Устройство для автоматического управления машиной непрерывного литья заготовок

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОЙ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК содержащее последовательно соединенные измеритель уровня металла в |сристаплизаторе, преобразователь , блок деления и блок сравнения , последовательно соединенные усилитель и исполнительный механизм, а также измеритель усилия, действующего со стороны слитка на первый поддерживакидий ролик вторичного охлаждения , соединенный с вторым входом блока деления, и задатчик интенсивности Охлаждения, соединённый с вторым входом блока сравнения, о тличающееся тем, что, с целью повышения качества слитка путем обеспечения заданной скорости кристаллизации, оно дополнительно содержит измерители температуры жидкого металла на входе в кристаллизатор , расхода воды и ее нагрева в кристаллизаторе, скорости вытягивания слитка, а также задатчик постоянных коэффициентов, блок вычислительных операций, второй задатчик интенсивности охлаждения, программный задатчик, второй и третий блоки сравнения , дифференцирующий блок, триггер Шмидта и нуль-реле, причем измерители температуры жидкого металла, расхода воды и ее нагрева в кристаллизаторе , скорости вытягивания слитка , преобразователь и задатчик поср тоянных коэффициентов соединены с входами блока вычислительных операций , а выход его соединен с входа . ми дифференцирующего блока и второго блока сравнения, второй вход котороО го соединен с вторым задатчиком инел тенсивности охлаждения, а выход с входом нуль-реле, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а третий вход - с выходом триггера Шмидта, вход которого , соединен с выходом третьего блока сравнения, а выход нуль-реле соединен )дом усилителя.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„ I 110541

А,5„В 22 в 11/16,Э I ° g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2.

ФЯ д," д

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 07НРЫТИЙ (21) 3613134/22-02 (22) 14.04.83 (46) 30.08.84. Бюл.%32 (72) А.Н.Шичков, Н.И.Шестаков, А.Л.Кузьминов, С.В.Сорокин, В.Я,Тишков, Е.А Нечаев, Ю.И.Жаворонков, А.Г.Лунев, А.П.Щеголев, Ю.И.Иванов, . Ю.В.Казначеев, А.И.Вотинов, Г.В.Сарайкин и Б.Н.Николаев (71) Вологодский политехнический институт и Череповецкий ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени металлургический завод им.50-летия

СССР (53) 621.746.047(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9603489, кл. В 22 Э 11/16, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

@971.567, кл. В 22 Э 11/16, 1981.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф.3451539/22-02, кл. В 22 Э 11/16, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДПЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОЙ НЕПРЕРЫВНОГО

ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК, содержащее последовательно соединенные измеритель уровня металла в кристаллизаторе, преобразователь, блок деления и блок сравнения, последовательно соединенные усилитель и исполнительный механизм, а также измеритель усилия, действую-, щего со стороны слитка на первый поддерживающий ролик вторичного охлаждения, соединенный с вторым входом блока деления, и задатчик интенсивности охлаждения, соединенный с вторым входом блока сравнения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества слитка путем обеспечения заданной скорости кристаллизации, оно дополнительно содержит измерители температуры жидкого металла на входе в кристаллизатор, расхода воды и ее нагрева в кристаллизаторе, скорости вытягивания слитка, а также задатчик постоянных коэффициентов, блок вычислитель" ных операций, второй задатчик интен-. сивности охлаждения, программный .задатчик, второй и третий блоки сравнения, дифференцирующий блок, триггер ф

Шмидта и нуль-реле, причем измерители температуры жидкого металла, расхода воды и ее нагрева в кристалЮ лизаторе, скорости вытягивания слитка, преобразователь и задатчик постоянных коэффициентов соединены с входами блока вычислительных опе- м раций, а выход его соединен с входа- юе .ми дифференцирующего блока и второго фь блока сравнения, второй вход которо- " ) го соединен с вторым задатчиком интенсивности охлаждения, а выход - р с входом нуль-реле, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а третий вход — с выходом триггера Шмидта, вход которого; соедйнен с вьмодом третьего блока сравнения, а вьмод нуль-реле соединен е свходом усилителя.

