Способ управления процессом непрерывной разливки металла и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к управлению процессом непрерывной разливки металла. Цель изобретения - повьшение качества слитка и увеличение выхода годного. Сущность изобретения заключаемся в том, что сигнал от датчиков 1 усилия через нормирующий преобразователь 2 поступает на сумматор 3, где сравнивается с сигналом задатчика 4. Сигнал с выхода сумматора через открытый ключ 5 поступает на вход серводвигателя 6, изменяющего вентилем 7 расход воды на кристаллизатор. Текущий расход воды измеряется датчиком 8, сигнал с которого сравнивается на сумматоре 9 с сигналом от задатчика 10. При уменьшении расхода воды до заданного минимального значения триггер Шмидта 11 ,соединенньй с сумматором 9,опрокидывается,ключ 5 закрывается,и сигнал рассогласования : с сумматора 3 поступает на вход серводвигателя 6 через блок 12 одностороннего ограничения. При наличии отрицательного сигнала с выхода сумматора 3 сигнал на выходе блока 12 равен нулю , и дальнейшего уменьшения расхода воды при увеличении усилия вытягивания слитка не происходит, 2 с.п. ф-лы. 1 ил. С : ю о о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (504 22 D 11 16 ф(1 ((q«+ «««» ,13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7+.Qt (:1,>г;. сдА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3978025/31-02 (22) 19. 11.85 (46) 30.06.87. Бюл. Ф 24 (71) Вологодский политехнический институт (72) А.Н. Шичков, Ю.А. Калягин, С.В. Сорокин, Ю.И. Жаворонков, А.П. Щеголев, Б.Г. Кузнецов и А.Г. Лунев (53) 621.746.27(088.8) (56) Патент Великобритании У 1556615, кл. В 22 D 11/16, 1975.

Краснов Б.И. Оптимальное управление режимами непрерывной разливки стали. М, Металлургия, 1975, с.203.

Авторское свидетельство СССР

Ф 874259, кл. B 22 D 11/16, 1981.

Авторское свидетельство СССР

1204970, кл. В 22 П 11/16, 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к управлению процессом непрерывной разливки металла. Цель изобретения — повышение качества слитка и увеличение выхода годного. Сущность изобретения заключае«тся в том, что сигнал от датчиков

1 усилия через нормирующий преобразователь 2 поступает на сумматор 3, где сравнивается с сигналом задатчика 4. Сигнал с выхода сумматора через открытый ключ 5 поступает на вход серводвигателя 6, изменяющего венти- лем 7 .расход воды на кристаллиэатор.

Текущий расход воды измеряется датчиком 8, сигнал с которого сравнивается на сумматоре 9 с сигналом от задатчика 10 ° При уменьшении расхода воды до заданного минимального значения триггер Шмидта 11, соединенный с сумматором 9,опрокидывается, ключ 5 закрывается,и сигнал рассогласования . с сумматора 3 поступает на вход серводвигателя 6 через блок 12 одностороннего ограничения, При наличии отрицательного сигнала с выхода сумматора

3 сигнал на выходе блока 12 равен нулю, и дальнейшего уменьшения расхода воды при увеличении усилия вытягивания слитка не происходит. 2 с.п. ф-лы. 1 ил.

1 13

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов.

Целью изобретения является повышение качества слитка и увеличение выхода годного.

На чертеже приведена схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит датчики 1 усилия вытягивания слитка из кристаллизатора, включенные навстречу друг другу, нормирующий преобразователь

2, первый алгебраический сумматор 3, задатчик 4 усилия вытягивания, ключ

5,серводвигатель 6, . регулирующий вентиль 7, датчик 8 расхода охлаждающей воды на кристаллизатор, второй алгебраический. сумматор 9, задатчик

10 минимального расхода воды на кристаллизатор, триггер Шмидта 11, блок

12 одностороннего ограничения. В качестве датчиков усилия могут быть использованы серийные силоизмерительные датчики ДСТБ, в качестве датчика расхода охлаждающей воды - измерительная диафрагма в комплекте с дифманометром типа ДМЭР. В качестве нормирующего преобразователя, задатчиков значений, алгебраических сумматоров — серийные приборы такого . же функционального назначения из приборного комплекса АКЭСР.

