摘要:南钢宽厚板连铸机安装了结晶器专家系统，在连铸生产过程中，这套系统对于减少连铸机粘连漏钢发挥了巨大作用。通过结晶器专家系统可以评估各种工艺参数、原材料的适应性，指导处理结晶器内的异常现象。

1 前言

　 南钢中厚板卷厂宽厚板坯连铸机生产断而为150×( 1600～3250) mm²，采用液压驱动振动器。投产初期因钢水纯洁度、温度很难保证，同时铸坯厚度薄，在水口附近易发生粘连;生产节奏不稳定需降速等钢水，长期低拉速易造成液面结冷钢而发生粘连;保护渣适应性较差，操作工操作不熟练以及异常情况时处置不当易造成粘连现象发生。为了避免因这种粘连现象引起漏钢，中厚板卷厂装设结晶器专家系统，检测粘连现象，并发出报警通过降速来阻止漏钢事件的发生。

2 结晶器专家系统的介绍

　 结晶器专家系统是观察结晶器内部铸流状况的工具。结晶器专家系统不仅仅可以检测到粘连现象，有效地防止粘连漏钢；具有对历史记录的回放功能，便于对历史事件的分析和研究;同时它能够代替操作工的眼睛，充分地反映结晶器内部的铸流状况，能够区分铸流状态是否稳定，有利于进一步的技术开发。

南钢宽厚板连铸机上的结晶器专家系统，由两部分组成，第一部分是结晶器热状态，包括温度监控、漏钢预报、结晶器热通量;第一部分是结晶器振动，包括结晶器振动监控、结晶器摩擦力。结晶器专家系统最重要的任务是漏钢预报。

3 粘连现象的理解和分析

　 粘钢现象是通过漏钢预报系统检测出来的，而漏钢预报系统是根据结晶器铜板上部的热电偶所测得的热流的温度分布曲线来检测的。热电偶的数量和安装位置由结晶器的几何形状和最大拉速决定。

　 南钢宽厚板连铸机的每台结晶器有三排热电偶(共102个)，宽边每排16个，窄边每排1个。三排热电偶分别在距结晶器铜板上端200mm 、300mm 、400mm处。但只有上两排参与漏钢预报，第三排是为了更多地反映铸流情况。

　 粘钢是指当结晶器中的坯壳非常薄时，由于保护渣形成的薄膜在局部分布不足，坯壳直接与铜板表面接触，出现粘连。同时粘连时温度曲线的形状发生变化，如图1为典型的粘连曲线。1、2、3曲线分别是第一、二、三排热电偶所测得的温度一时间曲线。正常的浇铸条件下，由于结晶器水的冷却，产生坯壳，第一条线温度应高于第二条线。当结晶器中粘钢开始并到达第一排热电偶处，由于坯壳的破坏，第一条线温度开始上升，而第一排热电偶温度不受影响。接着由于一定的拉速，粘连处继续下移到达第一排热电偶处，第二条曲线温度开始上升，同时第一排热电偶不再受粘钢的影响，温度开始下降。当第一条曲线下降低于第二条线时，温度差变成一个负值，这时系统会给出一个漏钢报警。

　 当某处发生粘连后,以粘连点为起始点如图2所示向下和横向扩展，向下扩散速度不一定等于拉速，也不完全为拉速的一半。而且向横向方向扩展的速度和向下扩展的速度也并不相同。我们可以通过热电偶曲线的变化计算出粘连点向下扩展速度。计算方法如下:热电偶的行间距是100mm，当粘连点到达某一处时，该处的热电偶的温度将发生明显的变化，如图1上的1、2、3处，而1、2、3点的时间差可以得出分别为△t12、△t23，从而可以计算出粘连点向下扩散速度a=100mm / △t，与拉速的关系为a/v。表1为实际生产过程中的扩散速度统计值。

表1 粘连点扩散速度统计值

　

　

