结晶器液面计的研制

　　对结晶器钢水液面进行自动控制,是连铸生产的关键技术之一,它对于保证连铸机的安全生产,降低工人劳动强度,提高生产效率,提高铸坯质量与产量,减少溢钢和漏钢事故,提高炼钢的管理水平都非常重要。生产过程中,为了保证液面波动近于稳定,在没有液面自动控制的情况下,浇铸操作者必须时刻注视液面的变化,由于精神高度紧张,保护渣厚薄不均,常常给人工操作带来很多麻烦,给控制精度带来很大影响,通常人工控制液面其波动范围在±30mm内。过去,三炼钢厂1#、2#连铸机引进了日本NKK公司4套结晶器液面控制系统。

　　1　课题提出

　　三炼钢厂2#连铸机结晶器液面测量系统,原来采用日本NKK产品, 1996年10月投入现场使用,一年后,在一次事故中,不慎将二台结晶器液面计损坏,二炼钢为了提高连铸板坯质量,也急需实现结晶器液面自动控制。如果用进口设备费用很高,供货周期长,提供备品备件问题难。同时,国外厂商不提供其核心技术,使设备无法进行完善的修理、维护。因此,集团公司技术部将研制结晶器液面列入1998年三大科研攻关项目之一,我公司经过调研分析,决定依靠自己的力量,自行研制,创新解决,这类费用高,技术含量高的设备难题。并将此课题交给我们课题小组。

　　2　解决问题的思路

　　研制三炼钢厂连铸机结晶器液面检测系统将面临的实际问题:由于生产工艺决定钢水液面必须低于结晶器上口距离70~100mm,所以要求传感器测量范围在0~150mm,测量灵敏度要高,能快速反应钢水液面的变化而有效控制在75mm±3mm的范围内,距钢水液面距离近,只有75mm,温度高,需要考虑采用风冷保持传感器在高温环境下,能将信号有效地传送到检测放大器,由于传感器是电涡流式,传感器涡流互感信号弱,最大有效传输距离不大于20m,这样就使得检测放大器距离连铸机很近,环境温度变化大,受干扰影响因素多,因此,采用差动放大器和恒温槽,要求结晶器液面计检测系统灵敏度高,因此用工控机采集连铸机振荡频率,以满足测量反应时间、实现信号处理与PLC控制器进行信号交换。经过分析,研究出了解决问题的方案,多次试验,研制出WLA型结晶器液面计检测系统。

　　3　结晶器液面计的设计和工作原理

　　3·1　电涡流传感器原理分析及实现

　　电涡流位移传感器是利用通电线圈与金属导体之间的涡流互感效应,将结晶器钢水液面高度位移变化转化为电信号。

　　如图1(a)所示,将一扁平线圈1置于金属导体2附近,当线圈中通以正弦交变电流I1时,线圈1周围空间就产生了正弦交变磁通H1,处于H1中的金属导体2内就会产生涡流I2, I2也将产生交变磁场H2,H2与H1方向相反。由于H2的作用涡流损耗一部分能量,从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化。