Устройство для контроля толщины корочки слитка на выходе из кристаллизатора

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ КОРОЧКИ СЛИТКА НА ВЫХОДЕ ИЗ КРИСТАЛЛИЗАТОРА, содержащее датчик температуры воды в кристаллизаторе, датчик уровня металла в кристаллизаторе , датчик, температуры жидкого металла , датчик скорости и измерительный прибор , отличающ ееся тем, что, с целью повышения точности контроля , оно .дополнительно содержит квадратор, блок деления, первый блок умножения, второй блок умножения, первый инвертор, задатчики теплофизических величин, первый сумматор, .второй сумматор, третий сумматор,. . третий блок умножения, второй инвер тор, четвертый сумматор, четвертый блок умножения, пятый сумматор, пятый блок умножения, второй блок деления , интегратор, функциональнЕлй преобразователь , шестой сумматор, причем выход датчика температуры воды в кристаллизаторе соединен с входом первого блока деления, выход которого соединен с BTOPEOI блоком умноже ,ния, выход которого соединен с входом первого эадатчика теплофиэических величин, выход которою соединен с входом первого сумматора, выход которого соединен с входс 1 третьего блока умножения, выход которого соединен с пятым сумматором, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен с входом измерительного прибора, а также входом квадратора , входом первого инвертора, входом первого блока умножения, и шестого задатчика теплофизических величин ,. выход которого Ьоединен с входом четвертого сумматора и Ьгходом второго сумматора, выход четвертого 1 . сумматора соединен с входой пятого блока умножения, выход которЬго соединен с выходом первого, второго и третьего задатчиков теплофизических величин, выход датчика уровня метал ла в кристаллизаторе соединен с вхо- g дом первого блока деления и входом второго блока деления, выход которого соединен с входом фуикционального преобразователя, выход которого соединен с входом шестого сумматора, Oi выход которого соединен с входом пятого блока умножения, выход датчика температуры жидкого металла 4 соединен с входом первого-блока умСО ножения и входом пятого задатчика теплофизических величин, выход которого соединен с входом четвертого сумматора, выход квадраторасоединен с входом второго блока умножения, выход первого инвертора соединен с входом второго задатчика теплофиэических величин и входом девятого задатчика теплофизических величин, выход которого соединен с входом третьего сумматора, выход которого соединен с входом четвертого блока умножения, выход которого соединен с входом второго блока деления, выход датчика скорости соединен, с

„.SU„„,1006049 A

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

МЮЛЯ

РЕСПУБЛИК

3(59 В 22 D 11 16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . := :::. :-::

Н ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ квадратор, блок деления, первый блок умножения, второй блок умножения, первый инвертор, эадатчики теплофизических величин, первый сумматор, второй сумматор, третий сумматор, третий блок умножения, второй инвер-. тор, четвертый сумматор, четвертый блок умножения, пятый сумматор, пяния, интегратор, функциональный преобразователь, шестой сумматор, причем выход датчика температуры воды в кристаллизаторе соединен с входом первого блока деления, выход которо(21) 3304232/22-02 (22) 22.06.81 (46) 23.03.83. Бюл. Р 11 (72) A. Н. Шичков, Н. И. Шестаков, С. В. Сорокин, Е. A. Нечаев, К. Д. Мокрушин, A. П. Щеголев, Е. A. Кирсанов, А . И. Вотинов и В..Ф. Ровенских (71) Вологодский политехнический институт и. Череповецкий металлургический завод (53) 626.746.27(088.8..) (56) 1.. Заявка Японии Р 51-74194, кл. 11 В 091.1 (В,22 D 11/16), опублик. 27 ° 12.77.