　 从上而的统计表可以看出，拉速越高，粘连点向下的扩散速度就越大，扩散速度与拉速的比值也越大，并且粘连点向下的扩散速度小于当前拉速。横向扩展速度的计算方法与上面相同，据统计横向扩展速度没有一定的规律，向横向两边扩展的速度也不相同，而且有时只向横向的一个方向扩展。

所以可以得到这样一个结论:粘连点向下的扩散速度小于当前拉速，发生粘连不一定会造成漏钢，有时在低拉速下，结晶器振动可能会帮助粘连的坯壳愈合。

4 对漏钢预报系统检测到粘连现象时行为的处理

　 当漏钢预报系统检测到粘连现象时，系统会报警。为了防止漏钢必须降速或停止拉矫驱动使得被破坏的坯壳在结晶器中充分愈合。经过实践，认为将拉速降到0.lm /min比较合适。因为将拉速降到0.lm /min后，坯壳逐渐地变厚并且获得一个机械阻力，坯壳充分地收缩并脱离结晶器铜板。当然如果粘钢比较严重，可以考虑停止拉矫机，拉速为零。一般情况下，不需要停止拉矫机，因为停止拉矫和重新启动拉矫对设备和铸坯质量会造成一定的影响。降速有两种方式:手动降速和自动降速。自动降速比手动降速好，因为自动降速能够及时降速，避免因操作工的人为原因耽搁降速时间。

　 粘钢现象被漏钢预报系统检测到并且将拉速降到0.lm /min必须让坯壳在结晶器中充分愈合之后，才可以将拉速升到正常状态，拉速为0.lm /min的持续时间根据粘钢的状况(如粘钢面积大小)来判断。一般情况下，在漏钢报警发生后30s—60s可以升速。如果粘钢情况非常严，可以稍微延长时间。但时间不能过长，如果时间太长，速度很低时结晶器振动对坯壳的摩擦力会非常大，严重影响铸坯的质量同时过冷的铸坯会严重损伤设备。

当坯壳完全脱离结晶器铜板，粘连现象消失之后，操作工必须手动将拉速升到正常状态，正常浇铸。当漏钢报警产生后，结晶器内部的热流分布不是很稳定，漏钢预报系统不能十分准确地判断铸流情况所以系统不能自动升速。

　 但是在一些不稳定的浇铸状态下，漏钢预报系统将受到一定的限制，不能十分准确地对粘连现象作出判断。这些不稳定的浇铸条件如下:　1.液面波动大于20mm;　2.加速度│a│> 7.2m /min²;　3.在不稳定的浇铸事件下如开浇、终浇、更换SEN、快换中包、钢种改变等)坯长小于2m。这时需要操作工有丰富的经验，正确地判断是否是粘钢现象，是否需要降速。

5 指导操作工浇钢作业，评估保护渣适应性

　 结晶器专家系统可以指导操作工更好的进行浇钢作业。例如我们可以根据热态分布图即每个热电偶的温度曲线来判断铸流状态是否稳定。当出现异常状况时如结晶器内部液面波动非常大时，操作工需要降速;同时可以判断出保护渣分布是否均匀，是否结块或是否有卷渣现象发生，当保护渣结渣块或渣条或卷渣时，操作工必须降速处理。

　 根据结晶器的温度监控图，可以知道水口有没有对中，是否偏流以及水口浸入深度是否合适，操作工可以及时解决这些问题。

　 在实践中发现当拉速比较高如1.3～1.4m/m in时，没有出现过报警，也可以说当速度比较高时，保护渣的性能被充分发挥。另外保护渣层的厚度从原先的30mm左右改为40～50mm，漏钢预报报警的次数逐渐减少，而且铸坯的质量也在不断地变好。

6 结论

　 宽厚板连铸机投产至今，通过安装结晶器专家系统，经过操作人员的慢慢摸索，漏钢预报报警的频率逐渐减少，从原先的每炉钢水0.72次减少到0.02次。

　 漏钢预报系统也还有些需要完善的地方，如它仅仅检测粘连现象的漏钢，其它如卷渣漏钢等漏钢现象却不能被检测到，所以还需要进一步的完善。