Система автоматического управления машиной непрерывного литья заготовок

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОЙ НЕПРЕРЬтНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК, содержащая установленный в кристаллизаторе датчик теплового потока и соединенные с ним фО1 мирователь скорости изменения теплового потока, сумматор, регулятор, подсоединенный к исполнительному механизму, отличающаяся тем, что, с . целью улучшения качества головной части слитка и предотвращения аварийных ситуаций, она снабжена датчиком и Зсщатчиком уровня металла в кристаллизаторе , вторым сумматором, двумя нуль-органами, двумя переключат.елями , двумя задатчиками и интегратором , причем второй«выход датчика теплового потока соединен с входом первого нуль-органа, выход которого подсоединен к первому входу первого переключателя , выход первого задатчика через интегратор - к второму входу первого переключателя, выход второго задатчика - к третьему входу первого переключателя, выход которого соединен с вторым входом первого .сумматора , выход которого подсоединен к первому входу второго переключателя, первый выход датчика уровня подс.оединен через второй сумматор к второСЛ С му входу второго переключателя, а второй выход датчика уровня подсоединен к третьему входу второго riepe .ключателя через второй нуль-орган, выход второго переключателя соединен с регулятором, а выходы задатчика к вторым входам уровня подсоединены второго нуль-органа и второго сумматора .. . JJ и.-. --- 4;: сл 00 4

„„Su„„1047584 A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5П В 22 D 11 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ """":

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 тора. (21) 3440066/22-02 (22) 18.05.82 (46) 15. 10.83. Бюл. Р 38 (72) С .И.Жуковский, A..Г.Собко, В.М.Артынский и Б.И.Сахнов (71) Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС (53) 621.746.27(088.8) (56) 1 . Краснов Б.И. Оптимальноеуправление режимами непрерывной разливки стали. M. Металлургия, 1970, с. 178-183, рис. 100.

2. Авторское свидетельство СССР

9 461794, кл. В 22 D 11/14, 1975. (54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ MAIIIHHOA НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ

ЗАГОТОВОК, содержащая установленный в кристаллизаторе датчик теплового потока и соединенные с ним формирователь скорости изменения теплового потока, сумматор, регулятор, подсоединенный к исполнительному механизму, отличающаяся тем, что, с . целью улучшения качества головной части слитка и предотвращения аварийных ситуаций, она снабжена датчиком и задатчиком уровня металла в кристаллизаторе, Вторым сумматором, двуI мя нуль-органами, двумя переключателями, двумя задатчиками и интегратором, причем второй выход датчика теплового потока соединен с входом первого нуль-органа, выход которого подсоединен к первому входу первого переключателя, выход первого задатчика через интегратор — к второму входу первого переключателя, выход второго задатчика — к третьему входу первого переключателя, выход которого соединен с вторым входом первого .сумматора, выход которого подсоединен к первому входу второго переключателя, первый выход датчика уровня подсое- Я динен через второй сумматор к второму входу второго переключателя, а второй выход датчика уровня подсоединен к третьему входу второго пере,ключателя через второй нуль-орган, выход второго переключателя соединен 9 с регулятором, а выходы задатчика уровня подсоединены к вторым входам второго нуль-органа и второго сумма- >

1047584

Изобретение относится к средствам автоматизации технологических процессов в металлургии и предназначено для автоматического управления скоростью наполнения кристаллизатора в пусковом режиме разливки на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), в частности для литья стали.

Известна система автоматического управления скоростью наполнения кристаллизатора при пуске, состоящая из 1О датчика уровня металла в кристалли„заторе, формирователя скорости изме-, нения уровня металла в кристаллизаторе, элемента сравнения, суммирующего сигнал текущего и заданного эна-15 чения скорости изменения уровня металла в кристаллизаторе (от эадатчика), исполнительного органы, изменяющего поступление жидкого металла в кристаллиэатор в направлении заданной20 скорости изменения уровня металла в кристаллизаторе (1) .

Однако эона измерения радиоизотопных датчиков уровня металла в кристаллиэаторе ограничена (100«200 мм), 25 поэтому для реализации известной сис- темы автоматического управления скоростью наполнения кристаллизатора при пуске необходима разработка специального датчика уровня металла с диапазоном измерения на всю высоту кристаллиэатора (порядка 1,0-1,5 м), что является основным недостатком известного устройства.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемо-з. му результату является система, содержащая датчик теплового потока, соединенный с входом формирователя скорости изменения теплового .потока, выход которого совместно с выходом 40 эадатчика подключен на вход сумматора, подключенного к входу регулятора, соединенного с исполнительным органом. Известная система предусматривает поддержание заданной скорости с 45 изменения теплового потока путем регулирования поступления металла в кристаллизатор (2).