1110541

Йзобретение относится к металлургии, а именно, к непрерывной разливке металла.

Известно устройство, дпя автоматического управления машиной непрерыв- 5 ного литья заготовок, содержащее последовательно соединенные измеритель уровня, преобразователь, сумматор, блок сравнения,,усилитель и исполнительный механизм, а также содержащее следящий привод и блок компенсации размыва стопорной пары, причем второй вход сумматора соединен с эадатчиком уровня, а второй вход блока сравнения соединен с задатчиком обратной связи, 15 кинематически соединенным со стопором, вход следящего привода соединен с выходом сумматора, а его выходной вал связан через датчик компенсации размыва с блоком сравнения (1 . 20

Однако известное устройство не позволяет регулировать интенсивность охлаждения, а следовательно, не способствует повышению качества слитка путем обеспечения заданной скорости кристаллизации.

Известно устройство для автоматического управления машиной непрерывного литья заготовок, содержащее последовательно соединенные измеритель 30 электрического тока в рабочей. стенке кристаллизатора, блок сравнения, регулятор угла наклона рабочей стенки кристаллизатора, усилитель и исполнительный механизм, а также задатчик З5 угла наклона, соединенный со вторым входом блока сравнения 523.

Однако данное устройство не позволяет регулировать интенсивность вторичного охлаждения слитка. Кроме 4б того, по величине электрического тока в рабочей стенке нельзя с достаточной достоверностью судить об интенсивности теплообмена в кристаллизаторе. 45

Наиболее близким к предлагаемому является устройство 3 для автоматического управления машиной непрерывного литья заготовок, содержащее пос- ледовательно соединенные измеритель .56 уровня металла в кристаллизаторе, преобразователь, блок деления, блок . сравнения, усилитель и исполнительный механизм, а также измеритель усилия в. станине поддерживающего устройст- 55

sa зоны вторичного охлажцения, соединенный со вторым входом блока деления и задатчик интенсивности охлаждения, соединенный со вторым входом блока деления С3 7.

Однако данное устройство не позволяет регулировать интенсивность охлаждения в зависимости от толщины корочки слитка на выходе из кристаллиэатора, так как в нем не учитывается тепловой баланс эоны первичного охлаждения.

Целью изобретения является повышение качества слитка путем обеспечения заданной скорости кристаллизации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического управления машиной непрерывного литья заготовок, содержащее последовательно соединенные измеритель уровня металла в кристаллизаторе, преобразователь, блок деления и блок сравнения, последовательно соединенные усилитель и исполнительный. механизм, а также измеритель усилия, действующего со стороны слитка на первый поддерживающий ролик зоны вторичного охлаждения, соединенный со вторым входом блока деления, и задатчик интенсивности охлаждения, соединенный со вторым входом блока сравнения, дополнительно содержит измерители температуры жидкого металла на входе в кристаллизатор, расхода воды и ее нагрева в кристаллизаторе, скорости- вытягивания слитка, а также задатчик постоянных коэффициентов, блок вычислительных операций, второй задатчик интенсивности охлаждения, программный задатчик, второй и третий блок сравнения, дифференцирующий блок, триггер Шмидта и нуль-реле, причем измерители температуры жидкого металла, расхода воды и ее нагрева в крнсталлизаторе, скорости вытягивания слитка, преобразователь и задатчик постоянных коэффициентов соединены со входами блока вычислительных операций, а выход его соединен со входами,дифференцирующего блока и второго блока сравнения, второй вход которого соединен со вторым эадатчиком интенсивности охлаждения, а выход — со входом нуль-реле, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а третий вход — с выходом триггера

Шмидта, вход которого соединен с выходом третьего блока сравнения, выход нуль-реле соединен со входом усилителя.

