結晶器液面檢測技術改造與應用

吳龍升

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司設備管理部，安徽馬鞍山 243000）

引言

在冶金連鑄工藝過程控制中，結晶器內鋼水液面控制的穩定性對坯殼凝固、澆鑄過程的拉速控制、鑄坯表面質量都起著重要的作用［1］。為保證結晶器鋼水液面穩定，通常采用放射源檢測法對鋼水液面高度進行測量。放射源檢測法采用的放射性物質在使用一段時間后，放射源會逐漸發生衰變，使儀表的測量精度逐步降低。通過優化放射源安裝位置，對探測器進行技術攻關、制定探測器維護標準等一系列方法，可以提升結晶器鋼水液面的測量精度，并減少設備故障，保障鋼水液面自動控制系統的穩定性。

1 改造前存在問題

1.1 結晶器存在的問題

結晶器有進口和國產兩種型號，探測器安裝在結晶器中，因兩種結晶器的壁厚不同，導致探測器接收的放射粒子數有很大差異。每次更換結晶器后液面高度測量值發生較大變化，必須在每次更換結晶器后重新標定液面的高、低標及線性度，維修人員勞動強度很大。生產中經常發生液面波動大或實際液面與顯示液面高度不符而影響生產的現象，同時導致下水口接觸保護渣層的侵蝕位置達不到工藝規定的要求，不是過高就是過低，下水口容易斷裂，增大了漏鋼的風險［1］。

1.2 探測器存在的問題

由于不同的探測器在同一結晶器內接收的放射粒子數差異較大，開澆之后下水口的插入又擋住部分粒子，對于接收放射粒子數本身較少的探測器，若開澆前校驗零位將對液面檢測的精度產生很大的影響，導致澆鑄時液面波動較大（如圖1所示），在無法較好解決此問題的前提下，采用暫時關閉零位校驗的補救措施以維持生產［2］。

圖1 結晶器鋼水液面曲線圖

1.3 液面波動的問題

因液面波動大引起保護渣層波動大，下水口渣線侵蝕范圍加寬，下水口易斷裂，導致保護渣大量卷入鋼水中，在鑄坯表面形成夾渣，甚至造成漏鋼，所以結晶器鋼水液面的穩定性是連鑄生產至關重要的問題［2］。

1.4 放射源的問題

由于銫放射源實際安裝位置的原因造成探測器檢測到的放射粒子數在實際液面達到85%時就飽和了，實際液面在85%以上時，與顯示液面不符。為了滿足顯示要求，必須把線性范圍人為下移進行修正［3］。

2 改造內容及措施

通過對現場的勘查和分析，有3 個主要問題需要解決：探測器的靈敏度低，不滿足測量需求；放射粒子的有效發射區域偏高；探測器反復維修后的狀態不穩定。針對上述問題，采取了一系列改進措施。

2.1 探測器改造

對在線使用的探測器進行改造，增加了探測器的長度，比原探測器加長了8 cm，結晶器探測器改造示意圖如圖2所示。確保探測器在結晶器內插入的有效深度，縮短與放射源之間的距離，提高液面檢測的靈敏度。

圖2 結晶器探測器改造示意圖

2.2 改造結晶器內放射源位置

在結晶器內重新設計放射源的安裝位置，讓放射源粒子的有效發射范圍與需要測量的液面范圍一致。放射源在潔凈器內的安裝位置下移了10 mm，解決了放射粒子范圍偏高的問題。結晶器液面檢測放射源安裝位置改造圖如圖3 所示。改造后，放射粒子測量都在有效液面控制范圍內，效果明顯。

圖3 結晶器液面檢測放射源安裝位置改造圖

2.3 改進探測器維修標準

統一探測器維修的修復標準，修復后在相同條件下進行測試，安裝在同一結晶器內接收的放射粒子數基準值不少于4 000 計數?；鶞视嫈翟黾雍?，測量的偏差就會減少，測量的準確性和穩定性得到有效提升。同時相同結晶器的標定線性數據可以通用，減少了頻繁校驗結晶器鋼水液面的工作。

3 實施效果

3.1 液面精度提升

攻關前后液面控制精度得到了提高，結晶器液面控制穩定性收效顯著，結晶器鋼水液面控制精度穩定在±3 mm之內。

3.2 水口侵蝕范圍縮小

由于鋼水液面波動值降低，下水口渣線侵蝕范圍由原來的4～6 mm 降低到2～3 mm，結晶器內鋼水液面始終穩定地控制在2～3 mm 內，大大降低了漏鋼的概率，同時對于提高鑄坯質量起到一定的作用。

3.3 探頭維修質量穩定

統一探測器維修、測試要求，液面檢測線性參數均以真實數據輸入，測量準確性、穩定性提升效果明顯。更換結晶器后，不再需要重新標定鋼水液面的高、低限值及線性度，減輕了設備維修人員的工作強度。

3.4 探測粒子數增加

探測器加長改造后，結晶器檢測平均粒子數明顯增加，由開始的2 000 個增加到3 500 個。改造后結晶器檢測平均粒子數的提升趨勢圖見圖4。

圖4 改造后結晶器檢測每月平均粒子數的提升趨勢圖

3.5 故障時間降低

系統堵流故障次數比以前明顯降低，改造后運行液面故障時間，從改造前120 min 下降到20 min時間以內，并長期保持穩定。

4 結論

通過對連鑄機結晶器液面檢測技術改造，克服了放射源衰減的影響，大大提高了鋼水液面檢測的精度，為塞棒自動控制創造了良好的條件，保障了自動澆鋼液面的穩定控制。液面波動的減少，縮小了下水口渣線侵蝕范圍。改造后結晶器鋼水液面自動控制故障減少，降低了操作工的勞動強度，生產效率顯著提升。結晶器液面檢測的技術改造成功，對連鑄的生產、品種控制具有十分重要的意義。