漏钢预报系统，是一种可以通过分析分布在结晶器壁上的热电偶采集到的温度变化，得知坯壳破裂处及其扩展，从而检测出漏钢趋势并进行报警的设备。漏钢预报系统主要由以下几部分组成:现场操作箱、控制柜、工控机、热电偶模块、连接器、热电偶、热电偶保护套管、离线检测装置等部分组成。

漏钢预报系统，是一种可以通过分析分布在结晶器壁上的热电偶采集到的温度变化，得知坯壳破裂处及其扩展，从而检测出漏钢趋势并进行报警的设备。漏钢预报系统主要由两部分组成：检测系统与控制系统。检测系统包括热电偶矩阵、热电偶模块、总线通信网络、PLC等，主要负责采集实时数据（温度、拉速、液位等）；控制系统包括数据分析处理单元、操作箱、PLC等，主要负责对数据进行分析，输出分析结果，并通过控制拉速达到消除漏钢隐患的目的。应用领域：漏钢预报系统主要应用在钢铁行业、冶金行业等。

连铸生产过程中的漏钢是最具危害性的生产事故,对作业稳定性、产品质量、人身安全及设备寿命都有不良影响,1次典型漏钢事故所造成的损失可能接近20万美元。因此,连铸企业和科技工作者投入了大量时间、资金,研制开发结晶器漏钢预报系统。连铸漏钢可分为黏结漏钢、夹渣漏钢、裂纹漏钢等,而黏结性漏钢又是连铸漏钢的主要成因,亦是降低其漏钢率的关键性因素。目前采用的热电偶测温法,即在结晶器上安装热电偶,检测温度变化,判断并预报漏钢可能,及时反馈自动控制系统,自动或提示操作人员采取避险措施,已被逐步证明是较为科学适用的方法。然而,根据现场调查发现现有的漏钢预报系统在使用中存在误报,漏钢时报警、漏钢后报警,甚至不报警等现象,给用户带来巨大的经济损失。

漏钢预报系统主要由以下几部分组成:现场操作箱、控制柜、工控机、热电偶模块、连接器、热电偶、热电偶保护套管、离线检测装置等部分组成,系统布置如图1所示。

图2是发生黏结漏钢时,漏钢预报系统中典型温度变化曲线。曲线记录表明,系统使用了2排热电偶作监控。开始时温度正常,钢水的平均温度(坯壳凝固)从结晶器上口到浇铸方向递减。因此平均温度会根据测量点的不同而呈水平平行线。而黏结时,铸坯直接和铜板接触,保护渣在铜板和坯壳之间失去绝热作用,导致铜板温度略上升。随着黏结的发生,结晶器上口坯壳停止移动并增厚,结晶器中相应区域在出现一个高温峰值后就会再次冷却下来。随着黏结面的扩大,黏结点附近相同行的电热偶也会经过短暂的延时,出现类似温度变化。随着黏结面的扩大,撕裂部位的下移,安装在第二排热电偶会出现温度上升。这样上下两条温度曲线会形成交叉点,交叉点的产生预示着有黏结的产生,出现漏钢危险。

预报系统可分为手动操作或自动控制。当选择人工控制时,操作人员根据系统画面及报警,手动控制相应系统;在自动状态下,当出现非正常状态时,系统自动降低相应流的拉速并发出警报,相应流自动减速,以便使裂口愈口。提供的愈合时间是根据不同钢种预先设定的。自发生报警恢复至正常状态,不需人工操作,如图3所示。

在连铸生产过程中,结晶器内实际没有黏结,但是由于某些原因导致热电偶温度曲线波动过大而产生漏钢预报即误报;但结晶器内实际发生了黏结,而由于热电偶没有检测到等原因漏钢预报系统没有预报而发生漏钢事故,就是漏报。经过现场试验分析以及相关文献资料的总结,误报、漏报发生的原因主要有以下几种。

1)热电偶线下检测质量不合格,热电偶存在质量问题。在使用过程中热电偶性能不稳定或失去热电特性,温度曲线波动过大,造成误报。

2)热电偶装配方式不够合理或者密封不好,装配热电偶的螺栓里进水及油污将使测量温度与实际温度偏差大,温度曲线呈波动状,造成误报。

3)漏钢预报系统使用一段时间后,热电偶与结晶器安装槽不能紧密接触,导致热电偶偶头偏离结晶器铜板或与异物相接触,造成误报。

4)电气设计不合理、插接件防水性差、电磁干扰严重,在热电偶信号传输过程中发生失真现象,使温度曲线波动,将产生误报。

5)在漏钢预报系统中,相应钢种组报警参数值设置较小或较大,也会产生误报。

1)由于热电偶本身质量问题或热电偶故障等原因,误报频繁,被迫关闭。若关闭处坯壳发生黏结,将产生漏报。

2)热电偶信号传输及处理过程中发生数据失真,产生漏报。

3)结晶器液面设置过低,黏结点超出第2排热电偶敏感反应区,产生漏报。

4)结晶器保护渣熔点高,在第2排热电偶以下产生黏结,造成漏报。

5)参数及算法不合理,也将产生漏报。

1)设计热电偶离线检测装置,高度仿真模拟结晶器内的温度变化,精确检测热电偶的测温精度和响应速率,确保每个热电偶的质量。离线检测装置由检测箱、加热板、温度控制器、计算机、标准温度传感器、传输电缆、接线箱、电气箱等8部分组成。利用热电偶离线检测系统可以在线下批量检测热电偶,并对所有待检热电偶建立数据库,统一管理,以便在同一个结晶器上安装性能相近的热电偶,保证系统判断的准确性。

2)热电偶经过特殊设计,能够保证热电偶偶头始终接触到铜板,无论是线下,线上或是人为干预都不会脱离铜板,从而避免了采集到的温度数据不准确出现的漏报和误报情况。

3)设计双层热电偶套管,有效防止热电偶内进水和电磁干扰。热电偶内套管与外套管相结合,达到双重保护目的,即使在外套管与结晶器密封处进入少量的水和水蒸汽,此时压力已经大大减小,很难再穿透内层套管,保证了热电偶偶头位置的干燥、洁净,并能有效防止其他信号的干扰,从根本上保证了测温的准确性。

4)根据连铸机浇铸断面、拉速及钢种化学成分,把相同工艺路线及相近化学成分的钢种归为同一钢种组,设定合理的报警参数值,以保证实现既能减少误报率,又能避免漏报的目的。

5)神经网络算法和逻辑参数判断法的综合运用。完善的神经网络系统必然能显著增加漏钢预报的准确率,但是神经元网络在漏钢预报中存在它的局限性。完善的神经网络必须大量的训练样本,样本不全面将导致网络功能不全。因此采用逻辑参数判断法结合神经网络算法可以使设备快速投入生产,当完成样本采集后采用神经网络算法,保证漏钢报警准确率。