Теплообмен в зоне первичного охлаждения можно характеризовать энергетическим коэффициентом

У=йцаТ /W А +(A Т„ А )(1-ЕХР(Д Н/W ф где G я, DT> — расход воды и ее нагрев в кристаллизаторе, ос - скорость вытягивания слитка;

Тх — температура жидкого металла на входе в кристаллиэатор;

Н вЂ” расстояние от нижнего торца кристаллизатора до зеркала металла в нем, А1 е А э А3

А, А, А — постоянные коэффициенты зависящие от марки разливаемого металла и геометрии кристаллизатора.

Расчетная зависимость (1) получена из уравнения теплового баланса кристаллизатора. Увеличение г свидетельствует о возрастании толщины корочки слитка на выходе из кристаллизатора и наоборот — при уменьшении толщины корочки коэффициент у снижается. Таким образом, энергетический коэффициент однозначно характеризует толщину корочки слитка.

В процессе управления машиной непрерывного литья заготовок следует при возрастании З интенсивность охлаждения уменьшать, а при сниже- 35 нии — увеличивать, Способ управления согласно изобре" тению реализуется на достаточно медленно изменяющихся технологических режимах разливки, а именно, при д 40

-з . 37

<2 10 с . На переходных режимах по величине у уже нельзя с достаточной достоверностью судить о толщине корочки слитка на выходе из кристаллизатора. Однако в этом случае успешно можно регулировать интенсивность охлаждения по величине отношения усилия, действующего со стороны слит- . ка на первый поддерживающий ролик эоны вторичного охлаждения, к высоте столба жидкого металла над точкой, в которой измеряют усилие, причем при возрастании отношения интенсивность охлаждения слитка следует увеличивать, а при снижении — уменьшать.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства, на фиг.2 — блок вычислительных операций, блок-схема.

1110541 4

Устройство содержит галогенный счетчик 1, протонный датчик 2, электронный преобразователь 3, измеритель

4 температуры жидкого металла на входе в кристаллиэатор, измеритель

5 расхода воды в кристаллизаторе, измеритель. 6 нагрева воды, измери- тель 7 усилия, действующего со стороны слитка на первый поддерживающий ролик зоны вторичного охлаждения, измеритель ф скорости вытягивания слитка, блок 9 деления, первый блок

10 сравнения, первый задатчик 11 интенсивности охлаждения, задатчик

12 постоянных коэффициентов, блок 13 вычислительных операций, второй задатчик 14 интенсивности охлаждения, второй блок 15 сравнения, дифференцирующий блок 16, третий блок 17 сравнения, программный задатчик 18, триггер 19 Шмидта, нуль-реле 20, усилитель 21 и исполнительный механизм 22. Позицией 23 обозначен ypo"" вень металла в кристаллизаторе 24.

Блок 13 служит для вычисления значения г по формуле (1).

Блок вычислительных операций содержит вход с измерителя 5 расхода воды в кристаллизатор, вход 26, с измерителя 6 нагрева воды, вход 27 с преобразователя 3, вход 28 с измерителя 8 скорости вытягивания слитка, вход 29 с измерителя 4 температуры жидкого металла, эадатчик 30 постоянного сигнала, блок 31 перемножения, блоки 32-34 деления, инвертор 35, функциональный преобразователь 36, сумматоры 37 и 38, блок

39 перемножения, инверторы 40 и 41, сумматор 42, блок деления 43, выход 44.

Блок 13 работает следующим образом.

Перед началом разливки металла устанавливают коэффициент А„- А6 в блоке 12. В соответствии с выбранным масштабом величин на задатчике 30 постоянного сигнала выставляется уставка "+1". В процессе разливки сигнал с измерителя 5 расхода воды поступает через вход 25 блока 13 на вход блока 31 перемножения, где перемножается с сигналом, поступившим на вход 26 блока 13 с измерителя 6 нагрева воды. Выходной сигнал с бло:ка 31 перемножения поступает на вход блока 33 деления, где делится на значение сигнала, поступившего на вход

