Способ управления непрерывной разливки металла

 

Изобретение относится к области. литья металлов в электромагнитном поле. Цель изобретения - повышение точности заданных размеров слитка. Сущность изобретения заключается в том, что во время разливки датчиком 5 измеряют ток индуктора 2, определяют в измерителе 6 фазу сдвига между током и напряжением индуктора. В преобразователе 7 определяют тангенс угла сдвига между током и напряжением индуктора, сигнал с которого поступает на первый вход элемента 8 сравнения , на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональньй отношению текущего значения частоты тока к заданному, умноженному на заданный тангенс угла сдвига фазы между током и напряжением индуктора. Сигнал с вы- S хода элемента 8 сравнения через преобразователь 9 изменяет частоту тока индуктора частотно-регулируемым преобразователем 4. 2 ил., 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) () D (504 В 22 D 11 16

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОтнРытий

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3938366/22-02 (22) 26.07 ° 85 (46) 30,04,87. Бюл. Ф 16 (71) Уфимский авиационный институт им, Серго Орджоникидзе (72) Н.П.Попов, А,А.Шуляк и Е.И,Снятков (53) 621,746.047(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 616051, кл. В 22 D 11/16, 1973.

Авторское свидетельство СССР

1(338036, кл, В 22 D 11/00, 1967.

Авторское свидетельство СССР

У 537750, кл. В 22 D 1!/14, 1972 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ

РАЗЛИВКОЙ METAJIJIA (57) Изобретение относится к области. литья металлов в электромагнитном поле, Цель изобретения — повышение точности заданных размеров слитка.

Сущность изобретения заключается в том, что во время разливки датчиком

5 измеряют ток индуктора 2, определяют в измерителе 6 фазу сдвига между током и напряжением индуктора. В преобразователе 7 определяют тангенс угла сдвига между током и напряжением индуктора, сигнал с которого поступает на первый вход элемента 8 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный отношению текущего значения частоты тока к заданному, умноженному на заданный тангенс угла сдвига фазы между током и напряжением индуктора. Сигнал с вы- Э хода элемента 8 сравнения через преобразователь 9 изменяет частоту тока индуктора частотно-регулируемым преобразователем 4. 2 ил., 1 табл.

1 1З

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при литье металлов в электромагнитном поле.

Целью изобретения является повьппение точности заданных размеров слитка.

На фиг.1 приведена блок-схема системы управления процессом непрерывной разливки металла, реализующая способ; на фиг.2 — резонансные кривые колебатепьного контура электромагнитного кристаллизатора (ЭИК), поясняющие способ, Отливаемый слиток 1 находится в электромагнитном поле индуктора 2, параллельно которого подключен конденсатор 3, образуя колебательный контур, к которому подключен частотно-регулируемый преобразователь 4.

Датчик 5 тока индуктора подключен к первому входу измерителя 6 фазы, на второй вход которого подано напряжение индуктора 2, Выход измерителя 5 фазы соединен с входом функционального преобразователя 7, выход которого подан на первый вход элемента 8 сравнения„ а выход последнего соединен с входом блока 9 управления преобразователем, выход которого подан на преобразователь 4 и усилитель 10, выходнрй сигнал которого подан на второй вход элемента 8 сравнения °

Способ основан на косвенном измерении отклонения поперечного размера слитка от заданного в зоне кристаллизации. Если размер d слитка 1 (фиг,1) равен заданному d, то индуктивность индуктора 2 с металлом равна oL,, активное сопротивление системы индуктор — металл равно г

Размер слитка определяется равновесием гидростатического давления жидкого металла и электромагнитного давления поля индуктора ЭМК,Р„ = Рэ .

Величина электромагнитного давления определяется током индуктора, который в свою очередь зависит от напряжения, прикладываемого к последнему. Поскольку частотная характеристика (фиг.2, кривая 11) параллельного колебательиого контура ЭМК носит ярко выраженный резонансный характер, то, задавая частоту тока И „ подводимого к контуру, задаем и величину напряжения на индукторе, и, в конечном итоге, размер слитка dO Если при работе преобразователя 4 на заданной частоте размер слитка d соответству06636 2 ет заданному d, то индуктивность индуктора 2 с данным количеством металла равна e(, активное сопротивление индуктор — металл равно r . Сдвиг фазы с между напряжением и током индуктора, измеряемый измерителем 6, в этом случае следующий:

О о

Ч, = агс1 8 о

Сигнал на выходе функционального преобразователя 7, реализующего функцию тангенса от входного сигнала <, будет

15 о о

tgq = tg(arctg — — -) о г о

Этот сигнал подается на первый вход элемента 8 сравнения. Одновременно

20 сигнал, равный заданной частоте И с выхода блока 9 управления преобра" зователем через усилитель 10 с коэффициентом усиления, равным отношению тангенса угла сдвига фаэ при заданном

25 размере слитка tg y к заданной частоте Я„ (выставляется перед началом литья), подается на второй вход элемента сравнения, о

