1 前言

在连铸生产过程所发生的各类事故中，损害最严重的便是漏钢事故。漏钢是指连铸过程中凝固坯壳出结晶器后，坯壳抵挡不住钢水静压力和拉坯力的作用，在薄弱处发生断裂而使钢水流出。漏钢事故会危及人身安全、损坏设备，甚至使生产被迫中断，影响连铸机的产量和产品质量。连铸漏钢的种类很多，其中由于钢水弯月面附近坯壳与结晶器铜板黏结造成断裂，即黏结漏钢，是导致板坯连铸出现漏钢的主要原因。据统计，该种漏钢类型占总漏钢事故量的65%-80%，每次所造成的综合经济损失在70万元以上，对钢铁企业影响巨大。因此，开发出一种有效预防黏结性漏钢事故的方法，对于钢铁企业的稳定生产具有十分重要的意义。

2 实施漏钢预报技术过程中存在的问题

目前，预防黏结性漏钢事故较为常用的方法是结晶器铜板温度测量法。该方法主要是借助安装在结晶器铜板内的若干排热电偶，对铜板内侧表面的温度测量，从而对漏钢事故进行预报，即：当坯壳破裂处到达上排热电偶时，上排热电偶所检测到的温度值会上升，当坯壳破裂处经过一定时间下移到下排热电偶时，下排热电偶温度和上排热电偶一样升高。当计算机系统识别出这一现象，就可以预报出是否会发生黏结性漏钢事故。虽然这种方法能够对生产过程中可能发生的漏钢事故进行预报，但也存在着以下问题：

1）由于需要根据热电偶的数量在结晶器铜板上打出相当数量的安装孔，安装较为复杂，因此成本较高，且容易缩短结晶器的寿命；

2）这种方法需要对几十只甚至上百只的热电偶进行连续跟踪，因此算法较为复杂；

3）该方法的使用易受到热电偶安装精度的影响，导致漏钢误报率或者漏报率较高。

此外，该方法还容易受到热电偶本身工作状态的影响，如：一旦有若干个热电偶损坏或是报出的温度值不准确，则该方法将无法使用。

近年来，市场上已经出现了预先埋植入光纤热电偶的结晶器铜板，能够较好地解决上述问题，但这种铜板的成本非常昂贵，且冶金企业自身无法对铜板本身进行修复处理，当该铜板出现故障时，只能做报废处理或是返回原厂处理。基于以上原因，结晶器铜板温度测量法目前只能由一些非常专业的安装厂家来完成，且这种方法成本较高，无法在国内诸多的钢铁企业中普及使用。

3 采取措施

针对上述问题，河钢邯钢公司开发出一种在正常浇钢过程中低成本预防连铸机结晶器黏结性漏钢的方法。新方法充分考虑了漏钢预报的准确性、安装成本及检测仪器的工作状态对预报能力的影响，能够在较低运行成本的前提下，准确地对黏结性漏钢事故进行预报，从而确保连铸生产的稳定运行。具体地说，就是借助安装在结晶器4条冷却水出水管上的温度传感器以及开发的基于冷却水温度变化的黏结性漏钢预报系统，通过判断结晶器水温的瞬时变化，如图1所示，来预先判断出钢坯坯壳是否发生破裂，并在系统做出判断后，及时降低连铸机拉速，从而避免漏钢事故的发生。

具体步骤如下：

1）在连铸机结晶器的4条冷却水出水管路上安装温度传感器，并将其与所开发的基于水温变化的黏结性漏钢预报系统进行连接。

2）开发基于水温变化的黏结性漏钢预报模型，实时采集各冷却水管路上的水温参数，并将其传输入模型中，由系统对水温的变化进行分析。具体的方法是：

① 根据水温当前时刻与上一时刻的变化，系统得出单位时间内的水温差，即：

ΔT=T_New-T_Ol d

式中： ΔT为水温差，℃；T_New为当前时刻的冷却水水温，℃； T_Ol d 为上一时刻的冷却水水温，℃。

② 当连铸机开始浇铸第二炉钢水，且系统已经连续运行了3min后，模型根据水温差的大小开始进行判断：当水温差ΔT小于-0.06℃时，即水温下降时，模型对水温的变化次数累加一次，同时水温的变化幅度也将累加一次，即：