28 блока 13 с измерителя 8 скорости

41 6

S 11105 вытягивания слитка. Сигнал с блока

31 поступает также на вход блока деления 34, где делится на значение сигнала, поступившего на вход 27 блока 13 с электронного преобразова5 теля 3. С выхода блока 34 сигнал поступает в задатчик 12 постоянных коэффициентов и с коэффициентом передачи А поступает на вход сумматора

42 блока 13 вычислительных операций. щ

Сигнал с электронного преобразователя 3 поступает также на вход блока

32 деления, где делится на значение сигнала, поступившего с измерителя

8 скорости вытягивания слитка. Сигнал с выхода блока 32 деления поступает в задатчик 12 постоянных коэффицентов и с коэффициентом передачи

А поступает на вход функционального преобразователя 36, представляющего собой нелинейный блок, реализующий зависимость у=ехр (х), где Х вЂ” значение входного сигнала, р у — значение выходного сигнала.

Сигнал с измерителя 4 температуры жидкого металла на входе в кристаллиэатор поступает через вход 29 блока 13 в блок 12 и с коэффициентом передачи А на вход сумматора 38, а с коэффициентом передачи А на второй вход сумматора 42..Сигнал от задатчика постоянного сигнала 30 поступает в .задатчик 12 постоянных коэффициентов и далее с коэффициентом передачи А на третий вход сумматора

42 и с коэффициентом передачи Аз на второй вход сумматора 38. Сигнал т задатчика 30 постоянного сигнала поступает в задатчик 12 постоянньм коэффициентов и далее с коэффициентом передачи А> на третий вход сумматора 42 и с коэффициентом передачи

Аз — на второй вход сумматора 38.

Сйгнал от задатчика 30 постоянного сигнала поступает иа вход инвертора

35, где инвертируется. Сигнал с выхода инвертора 35 поступает на вход сумматора 37, где складывается с сиг-, налом функционального преобразователя 36. Поступившие на входы сумматора 38 сигналы складываются в.нем .и инвертированный сигнал суммы поступает на инвертор 40, где инвертируется. С вьмода инвертора 40 сигнап

I поступает на вход- блока 39 перемножения где перемножается с инвертированным сигналом суммы с вьмода сумматора 37. С выхода блока 39 перемножения сигнал поступает на четвертый вход сумматора 42, где складывается с сигналами, поступившими на первые три входа. Инвертированный сигнал поступает на вход инвертора 41, где инвертируется. Сигнал с выхода блока

33 деления поступает на вход блока

43 деления, где делится на значение выходного сигнала инвертора 41. Сигнал с блока 43 деления является выходным сигналом блока 13 вычислительных операций.

Устройство работает следующим образом.

Интенсивность импульсов, поступаю щих на блок галогенньи счетчиков

1 от источника излучения, изменяется в зависимости от уровня 23 металла в кристаллизаторе 24, т.е. интенсивность импульсов зависит от параметров

Н и L (см.фиг.1). В соответствии с изменением интенсивности импульсов энергетический преобразователь 3 выделяет электрический сигнал, который поступает на первый вход блока 9 деления. На второй вход этого блока подается сигнал, который формирует . измеритель 7 усилия P действующего со стороны слитка на первый поддерживающий ролик .зоны вторичного охлаждения. На выходе блока 9 деления вырабатывается управляющий сигнал.

Этот сигнал в блоке 10 сравнения сравнивается с постоянным сигналом, вырабатываемым первым задатчиком

11 интенсивности охлаждения и поступает на первый вход нуль-реле.

Измерители 4-6 и 8 соответственно температуры жидкого металла на входе в кристаллизатор, расход воды и ее нагрева в кристаллизаторе, скорости вытягивания слитка соответст- . вующие сигналы передают .на входы блока 13 вычислительных операций. На вход блока 13 поступает также сигнал с преобразователя 3. Задатчик 12 постоянных коэффициентов на вход блока

13 передает сигнал, соответствующий набранным постоянным коэффициентам (А„-А ). На вьмоде блока 13 вырабатывается сигнал, пропорциональный энергетическому коэффициенту з . Этот сигнал одновременно поступает на вход второго блока 15 сравнения и на дифференцирующий блок 16. Блок

15 сравнивает этот сигнал с сигналом,поступающим со второго задатчика интенсивности охлаждения, и сигнал, про7 11105 . пропорциональный разности этих сигналов, передает на второй вход нульреле.

