种常见的下渣检测系统

2.1电磁感应法

电磁感应下渣检测系统主要工作原理是：利用钢渣与钢液对涡流信号，反馈量不同。环状电磁线圈可以感应出钢液中渣，反馈给仪表盘，操作人员做出判断。利用钢液和钢渣导电率不同。钢渣的导电率很低，约为钢液的1/1000。当含有钢渣的钢液流经长水口时，由于导电率不同，产生异样的涡电流，进而影响电磁场的变化。而磁场的变化，可以改变线圈输出电压的大小，通过放大器将变化电压信号放大，传递到操作室仪表盘上，操作人员根据反馈的信号方便判断及数据储存，更为直接地观察浇铸过程中钢包下渣情况。大包下渣检测系统，可以提高钢液纯净度，准确地检测出大包下渣情况，检测到钢渣后及时关闭大包滑动水口，可以避免80%表面缺陷的板坯出现。同时也有效地规避掉如结晶器卷渣漏钢，产品铸坯表面缺陷等问题，其准确性极高，能将大包钢水剩余量控制在1%以下，真正的做到“小流见渣，见渣关水口”。大包中的钢渣流入中间包，会影响钢水的纯净度，污染钢水，钢渣在中间包内被二次氧化，形成高熔点簇状物，聚集、长大堵塞下水口，出现表面缺陷，夹杂，严重地话会有卷渣漏钢发生。

电磁感应下渣检测系统的工作原理如下图所示

2.2称重法

利用钢渣与钢液密度不同，会产生重量差异以此来判断下渣。通常测量多炉钢水重量取其平均值，作为临界点。

当钢包重量小于该值时，则钢水中含有钢渣，需要关闭滑动水口，避免进一步下渣；反之，当钢包重量大于该值时，说明包内均是钢水，则可以继续浇铸，但是无法判断包内钢渣情况，极有可能会下渣。

该方法的弊端显而易见，首先每炉钢包重量均不同且数值波动较大，这是影响判断下渣的重要因素；其次坐包时，对称重臂挤压、碰撞也会影响称重精度和准确性。若运用该方法检测下渣，需要求称重系统极其准确、精度极高、故障率低。但是在浇铸过程中，面临的高温环境、粉尘对大包的称重系统是很严峻的考验。

2.3红外感应法

该检测方法是利用钢水与钢渣，在高温时热辐射系统不同，成像在仪表显示器上。该方法能准确检测出钢渣含量，但是在检测过程中，需要将钢包长水口撤离，这会造成钢水的二次氧化。要知道在浇铸过程中严禁钢水裸露在空气中，会促成更多夹杂的产生。即便是把感应头装在长水口与中间包钢液面之间，也会有部分钢液氧化。由此推断，该方法不适用于钢包下渣检测，只可以用作辅助工具。将探头装在中间包内，精准测出中间包内钢渣含量。

3.对比优缺点

以上三种检测系统均应用普遍，各自优缺点明显，相比较来说电磁感应法，无论是从检测准确性，还是系统可靠性都领先于其他检测方法，减少大包下渣量，可以有效地提高钢水收得率，有较高的使用价值及改进空间。

该检测系统需安装在钢包上，高温、粉尘环境，对仪器的耐用性是个考验。需要做到在恶劣的环境中，保证电子仪器的精度及灵敏度。

4.总结

总体来说，应用钢包下渣检测系统主要是为了解决由于下渣产生的夹杂，卷渣以及如何提高钢水收得率，减轻操作员的劳动强度等问题。在保证产品质量的同时，降低炼钢成本。随着科学进步，将自动下渣系统一步步优化，无论是一起的使用寿命还是准确程度，都会有所提升，为生产出优质地产品提供强有力的保障。

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作者简介:杨桂宇（1993-）,男，河北人，硕士研究生学历，研究方向: 冶金物理化学，现工作于邯宝炼钢厂。