Недостатком известной системы автоматического управления скоростью наполнения кристаллизатора является опасность перелива кристаллизатора, т.е. возникновение аварийной ситуации в момент начала поступления металла из ковша (особенно при литье непосредственно иэ сталеразливочного ковша в кристаллиэатор,т.е.без промежуточного ковша).Это связано с тем, что информация о скорости изменения теплового потока, в связи с 60 инерционностью объекта, имеет значительное запаздывание, Учитывая, что скорость исполнительного механизма составляет до 50 мм/с, а его ход

200 мм, при рабочей длине стопорной характеристики 5- 10 мм, то, в связи с инерционностью измерения теплового потока перемещение стопора будет эна" чительным, что приведет к интенсивному произвольному заполнению кристаллизатора металлом и к возникновению аварийной ситуации, т.е. переливу жидким металлом кристаллиэатора.

Цель изобретения - улучшение качества головной части слитка и пре; дотвращение аварийных ситуаций.

Поставленная цель достигается тем, что система управления машиной непрерывного литья заготовок, содержащая установленный в кристаллизаторе датчик теплового потока, и соединенные с ним формирователь скорости изменения теплового потока, сумматор, регулятор, подсоединенные к исполнитель" ному механизму, снабжено датчиком и задатчиком уровня металла в кристаллизаторе, вторым сумматором, дву" мя нуль-органами, двумя переключателями, двумя задатчиками и интегратором, причем второй выход датчика теплового потока соединен с входом первого нуль-органа, выход которого подсоединен к первому входу первого переключателя, выход первого задатчика через интегратор — к второму входу первого переключателя, выход второго задатчика — к третьему входу первого переключателя, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого подсоединен к первому входу второго переключателя, первый выход датчика уровня подсоединен через второй сумматор к второму входу второго переключателя, а второй выход датчика уровня подсоединен к третьему входу второго переключателя через второй нуль-орган, выход второго переключателя соединен с регулятором, а выходы задатчика уровня подсоединены к вторым входам второго нуль-органа и второго. сумматора.

B результате применения системы управления МНЛЗ обеспечивается улучшение качества головной части слитка и исключаются аварийные ситуации, . связанные с переливом кристаллиэатора жидким металлом. Это достигается тем, что благодаря введению дополнительных блоков.и связей между ними, . исключается возможность перехода стопора через рабочую характеристику путем задания соответствующей скорости перемещения исполнительного механизма,получением сигнала о наличии ме-" талла в кристаллизаторе, обеспечением заданной скорости наполнения кристаллиэатора металлом и стабилизация

его в стационарном режиме разливки.

На чертеже представлена структурная схема системы автоматического управления МНЛЗ, Система автоматического управления МНЛЗ содержит датчик 1 теплового

1047584 потока от металла 2 к кристаллизатору 3, включенный на вход формирователя 4 скорости изменения теплового потока. В начальный период разливки дном кристаллиэатора служит затравка 5. Второй выход датчика 1 теплового потока соединен с входом первого нуль-органа 6, выход которого подключен к первому входу первого переключателя 7. Выход первого задатчика 8 (скорости перемещения регули- 10 рующего органа) подключен к входу интегратора 9, выход которого подключен к второму входу, а выход второго задатчика 10 (скорости изменения теплового потока) — к третьему входу 15 переключателя 7, выход которого совместно с выходом формирователя 4 подсоединен к входам первого сумматора 11, который в свою очередь подключен к первому входу второго переключателя 12. Выходы датчика 13 уровня металла 2 в кристаллизаторе З.подсоединены к первым входам второго нульоргана 14 и второго сумматора 15, к вторым входам которых подключен задатчик 16 уровня, а выходы подключены к входам второго переключателя 12, выход которого соединен с регулятором 17, соединенным с исполнительным механизмом 18, перемещающим стопор .

19 сталеразливочного ковша 20.

Реализация предлагаемой системы автоматического управления МНЛЗ может быть осуществлена на стандартной аппаРатуРе, выпу каемой промышленностью и разработанной Киевским институтом автоматики.

Предлагаемая система автоматического управления МНЛЗ работает следующим образом.