Дифференцирующий блок 16 вырабатывает сигнал, пропорциональный эначе"

5 нию производной от Э по времени, и передает его на вход третьего блока сравнения, который сравнивает его с сигналом, поступающим с программного задатчика 18. Сигнал, пропорциональный разности этих сигналов, поступает на вход триггера Шмидта, который вырабатывает сигнал, управляющий нульреле 20. Таким образом, в зависимости от наличия или отсутствия управляющего сигнала нуль-реле беспрепятственно пропускает на усилитель 21 сигнал с блока сравнения 10 или блока 15.

Усилитель 21 усиливает этот сигнал до мощности, необходимой для управле- 20 ния исполнительным механизмом 22.

П р и м с р. На машине непрерывного литья заготовок разливают сталь в слитки 0,2х1,2 и. В некоторый момент времени в блок вычислительных операций с измерителей поступают сигналы,. соответствующие скорости вытягивания слитка<ос=8,0 -10 м/с, расходу воды 68=0,06 мЗ/c, ее нагревудТ =

8, 7 С, температуре жидкого металла

Тж=1550ОС высоте столба жидкого металла Н=1,1 м. Задатчик постоянных коэффициентов вырабатывает .сигнал, соответствующий значениям постоянных коэффициентов A„=-1293 (с К)/М, А =

=5, 11 с/м, А =-7256 (с К) /М, А, =

=-0,00497 м/с, А =1,20 с/м, A(=, =27,2 с/м и передает его на вход блока вычислительных операций, который вырабатывает сигнал, соответствующий значению энергетического коэффициента. В данном случае =0,9788.

Этот сигнал сравнивается с единицей.

Сигнал, пропорциональный разности (1-0,9788), поступает на вход нульреле.

В то же время сигналы, соответствующие величине усилия Р, действующего со стороны слитка на первый подI

41 8 держивающий ролик зоны вторичного охлаждения и высоте „ столба жидкого металла над точкой, в которой измеряют усилие, поступают на входы блока деления, где вырабатывается управляюп1ий сигнал, пропорциональный отношению

L/P Величина этого отношения определяется толщиной корочки слитка на выходе из кристаллизатора. В блоке сравнения сигнал, поступивший с блока деления, сравнивается с сигналом, соответствующим оптимальной толщине корочки слитка. Сигнал,, пропорциональный разности этих сигналов, поступает на вход нуль-реле.

Таким образом, нуль-реле должен пропустить одного из управляющих сигналов,: соответствующий величине энергетического коэффициента или соответствующий отношению L / Р.

Нуль-реле работает следующим образом.

Дифференцирующий блок вычисляет производную от у по времени. Пусть в данный момент времени Зу/d, - =1,8 w

-З -1

«10 с ° Сигнал, пропорциональный разности (2, 0-1, 8) 10 с, поступает на вход триггера Шмидта, который вырабатывает сигнал, управляющий работой нуль-реле. В данном случае нуль-реле пропускает управляющий сигнал, соответствующий величине

При ду Bi>2 ° 103с " он пропускает сигнал, соответствующий величине отношения L /Р. Причем при возрастании исполнительный механизм уменьшает интенсивность охлаждения, а при снижении — увеличивает. При возрастании

1./Р интенсивность охлаждения уменьшается, а при снижении — увеличивается.

Технические преимущества изобретения заключаются в повышении точности регулирования технологических параметров разливки, определяющих процесс кристаллизации слитка.

Годовой экономический эффект от внедрения изобретения на одной УНРС составляет 43 1,1 тыс.руб. пп1

1110541

Филиал ППП- "Патент", r. Умгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ

Тирам 774

Заказ 6233./8

Подписное