° 2. Дерябина Г. Н. Контроль толщины корочки непрерывного слитка.—

"Сталь", 1980, 9 5, с. 375, 3. Сорокин Л. И. и др. Непрерывный контроль толщины корочки слитка в кристаллизаторе УНРС. -"Сталь", 1974, 9 2, с. 114-118. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ТОЛЩИИЫ КОРОЧКИ СЛИТКА HA ВЫХОДЕ ИЗ

КРИСТАЛЛИЗАТОРА, содержащее датчик температуры воды в кристаллизаторе, датчик уровня металла в кристаллиэаторе, датчик. температуры жидкого металла, датчик скорости и измерительный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно дополнительно содержит тый блок умножения, второй блок делего соединен с вторым блоком умноже,ния, выход которого соединен с входом первого эадатчика теплофизических величин, выход которо;о соединен

- c входом первого сумматора, выход которого соединен с входом третьего бло. ка умножения, выход которого соединен с пятым сумматором, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен с входом измерительного прибора., а также входом квадратбра, входом первого инвертора, входом первого блока умножения, и шестого задатчика тейлофизических величин, выход которого соединен q аходом четвертого сумматора и выходом второго сумматора, выход четвертого g сумматора соединен с входоМ пятого блока умножения, выход которого соединен с выходом первого, второго и третьего задатчиков теплофизических величин, выход датчика уровня металла в кристаллизаторе соединен с вхо- Я дом первого блока деления и входом второго блока деления, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с входом шестого сумматора, выход которого соединен с входом пятого блока умножения, выход датчика температуры жидкого металла соединен с входом первого блока ум- Вфла ножения и входом пятого задатчика теплофизических величин, выход которого соединен с входом четвертого сумматора, выход квадратора соединен с входом второго блока умножения, выход первого инвертора соединен с входом второго задатчика теплофиэических величин и входом девятого задатчика теплофиэических величин, выход которого соединен с входом третьего сумматора, выход которого соединен с входом четвертого блока умножения, выход которого соединен с входом второго блока деления, выход датчика скорости соединен с

100б049 входом четвертого блока умножения и входом третьего блока умножения, выход первого блока умножения соединен с входом третьего и четвертого задатЧиков теплофизических величин, выход четвертого эадатчика теплофизических величин соединен с входом второго сумматора, выход задатчика

Изобретение относится к металлур. гии, а именно к непрерывной разливке металлов.

Известно устройство для контроля толщины корочки слитка на выходе иэ кристаллиэатора, содержащее электромагнитные генераторы ультразвуковых колебаний 11 .

Недостатком устройства является низкая точность, связанная с наличи- 15 ем посторонних шумов, вызванных, например, струей металла, заливаемого в кристаллизатор, водяными струями вторичного охлаждения, вращающимися роликами и т.п.

Известно устройство для контроля 20 толщины корочки слитка на выходе из кристаллизатора, содержащее источник радиоактивного излучения (2j, Недостатком устройства является сложность настройки измерительной. аппаратуры, а, следовательно, низкая точность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устрой- 30 ство для контроля толщины корочки слитка на выходе.иэ кристаллизатора, содержащее датчики скорости вытягивания слитка, уровня металла в кристаллизаторе, теплового потока от бо- gg ковых стенок, сумматор, инверторы, интеграторы f3).

Недостатком устройства является отсутствие датчика температуры рас40 плава, поступающего в кристаллизатор. Кроме того, устройство предполагает предварительное задание формы кривой нарастания толщины корочки по высоте кристаллизатора. Следствием этих недостатков является большая погрешность в определении толщины корочки. для некоторого снижения величины погрешности возникает необходимость длительной настройки устройства. путем подбора . 50 машинных коэффициентов и сопоставление результатов с данными, получаемыми посредством других способов измерения толщины корочки. Однако, при этом основные недостатки устрой- постоянных сигналов соединен с входом седьмого и восьмого задатчиков теплофизических величин, выход седьмого задатчика соединен с входом второго сумматора, а выход восьмого эадатчика — с входом третьего сумматора, выход задатчика постоянных сигналов соединен с входом шестого сумматора.