В начале разливки переключатели

7 и 12 установлены в положении 1, при этом интегратор 9 соединен с сумматором 11, который через переключатель

12 соединен с регулятором 17.. Ha за-, 45 датчике 8 скорости перемещения стопора 19 устанавливают заданное значение скорости и включают систему. Непрерывно увеличивающийся сигнал с интегратора 9 (пропорциональный заданной скорости перемещения) через переключатель 7, сумматор ll и пере.ключатель 12 поступает на вход регулятора 17,,выдающий соответствующую команду исполнительному механизму 18 на подъем стопора 19 (для улучшения 55 качества регулирования, в зависимости от режима работы: открытия, пусковой и стационарный, регулятор 17 переменной структуры, причем выбор структуры производится путем соответ- 60 ствующего соединения регулятора с контактами переключателей, для упрощения зти связи на схеме не показаны), На задатчике 8 устанавливают такую скорость перемещения стопора 65

19, чтобы при попадании стопора на рабочий участок характеристики, он находился на ней время, достаточное для получения информации с датчика

1 теплового потока о наличии жидкого металла 2 в кристаллизаторе 3 (например, при длине рабочей характеристики стопорной пары 5-10 мм и инерционности замера теплового потока до 2 с, время нахождения стопора на рабочей характеристике составляет до 3 с, тогда скорость перемещения стопора составляет до 3 мм/с, которая и устанавливается на задатчике 8), Задаваемая скорость перемещения сто-. пора зависит от диаметра стакана, т.е. величины характеристики стопорной пары и инерционности замера теплового потока. Попадание металла в кристаллизатор фиксируется датчиком

1 теплового потока, сигнал с которого поступает на нуль-орган, который устанавливает переключатель 7 в положение II при котором задатчик 10 скорости изменения теплового потока .подключается на вход сумматора 11, и на вход регулятора 17 поступает сигнал разбаланса (с сумматора 11) между заданной (с задатчика 10) и текущей (с формирователя 4) скоростью изменения теплового потока, т.е. начинает функционировать система управления скоростью наполнения металлом кристаллизатора (цепи подключения формирователя 4 через переключатель

7 к сумматору 11 на схеме не показаны). При изменении интенсивности наполнения металлом кристаллизатора 3 изменяется величина выходного сигнала датчика 1 теплового потока от металла к кристаллизатору и, следовательно, уровень сигнала на выходе формирователя 4 скорости, изменения теплового потока. В результате величина алгебраической разности между измеренной формирователем 4 и задан-. ной скоростью изменения теплового потока от задатчика 10 на выходе сумматора 11 изменяется. В соответствии с величиной поступившего сигнала регулятор 17 подает команду на исполнительный механизм 18., который перемещает стопор 19, изменяющий поступление жидкого металла из разливочного .ковша 20 в кристаллиэатор 3. Изменение скорости поступления жидкого металла в кристаллизатор определяется отклонением скорости роста теплового потока от металла к крис-. таллизатору от заданного значения: с понижением скорости роста теплового потока она увеличивается, с увеличением — уменьшается. Постепенно. повышаясь, металл в кристаллизаторе достигает зоны измерения уровня датчиком 13 и при достижении значения установленного на эадатчике 16 уровня, срабатывает нуль-орган 14 и ус1047584

Составитель Г.Демин

Редактор A.Õèì÷óê Техред А,Бабинец Корректор Г. Решетник

Даказ 7814/10 Тираж 813 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ, 4 танавливает переключатель 12 в положение XI а выход переключателя 7 отключает, т.е. начинает функционировать система стабилизации уровня металла в кристаллизаторе. При достижении заданного уровня металла в кристаллизаторе включается система управления скоростью вытягивания слитка, которая обеспечивает заданную скорость извлечения слитка иэ кристаллизатора 3 (на схеме зта система не показана). Задачей системы стабилизации уровня металла в кристаллизаторе является обеспечение баланса между притоком металла s кристаллизатор и заданной скоростью вытягивания слитка. При появлении разбаланса изменяется уровень металла 2 в кристаллиэаторе 3 и соответственно сигнал с датчика 13 уровня, сигнал с которого поступает на сумматор 15, где сравнивается с сигналом задания, поступающего с задатчика 16 уровня. В зависимости от величины и знака полученного раэбаланса регулятор 17 выдает соответствующие команды исполнительному механизму 18, который перемещает стопор 19 на вели10 чину, обеспечивающую заданный расход металла из ковша 20 °

Экономйческий эффект от внедрения одной автоматизированной системы управления МНЛЗ, в которой, в частности используется предлагаемая система управления, составляет 38,5 тыс.руб.