Г= tg× °

Таким образом„ сигналы, поступающие на входы элемента 8 сравнения, равны между собой (t g q, = tgcp ), и сигнал на его выходе отсутствует, блок управления преобразователем работает на заданной частоте я, система стабилизации размера слитка находится в состоянии покоя. При возмущении, 40 обусловленном отклонении поперечного размера слитка d от заданного d например, при его увеличении d, > d увеличивается количество в индукторе

2, индуктивность его уменьшается п, а активное сопротивление системы индуктор — металл возрастает, r, > r о (Поэтому каждому конкретному размеру слитка соответствует одно определенЫ, ное отношение †-), Это вызывает сме50 щение резонанса в контуре в область более высоких частот (кривая 12, фиг,2) и снижение напряжения на индукторе 2 (точка а,, кривая 12, фиг.2) до U,, Угол сдвига фаз между напряже- . ннем и током индуктора уменьшается, 3 13066 и, соответственно, уменьшается сигнал с выхода функционального преобразователя 7: tgq, < tg(p,.

На выходе элемента 8 сравнения появляется сигнал рассогласования:

36 4 литья рабочую частоту И преобразователя 4, определяя тем самым уровень напряжения на индукторе 2, а, следовательно, его ток и обжимающее усилие поля. Значение заданного угла сдвига фаз ц определяют по слитку заданно- го размера.

В системе регулирования процессом литья в ЭМК, реализующей способ, используют ЭМК для слитка ф 430 мм, преобразователь ППЧ-120-2,4 с блоком управления и фазочувствительным мостом. Отлито 10 слитков. Результаты сведены в таблицу.

Слиток № известному предлагаемому

2,0

1,0

2,0

2,5

1,0

2,2

1,0

2,0

1,2

2,0

f,0

2 0

2i5

1,0

2,2

1,0 о

Ь . 1дЦ; tgg,> О.

Если рабочая точка преобразователя

4 на резонансной кривой (фиг.2) выб" 1О

dU рана на индуктивной ветви (— > О)

dQ | например точка а кривой 11 (определяется заданной частотой У,), то сигнал отклонения Ь увеличивает частоту импульсов управления и, следовательно, частоту выходного тока преобразователя., Если рабочая точка находится на емкостной ветви резонансной кри1П вой (— c,О), например, точка о | то сигнал уменьшает частоту тока.

Предположим, что. рабочая точка (точка а кривая 11, фиг.2) выбрана на индуктивной ветви резонансной кри- 25 вой, Сигнал Ь увеличивает частоту импульсов управления преобразователем:

Я > Ы и, соответственно, увеличивается частота выходного тока преобразователя 4. Напряжение на контуре увеличи- 30 вается (точка Ъ| фиг.2), увеличивается ток в индукторе 2, возрастает обжимающее усилие поля, диаметр слитка уменьшается до первоначального d так как только в этом случае сигнал рассогласования элемента 8 сравнения будет равен О. Действительно, на новой частоте ц сигнал с усилителя 10 равен

Я и 63 . 0L ohio 40 р Ц| М Я 4 о гр ro а сигнал с функционального преобразоИ oL д вателя 7 равен tg q =, — tgq,—

0" о 0 0L о — tgq = ю - — — ы- — =и (— — -)

r, r. ro r

Независимо от значения частоты я (естественно, что Ы ф О), эта разность

50 равна О при — = — т.е. d = d

r г о

Таким образом, система поддерживает размер слитка, равный заданному

d» независимо от причины его измене55 ния, будь то колебания уровня металла или падение напряжения в сети.

Величину .требуемого размера слитка

d0 задают, выставляя перед началом

Отклонение диаметра слитка от заданного значения по способу

Таким образом, применение способа стабилизации заданного размера слитка повышает точность в 2-2,5 раза, что при длине слитка 3 м дает экономию металла в количестве 100-120 кг на каждом слитке и снижает брак слитков по отклонению размеров сверх допустимых.

Все это обуславливает значительный технико-экономический эффект.

Формула изобретения

Способ управления непрерывной разливкой металла, включающий воздей-. ствие на металл электромагнитным по-.

6)g О

ЩУ2. Z

Составитель А.Абросимов

Редактор Э,Слиган Техред M.Õîäàíè÷ Корректор Е Рошко

Заказ 1482/8

Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раущская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие., r ° Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1306б лем индуктора колебательного контура электромагнитного кристаллизатора, определение угла сдвига фаз между током и напряжением индуктора, б т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности заданных размеров слитка, дополнительно измеряют частоту Q тока индуктора, определяют тангенс угла сдвига фаз tgtpмежду током и напряжением инпуктора, определяют

4) величину -- ° tp — tgp, где у v q,— o соответственно заданные значения частоты тока индуктора и угла сдвига фаз между током и напряжением индуктора, в зависимости от величины и знака которой изменяют частоту тока, подводимого к контуру.