摘要:介绍了一种实用的钢水含渣量的检测系统，对它在炼钢生产中的意义进行了详细的阐述。该系统具有很强的适用性和良好的发展前景。
关键词:传感器 含渣量 检测系统
1 前言
大包下渣检测是一项较新的技术，目前国内此类检测所使用的方法主要有以下几种:一是利用视频系统监控大包下渣的方法，即是利用计算机对水口附近的图像采样进行识别判断，提取特征参数，再进行数学统计的方法对大包到中包的浇注过程的下渣点进行预测。二是利用浇注结构的振动信号监测钢包下渣的状况。三是目前国内外大多采用的电磁线圈检测法，这种方法原理简单、灵敏可靠。但由于它需要把传感器置于高温的钢水附近，严重影响传感器的工作状态和使用寿命，需要频繁更换传感器，产品的使用和维护成本较高，所以传感器的使用寿命、灵敏度和抗干扰性成为这类检测系统的最大难题，所以此类检测系统的关键是传感器的使用寿命和抗干扰问题。
2 电磁线圈检测法大包下渣检测系统原理及基本结构
2.1 系统的工作原理
利用电磁线圈检测大包下渣时钢水中含渣量的原理是根据钢渣与钢水导电率的差异，利用电磁感应的原理检测出钢水中含渣量的百分数。并以声光报警的形式提醒浇注工及时关闭林包滑动水口或直接发出大包水口关闭信号，来控制钢渣随钢水流入中包的数量，从而提高钢水的洁净度，减少除渣操作，避免水口堵塞，同时，提高钢坯的质量，提高钢水的利用率。
安装在大包底部水口外的电磁传感器由两个同心线圈组成，当一次线圈通以交变振荡电流时，该电流产生的磁场将在大包通过水口流往中包的钢柱流中感应出涡电流:当大包的钢水浇注接近终点时，钢水携带钢渣进入水口，由于钢渣的导电率约为钢水导电率的1/1000，所以水口含渣的钢柱流的涡电流将发生变化，进而影响电磁场的改变。这种电磁场的改变可由二次线圈的输出电压发生变化反应出来，变化的电压通过前置放大器转换成电流送入操作室的二次仪表，二次仪表接收传感器信号的同时接收大包称重信号，这些信号经过智能化处理后，由中央处理器送出声光报警和控制信号到功率驱动器。由功率驱动器控制滑板机构打开与闭合。
2.2 系统组成基要结构框图如下:
2.3 系统各组成部分特点
2.3.1 测渣传感器
(1)测渣系统的核心是传感器的研制及软件对传感器所测信号的补偿。传感器工作环境温度很高，平均温度大于700℃，因此对传感器及其导线所提出的第一个要求是:要耐高温，高温绝缘性要好而且要有很好的机械强度。
(2)传感器周边环境变量因素多，这些变量因素对传感器是一个很大的干扰源。这就要求传感器自身具有抗干扰能力，首先大包温度变化范围是几百摄氏度/小时，这么大的温度变化，很容易使普通结构的传感器因温度巨变，而产生极大的飘移。温度变化产生的漂移是该系统重点需要解决的问题。其次传感器周围大部分为钢结构，这些材料因温度的巨变，其性能有很大差别，测渣传感器是通过电磁原理来检测钢水的含渣量。同样，导电材料δ、μ的变化均对电磁场有较大影响，因而需要具有良好的补偿措施。因此对传感器所提出的第二个要求是要有很强的抗干扰能力。且有良好的补偿措施。
(3)大包特殊的安装环境空间狭小，要求传感器耐高温、高寿命。温度高，材料易氧化、变脆，材料的性能随高温和时间的增长会急剧恶化，这使普通传感器寿命很难提高，需对传感器作特殊技术处理。降低初级阻抗，可以在初级电压不变的条件下，减少阻抗，激励电流就会增加，从而大大提高了传感器的灵敏度，提高了信噪比。初级电阻的减少，也进一步降低了自身热量的增加。自身的温升的降低，也有利于提高自身的稳定性。
2.3.2 测渣二次仪表
二次仪表要具有自动校准、自动调零、自动诊断和报警等功能，现场要具有自动/手动切换功能，可通过工控机设定或修改混渣量报警限等参数。能显示相应的模拟量和数字量。系统响应时间要满足工艺要求。
