炼钢连铸生产人员深知，即使是很少的一些渣若是从中间包注钢时被带到下面的结晶器里也会产生严重的后果：轻者会引起数小时甚至更长时间的计划外停产，重则会导致拉漏，酿成大事故，甚至会发生危及生命的爆炸灾难。因此，中间包泄钢当中，从上到下都应格外注意人员及设备的安全。由于目前尚无精确的中间包熔池深度监控仪表装置，因此中间包泄钢中的普遍情况都是：不得不牺牲钢水收得率来换取操作人员及设备的安全。
基于以上原因，各国炼钢厂家及相关公司一直在探索精确可靠的中间包钢水液位监控技术。对此项有待于开发的新技术提出的要求主要有五点，就是经济，可靠，适用于各种钢水深度，不受渣层厚度影响，能排除硬渣壳的干扰。
美国著名的开发商Consense公司推出的 TLD监测系统(专利号6309442USA)即是满足上述需要和要求开发研制的。此系统经在伯利恒钢公司雀点厂试用，效果良好。
工厂背景
雀点厂两台板坯连铸机共有21个楔形中间包。每只包的容量为60短吨(以下吨敷皆为短吨)。包顶缘至水口的深度为 1524mm。每次使用之前，在包的工作衬层上喷涂附加保护层。包内唯一的附加件是包内底面上对着钢包水口护流管的抗冲击垫。
在中间包泄钢当中，由于熔池表面被渣层所遮盖，因而连铸操作人员无法直接观察到包内熔池表面位置。使中间包下注钢水断流将包关闭的依据是中间包小车上所装测力传感器测出的中间包重量以及中间包水口上方钢水—熔渣界面上浮动下降的“渣漂”指示的液位高度。一旦“渣漂”所示的读数与测力传感器测出的中间包重量不一致，则以测力传感器给的中间包重量为准。
虽然每次备好的中间包由小车带入浇铸位置时车上所装测力传感器都已自动回归到零位，但每次中间包泄钢都无法使包内剩余钢水达到同一既定低液位。这是因为：
(1)连浇数包后中间包里积累数量不详、无法估量的非金属物；
(2)中间包工作衬层随着时间不断磨蚀；
(3)多炉连包浇铸后，中间包内覆盖物有不明数量散落物堆积；
（4)受浇铸平台上高温及粉尘环境影响测力传感器的准确度受到限制。
在雀点厂，若不是启用手动泄钢方式，一般都是在中间包重量达到8t时(相当于包内剩余钢水深度292mm，不考虑非金属物)，使中间包自动断流闭包。
系统说明
TLD监控系统的设计意图旨在中间包泄钢当中提供准确的钢水液位指示(±6．3mm)，保证每次泄钢使包内钢水达到同一低液位规定值。整个系统由用作传感器的探杆及电子—电气装置组成。探杆设在中间包内，借钢管托架贴附在包壁一夹角处，其底缘距包内底面292mm。探杆本体为80％氧化铝浇注件，重14kg，长1219mm，断面尺寸为 76x 51mm。杆内埋有两根高镍合金金属线 (热电偶用金属线)，金属线的两个下端在探杆下部正面凿开的两个上下凹槽里露出，用作传感的接触电极；两个电极分别位于探杆底面以上不同的高度上(51及203mm)；金属线两个上端从探杆上端露出，用一般导线与电子—电气组件相联，用于，，出电压信号。
系统的另一部分—电子及电气组件包括设在钢包操作平台上的主仪表盘及设在浇铸平台上的操作盘。主仪表盘上装有报警电脑—报警功能本身所用的PLC及贮存每次泄钢电压、阻抗及中包重量等信号用的数据记录微型电子计算机。一旦误操作引发报警，可将存贮文件下载于Pc，重新演示，进行审查。
操作盘上装有9个指示灯，分3排布置，每排3个。由上向下及由左向右的灯号为1号至9号。左侧一排3个为按钮式灯，分别用于系统操作、盘温过高报警及报警功能验证。中间及右侧两排灯分别属于上、下传感电极电路(上、中、下各两个灯分别为绿、红及琥珀色)。
TLD系统在操作原理方面是以”双层“界面生电效应为基础，即当离子导电体(熔渣)在与电子导电体接触时，不可避免地会形成这种能发生电荷的双层界面。而当TLD系统的接触电极所接触的相从钢水转为熔渣时，双层产生的电荷(基本电压)会出现大得惊人的电压变化(达o．1v)。TLD系统即是利用此电压变化测出钢水液位的。