Num=Num 1

Al l_T=Al l_T ΔT

式中： Num为水温变化次数； Al l_T为水温的变化幅度，℃。

但是当水温的变化次数达到22次后，将停止累加，水温变化幅度累加也将停止。

③ 当水温差ΔT大于0.06℃时，即水温上升时，模型对水温的变化次数递减一次，同时水温的变化幅度也将累加一次，即：

Num=Num-1

但是当水温的变化次数降低到0次后，将停止递减，水温变化幅度累加也将停止。

④ 当某一条管路的水温在单位时间内降低一次后，模型开始累积这一状态所持续的时间，即：

time=time τ

式中： t ime为当前状态的累积时间，s； τ为单位时间，s。

如果累积的状态时间达到10min，且水温并未继续降低，模型将把水温的变化次数和水温的变化幅度值清为零，并根据水温的变化重新累加；如果水温在10min内再次降低，则将累积的时间清为零，并重新记录这一状态保持的时间。

3）开发出基于水温变化的黏结性漏钢预报系统，如图2所示。该系统根据水温变化，设置了绿色、黄色和红色三种警示色的警示灯，用于预报黏结性漏钢的危险程度。当某一冷却水出水管路的水温变化次数小于10次，且水温的降温幅度小于1.2℃时，则警示灯显示绿色，表明此时该管路所对应的结晶器铜板没有发生黏结性漏钢事故的风险；当该管路的水温变化次数超过10次，则警示灯显示黄色，表明此时该管路所对应的结晶器铜板存在发生黏结性漏钢事故的可能，现场操作工需开始关注结晶器的工作状态，适时调整保护渣加入量、液压振动等参数；当该管路的水温变化次数超过16次或是水温的降温幅度达到甚至超过1.2℃，则警示灯显示红色，且硬件系统的蜂鸣器开始发出声响，表明此时该管路所对应的结晶器铜板存在着发生黏结性漏钢事故的高位风险，系统在将这一信息通报给现场操作工的同时，会自动将连铸机拉速调低至0.3m/min，而现场操作工也可以根据情况将拉速调低至0min/min，从而避免黏结性漏钢事故的发生。另外，现场操作工还可以根据调低拉速的冷却水水温的涨幅情况，手动恢复连铸机拉速，从而恢复正常连铸生产。

4 应用效果

本预防连铸机结晶器黏结性漏钢的方法在河钢邯钢公司连铸现场应用后，连铸生产的顺行水平得到了很大的提高。与传统黏结性漏钢预报方法相比，这种方法具有以下优点：

1）无需在结晶器铜板表面安装多个热电偶，因此具有技术实施成本低的优点；

2）由于省略了多种检测元件，因此该方法具有日常维护成本低的优点；

3）这种方法能够对结晶器的日常工作状态进行连续的跟踪，能够进行“绿”、“黄”、“红”三种颜色级别的状态预警，并能够提前15-20min发出漏钢预警信号，确保现场操作人员有充足的时间开展预防工作。

通过该方法的使用，使现场操作人员能够对结晶器的工作状态做出更加准确的判断，并能够及时将黏结性漏钢事故消除在萌芽里，从而有效降低了该类事故的真正发生。据统计，本方法实施后，邯钢公司连铸现场的结晶器运行状态得到了明显的好转，轻微黏钢事件的发现次数明显增多，严重黏钢事件的发生率下降了80%，全年减少黏结性漏钢事故12次以上，所挽回的经济损失近千万元。此外，相关设备的日常采购和维护费用也得到了大幅度的降低。

5 结语

本方法的实施有效解决了连铸领域中的黏结性漏钢问题，确保了连铸生产的稳定运行。此外，本方法所需设备的采购和使用维护成本较低廉，便于迅速上线使用，适合各种类型的钢铁企业使用。因此，这种低成本结晶器黏结性漏钢预报方法在钢铁企业的连铸工序环节具有很高的推广价值和应用前景。 （范佳 李玉盘）