2.3.3 系统软件
系统应具备监控功能，对检测线路发生任何故障都能很快检测和显示出来，要可以快速定位和纠正故障。对钢种、钢水罐状态自动适应。
软件功能:实时检测钢渣含量；在线修改控制参数:实时显示钢渣含量以及分布曲线；存储、显示历史数据；状态及报警显示。
2.3.4 现场操作箱
安装在浇注平台上的现场操作箱通过屏蔽电缆与二次仪表和 I/0板相连，现场操作箱向操作工提供系统的所有重要信息。如显示钢水含渣量的设定值和检测值伯，操作工可选择自动或手动方式关闭水口，系统在下渣时以声光报警和光柱显示提醒操作者。
3 系统主要功能及要求
系统应具有以下功能:
(1)系统能及时检测在大包下水口的钢渣含量，可以及时发出声光报警信号，通知操作工及时关闭大包滑动水口；自动方式时，自动关闭大包滑动水口。
(2)灵敏度高、抗干扰能力强、可靠性高，可检测出钢水流柱中的微量混渣。
(3)要有良好的线性，输出信号幅度与传感器区段钢流中的混渣量成正比，检测结果精确可靠。
(4)反应速度要快(0.1S)，在出现微量混渣时及时发出水口关闭信号。
(5)检测信号要稳定，环境适应能力要强，传感器抗高温。二次仪表设有各种报警功能。
(6)要进行全过程控制与管理，能设定或修改参数，以及执行各种功能操纵，能够反映钢渣的多种信息，要有历史存储，便于做工艺技术分析。
4 使用大包下渣检测系统对炼钢生产的意义
1)使用大包下渣检测系统可以提高钢水的利用率
靠肉眼检测炉渣经常会过早地关闭钢包，使用大包下渣检测系统可以提醒操作工在适当的时候手动关闭滑动水口,钢水收得率得以提高
2)使用大包下渣检测系统可以提高钢水的洁净度和连铸作业率
钢渣进入中包是影响成品钢洁净度的主要原因，应用大包下渣检测系统可使钢渣减少到极少量，从而提高钢坯质量和减少漏钢事故。
3)使用大包下渣检测系统可以避免水口堵塞，提高中包连浇炉次
靠肉眼检测大包下渣需卸下大包长水口,钢水氧化容易引起水口堵塞。钢渣进入中包也是造成钢水再次氧化时水口堵塞的主要原因，大量炉渣进入中间包后，会对中间包耐火材料有很大的浸蚀作用，从而缩短了中间包耐材的寿命。应用大包下渣检测系统可提高中包耐材使用寿命和中包连浇炉数。
4)使用大包下渣检测系统可以减少钢水中的二次氧化，为全封闭浇钢提供物质与技术保证
一个约装80吨钢水有大包浇30～40分钟，一般提前5分钟左右拆支长水口,钢水二次氧化时间占总浇钢时间1/6～1/8。采用大包下渣检测系统，对生产合金钢及各种特钢有着重要意义。
5)使用大包下渣检测系统可以降低工人劳动强度
在高温、多粉尘环境下，长期用肉眼观察钢流带渣情况会造成视力下降，身体疲劳。使用大包下渣检测系统后可以避免这些危害。
5 效益分析
使用大包下渣检测系统可以节约能源，降低用户生产成本:
充分利用钢水降耗估算，在没有使用大包下渣检测系统以前，钢厂为了保证钢坯质量，不得不减少第一炉的出钢量，从而减少了产量，按年产l00万吨普碳钢、平均每炉延迟3秒关闭计算，每炉可多得钢水120公斤，每人浇35炉钢，一天即可多得钢水4200公斤，一年可多得钢水1533吨/套:每吨钢水成本核算1500元，一套大包下渣检测系统一年可降耗节支1533吨×1500/吨=230万元。
6 结论
综上所述，大包下渣系统对炼钢的生产具有很重要的意义，它可以提高产品质量,降低生产成本，节约能源，降低工人劳动强度，使用它可以给企业带来很可观的经济效益，随着检测传感器抗干扰、耐高温等技术问题的解决，该系统将会具有更加广阔的发展前景。
客服电话0311-80927349 
客服传真0311-80927348 
客服邮箱gtjiacom@126.com