2 ства не снижаются, что связано с использованием недостаточно удачного алгоритма контроля.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля толщины корочки слитка на выходе из кристаллиэатора, содержащее датчик температуры воды в кристаллизаторе, датчик уровня металла в кристаллиэаторе, датчик температуры жидкого металла, датчик скорости и измерительный прибор, дополнительно содержит квадратор, блок деления, первый блок умножения, второй блок умножения, первый инвертор, задатчики теплофизических величин, первый сумматор, второй сумматор, третий сумматор, третий блок умножения, второй ингертор, четвертый сумматор, четвертый блок умножения, пятый сумматор, пятый блок умножения, второй блок деления, интегратор, функциональный преобразователь, шестой сумматор, причем выход датчика температуры воды в кристаллизаторе соединен с входом первого блока деления, выход которого соединен с вторым блоком умножения, выход которого соединен с входом первого задатчика теплофизических величин, выход. которого соединен с входом первого сумматора, выход которого соединен с входом третьего блока умножения, выход которого соединен с пятым сумматором, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен с входом измерительного прибора, а также входом квадратора, входом цервого инвертора, входом первого блока умножения, и шестого задатчика теплофизических величин, выход которого соединен с входом четвертого сумматора и выходом второго сумматора, выход четвертого сумматора соединен с входом пятого . блока умножения, выход которого соединен с выходами первого, второго и третьего задатчиков теплофизических величин, выход датчика уровня . металла в кристаллиэаторе соединен

1006049 аТ8

Тж

Н

А,-А

<о нагрев воды в кристаллизаторе: температура жидкого металла, поступающего в кристаллиэатор;. 55 расстояние от зеркала металла до нижнего торца кристаллизатора; постоянные для данного процесса разливки величины, вы-бо бираемые в зависимости от конструктивных и технологических параметров кристалли. эатора, а также марки раэливаемого металла. 65 с входом первого блока деления и входом второго блока деления, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с входом шестого сумматора, выход которого соединен с входом пятого блока умножения, выход датчика температуры жидкого металла соединей с входом первого блока умножения и входом пятого задатчика теплофизических величин, выход которого соединен с входом четвертого сумматора, выход квадратора соединен с входом второго блока умножения, выход первого инвертора соединен с входом второго задатчика теплофизи- 15 ческих величин и входом девятого задатчика теплофиэических величин, выход которого соединен с входом третьего сумматора, выход которого соединен с входом четвертого блока, умножения, выход которого соединен с входом второго блока деления, выход датчика скорости соединен с входом четвертого блока умножения и входом третьего .блока умножения, выход первого блока умножения соединен с входом третьего и четвертого задатчиков теплофизических величин, выход четвертого эадатчика теплофизических величин соединен с входом второго сумматора, выход задатчика постоянных сигналов соединен с входом седьмого и восьмого задатчиков теплофизических величин, выход седьмого задатчика соединен с входом второго сумматора, а выход восьмого задатчика — с входом третьего сумматора, выход задатчика постоянных сигналов соединен с входом .,шестого сумматора.

Предлагаемое устройство реализу- 40 ет следующий алгоритм

w А ьТэ/Н - А + А T +

+ (-А4Д ТЖ + А Т, + 6 t - Ау) 1

Н " — -.г ll

С B 93 где w — скорость вытягивания слитка; толщина корочки слитка на выходе из кристаллиэатора, На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 нагрева воды в кристаллизаторе, датчик

2 уровня металла в кристаллизаторе, датчик 3 температуры металла, поступающего в кристаллизатор, датчик 4 скорости вытягивания слитка, квадратор 5, блок 6 деления, блок 7 перемножения, инвертор 8, блок 9 перемножения, сумматоры 10-13, блок 14 перемножения, инвертор 15, блоки 16 и 17 перемножения, блок 18 деления, блок 19 суммирования, функциональный преобразователь 20, сумматор 21, интегратор 22, измерительный прибор

23, эадатчик 24 постоянного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом разливки устанавливают коэффициенты А„-А о, которые зависят от теплофизических параметров разливаемого металла и изменяются при изменении марки стали. В соответствии с выбранным масштабом величин на задатчике 24 постоянного сигнала выставляется уставка "+1".

При отсутствии разливки показания датчиков 1-4 равны нулю. Следовательно, блок б деления, выполняя деление на "0", перегружается и показания прибора 23 являются ложными.

Выходной сигнал интегратора 22 приобретает при этом некоторое значение и поступает на вход квааратора 5.

В процессе разливки сигнал с датчика 1 нагрева воды в кристаллиэаторе поступает на вход блока б деления, где делится на значение выходного сигнала датчика 2 уровня металла.

Выходной сигнал блока 6 деления поступает на вход блока 7 перемножения, где перемножается с выходным сигналом квадратора 5. Выходной сигнал блока

7 перемножения с коэффициентом передачи А поступает на первый вход сумматора 10. Сигнал с выхода интегратора 22 поступает на инвертор 8, где меняет знак на противоположный.