如前所述，探杆传感元件上有两个配置高度不同的接触电极，因而能在中间包最终泄钢当中提供两级钢水液位报警。一级是由位置较高的电极探到渣情，在熔池深度为 447mm(相当13．45t钢水)时报警，另一级是由位置较低的电极进一步探到渣情，在熔池深度为304mm(相当于8．35t钢水)时报警。因为两个接触电极相距142mm，故可为中间包最后断流闭包作各项准备提供足够的时间。
一般在启动中间包最终泄钢数小时后，系统就可在中间包断流闭包后10分钟内重新启用。
系统具体运作过程简介如下：
在中包小车带着中包抵达浇铸位置时将小车上的电潭电缆接于钢厂总输电缆上。在中间包里注槽钢水后，按动按钮式1号绿色灯，灯亮30分钟。若8及9号琥珀色灯闪光则表示某个或某些电路接头接触不良。若5号绿灯照亮证明两个接触电极都具备正常工作条件。
每次系统重新运作后，将每秒钟的电压、阻抗及中包重量等信号存于数据记录微型电子计算机里。在中间包熔池下降到低于上部接触电报探测高度时由于接触熔渣基线电压升高，因而4号红灯照亮，此警报告诉操作人虽熔渣已下沉到一级报警位置高度。30秒钟后，8号绿色指示灯照亮，表明下部接触电极电路投入，在探测渣情。当7号红灯照亮时，下部接触电极已“碰”上熔渣，至少报警 70秒钟。当熔池深度达到最终目标深度 (203mm)时经50秒中包自动断流关闭。
以上各项操作指令的电信号参数为：基线电压及阻抗分别为1．2Ω及32mA；一级报警值分别为4Ω及175mA，二级报警值分别为 4Ω及195mA。
电路阻抗是检验系统状况的重要标志。一旦阻抗计电阻低于O．75Ω或高于2．5Ω，便禁止系统启动，它告诫操作人员：系统存在故障，需采取手动泄钢操作。
数据对比及收得率效益
首先，像一般常采取的作法那样，在24次中间包正常泄钢当中让TLD系统当“哑”审计员，只作核对工作，与此同时对渣层作实际测量。结果，电脑根据相应参数算出的渣层厚度与实测值极其相符(分别262及 264mm)。其次将4个月试用期间中间包正常闭包时的中间包平均重量(11．05t)与经常中间包正常泄钢时的平均重量(12．08t)作了计算与比较。在此基础上，按以往中间包正常泄钢次数占总泄钢次数的比率，乘上上_述吨差因数，推算出了收得率效益，即按中间包最终熔池深度为203mm及按每只中间包使用寿命为连浇10大包钢水考虑，初步估计收得率提高幅度为每只中间包比先前多浇剩余钢水3—4t，或多浇钢水O．12％。
其它效果—涡流及自动化
钢水容器在其几乎已流尽钢水而仍继续放钢当中，器内出现的涡流十分有害。此问题—直受到厂家的深切关注。中间包泄钢之所以令人倍加关注涡流现象，是因为涡流很容易使渣跑到结晶器里损及产品质量，甚至殃及人身安全。雀点厂试用TLD系统当中，由于控制及时准确，在监控的131次中间包泄钢中只有一次看到中包里尚有钢水时结晶器有渣。其它钢厂所用中间包比雀点厂的单孔楔形中间包更容易受旋转涡流的影响，因而他们采用TLD监控系统会获得抑制涡流“大潮”的更佳效果。
生产用的操作设备要想获得更为圆满的效果必需依赖过程控制的高度自动化。本中间包钢水液位检测及控制系统，只要将它联入钢厂I级控制系统就可实现中间包泄钢的完全自动化。
结 语
TLD钢水液位监控系统已开发成改进中间包钢水终点控制的有力工具。此设备确实能提高连铸的收得率，减少意外过分泄钢造成的计划外停浇事故并为中间包钢水作业实现完全自动化奠定了基础。当然，为此需开发一种针对性极强的计算机软件。
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