随着市场竞争的加剧，各大钢铁公司已经把目光集中在高端产品的研发上。对于优质品种钢的生产，钢包下渣检测是一个非常关键的环节。国外许多公司为解决钢包下渣预报问题，先后开发了超声波检测、红外检测和电磁检测等多种钢包下渣检测技术，如意大利Itema公司开发的基于红外技术的钢渣检测系统和德国Amepa公司的电磁感应式下渣检测系统。被认为是目前世界上比较先进的下渣检测系统，在国外已被多家炼钢厂采用，并获得了较好的冶金效果和经济效益，国内已有多家钢铁公司引进了该项技术。
为提高产品质量，开发具有自主知识产权的钢包下渣检测技术，首钢与浙江大学和北京明诚技术开发有限公司合作，联合研制开发了基于振动原理的钢包下渣检测技术。
1 振动钢包下渣检测系统
1.1 主要设备
振动钢包下渣检测技术设备主要包括主控设备、信号传感与采集设备和现场显示设备。此外还包括专业信号线、中间端子箱和开关盒等附属设备。
(1)主控设备。主控设备为1台室内控制柜，主要由显示器、操作台、主控机和信号处理器4部分组成：
(2)信号传感与采集设备。信号传感与采集设备为2台专门设计的Svds—l型振动传感器.用于采集钢包长水口机械手末端的振动信号，其性能的稳定是保证系统检测精度的关键：
(3)现场显示设备。现场显示设备是多级柱形显示灯，其第5级为红色，第4级为绿色，1～3级为黄色。红色信号灯长亮表示已下渣，要求操作工迅速关闭水口：绿色信号灯长亮表示已有下渣迹象，要求操作工注意;1～3级黄色信号灯表示钢包长水口内钢水的流动状态。
1.2 主要设备参数
电源电压：220V
电源电流：20A
信号电源电压：24V
信号电源功率：500W
传感器尺寸：200mm×100mm×80mm
控制箱尺寸：1500mm×600mm×600mm
信号灯数量：2组
信号灯尺寸：Φ80mm×800㎜
控制开关数量：2个
报警喇叭电压：24V
报警喇叭功率：50W
报警持续时间：6s
1.3 系统检测界面
系统检测在线监测界面如图1所示。
图1中显示为某次浇注时钢流随时间变化的特征曲线。当特征参数变化曲线超过报警线时，系统就会发出报警信号，同时在画面右下角代表钢渣的圆形图案就会由绿色变为红色，并不断闪烁。如果在监测过程中传感器出现异常，代表传感器的圆形图案就会闪烁。
2 振动钢包下渣检测技术
在第三炼钢厂的应用
2.1 振动钢包下渣检测技术的应用
振动钢包下渣检测技术于2004年3月在第三炼钢厂品种连铸机上开始工业应用,至2004年12月,该系统连续使用时间已达10个月，其测成率见图2。
由图2可见，2004年3～5月系统测成率较低,5～7月测成率明显提高。7～12月该系统测成率达92.5%～93.5%，已十分稳定，说明振动钢包下渣检测技术已在品种连铸机得到较好应用。
2004年3～5月系统测成率较低的主要原因如下：
(1)钢包操作工误操作控制按钮引起系统误报：
(2)钢包放在回转台上，检测系统提前投入检测引起系统误报：
(3)其他操作工误碰机械手引起系统误报。
2004年7～12月系统测成率波动范围是92.5%～93.5%,平均测成率为93.0%，可见因操作原因引起的误报明显减少,钢包操作工对振动钢包下渣检测技术已完全掌握。
2.2 冶金效果
2.2.1 有效减少中间包渣量
浇注过程中,对品种连铸机的中间包渣厚进行测量。每连浇5炉测量1次，测量结果见表l。
表1 应用钢包下渣检测技术前后中间包渣厚情况
连浇炉数/炉 应用前/㎜ 应用后/㎜
中间包渣厚 平均值 中间包渣厚 平均值
5 32-43 38 28-37 33
10 53-65 60 47-56 53
15 86-105 98 67-78 72
20 123-150 136 87-106 95
由表1可见，使用钢包下渣检测技术后，中间包渣厚明显减少。
2.2.2 提高钢包滑板和下水口使用寿命
振动钢包下渣检测技术使钢包下渣量降低，中间包渣量得到有效控制。从而使钢渣对中间包耐火材料的侵蚀减少，钢包滑动水口的扩径减小，滑板和下水口的使用寿命提高。2004年第三炼钢厂品种连铸机采用振动钢包下渣检测技术后，钢包滑板和下水口平均使用寿命从5次提高到了6次。
2.2.3 提高铸坯合格率
采用振动钢包下渣检测技术可有效防止钢包浇注末期钢水注流的二次氧化，且可避免炉渣大量进入中间包而侵蚀中间包耐火材料，从而显著降低中间包钢水全氧量，降低连铸坯夹杂物含量，提高连铸坯质量。2004年第三炼钢厂品种连铸机采用新型振动钢包下渣检测技术后，铸坯合格率提高了0.12%。
3 结论
(1)基于振动原理的钢包下渣检测技术可行，达到工业应用要求，已在第三炼钢厂品种连铸机连续平稳应用，测成率达93%～94%：
(2)振动钢包下渣检测技术可有效降低中间包渣量，提高滑板使用寿命和铸坯合格率，为真正实现连铸全保护浇注创造了条件：
(3)振动钢包下渣检测设备安装、操作方便，可有效降低劳动强度。