Выходной сигнал инвертора 8 поступает с коэффициентом передачи А< на второй вход сумматора 10. Сигнал с датчика 3 температуры металла поступает на вход блока 9 перемножения, где перемножается с выходным сигналом интегратора 2Й. Выходной сигнал блока 9 перемножения поступает с коэффициентом передачи Ag на третий Вход сумматора 10, а также на первый вход сумматора 11, где складывается с постоянным сигналом, поступающим на .второй вход сумматора 11 с коэффициентом передачи А с выхода задатчика 24 постоянного сигнала.

На выходе сумматора 11 энач .ние суммы меняет свой знак на противоположный. С выхода сумматора 11 сигнал поступает на первый вход суммф1006049 тора 13, где складывается с сигналом датчика 3 температуры металла, а также с выходным сигналом интегратора 22. На выходе сумматора 13 сигнал суммы инвертируется. Сумматор 12 складывает сигналы, поступивший с выхода инвертора 8 с коэффициентом передачи A+ и поступивший с коэффициентом передачи А выходной сигнал эадатчика 24 постоянного сигнала.

Инвертированный сигнал суммы с выхо- 10 да сумматора 12 поступает на вход блока 17 перемножения, где перемножа- " ется с выходным сигналом датчика 4 скорости вытягивания слитка. Сигнал датчика уровня металла поступает на 15 вход блока 18 деления, где делится на значение выходного сигнала блока

17 перемножения. Выходной сигнал блока 18 деления поступает на вход функционального преобразователи 20, представляющего собой нелинейный блок, реализующий зависимость у -ехр(х), где х — значение входного сигнала, 25 у - значение выходного сигнала.

Выходной сигнал функционального преобразователя 20 поступает на вход сумматора 21, где складывается с сиг- ЗО налом задатчика 24 постоянного сигнала. инвертированный сигнал суммы с выхода сумматора 21 поступает на вход блока 16 перемножения, где перемножается с выходным сигналом сумматора 13. Выходной сигнал блока 16 перемножения поступает на четвертый вход сумматора 10, Сумматор 10 скла" дывает сигналы, поступившие на его входы, и инвертирует знак суммы. Вы- 40 ходной сигнал сумматора 10 поступает на вход блока 14 перемножения, где перемножается с сигналом датчика 4 скорости вытягивания слитка.

С датчика 1 нагрева воды в кристаллиэаторе сигнал подается на инвертор

15, где.он меняет свой.знак на противоположный. С выхода инвертора 15 сигнал поступает с коэффициентом передачи A„z на вход сумматора блока 19, где складйвается с выходным сигналом блока 14 перемножения. Проинвертированный сигнал рассогласования входных сигналов с выхода сумматора блока 19 поступает,на вход интегратора

22, выходной сигнал которого увеличивается при наличии на входе сигнала отрицательной полярности и уменьшается, когда входной сигнал интегратора положителен. В случае, когда рассогласование входных сигналов блока 19 суммирования отсутствует (так как они равны по величине и противоположны по знаку), иа его выходе сигнал равен ,нулю. Выходной сигнал интегратора 22 при этом не изменяется во времени, пропорционален толщине корочки слитка на выходе иэ кристаллиэатора.

Сигнал с выхода интегратора 22 подается на входы квадратора 5, инвертора 8, блока 9 перемножения, сум- матора 13, осуществляя таким образом отрицательную обратную связь устройства контроля. Так, увеличение сигнала на выходе интегратора 22 приводит в конечном счете к увеличению сигнала на выходе блока 14 перемножения до тех пор, пока сигнал на выходе блока 19 суммирования не уменьшится до нуля. С выхода интегратора 22 сигнал поступает на измерительный прибор 23, отградуированный непосредственно в миллиметрах. толщины корочки слитка на выходе из кристаллиэатора.

Предлагаемую схему можно реализовать, например, используя блоки

АКЭСР. По предварительным расчетам экономический эффект от внедрения устройства составляет 100 тыс, руб.

Составитель Г. Демин

Редактор Н. Бобкова Техред Т.Маточка Корректор A. Гриценко

Заказ 2001/19 Тираж 811. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4