Блок одностороннего ограничения реализует функцию

Кх, при х > 0

У

О, при х<0, и также применяется в, сос-,àâå комплекса АКЭСР— блок БИП.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал от датчиков 1 усилия, нормирующий в преобразователе 2, проходит на вход первого алгебраического сумматора 3, на выходе которого формируется разность заданного по условиям разливки от задатчика 4 и текущего значения усилия вытягивания. Далее сигнал проходит через ключ 5 на вход серводвигателя б, управляющего работой вентиля 7, регулирующего подачу воды на кристаллизатор, уменьшая ее расход в случае, когда усилие вытягивания выше заданного, и увеличивая в противном случае. Расход воды измеряется датчиком 8, сигнал от которого поступает на вход второго ал200!1 2 ний в оболочке слитка. В результате

50 возможны разрывы оболочки в кристал5

10 !

35 ао

45 гебраического сумматора 9, на выходе которого формируется разность заданного минимального от эадатчика 10 и текущего расхода воды на охлаждение кристаллизатора. Эта разность поступает на вход триггера Шмидта 11, с выхода которого сигнал проходит на управляющий вход ключа 5. В случае, если расхоД воды при увеличении усилия вытягивания уменьшается до заданного минимального значения, триггер

Шмидта 11 опрокидывается, ключ 5 закрывается, и сигнал рассогласования с выхода алгебраического сумматора 3 начинает : поступать на вход серводвигателя 6 через блок 12 одностороннего ограничения. Так как на выходе алгебраического сумматора 3 выходной сигнал меньше нуля, то на выходе блока 12 одностороннего ограничения сигнал равен нулю, и дальнейшего уменьшения расхода воды при увеличении усилия вытягивания не происходит.

При уменьшении текущего усилия вытягивания ниже заданного вследствие изменения условий разливки сигнал на выходе алгебраического сумматора 3 изменяет свой знак и, проходя через блок 12, увеличивает расход воды.При этом сигнал разности на выходе алгебраического сумматора 9 изменяет свой знак и опрокидывает триггер Шмидта 11, выходной сигнал которого воздействует на управляющий вход ключа 5, открывая его и шунтнруя таким образом блок 12 одностороннего ограничения.

Сигнал с выхода алгебраического сумматора 3 поступает на вход серводвигателя 6 через ключ 5, регулируя расход воды вентилем 7.

Стабильность значения усилия вытягивания слитка характеризует стабильность условий формирования оболочки в кристаллизаторе. Увеличение усилия вытягивания слитка показывает на увеличение трения между стенками кристаллизатора и заготовкой, что. ведет к возникновению значительных напряжелизаторе, приводящие к прорывам металла под кристаллизатор или к возникновению трещин на поверхности слитка.

Экспериментальные исследования показали, что изменение расхода охлаждающей воды на кристаллизатор приводит к изменению усилия вытягивания слитка из кристаллиэатора, что может

1320011 быть объяснено изменением вязкости шлакообразующей смеси в зоне контакта слитка с кристаллизатором вследствие изменения температуры поверхностей слитка и рабочих стенок кристаллиза5 тора. Так, при уменьшении расхода охлаждающей воды с 360 до 200 м /ч при скорости разливки 0,7 м/мин вследствие ухудшения условий теплообмена в кристаллизаторе по всей его рабочей 10 поверхности температура поверхности рабочих стенок кристаллизатора, измеренная медь-константановыми термодатчиками, возрастает в районе мениска с 220 до 260 С, а в среднем по рабо- 15 чей поверхности кристаллизатора — на

20-30 С. Температура поверхности слитка на выходе из кристаллизатора, измеренная по центру широкой грани датчиком температуры, поднялась при этом 20 с 1200 до 1210 С. Изменение температуры поверхностей слитка и рабочих стенок приводит к изменению температуры шлакообразующей, смеси в зоне контакта слитка с кристаллизатором, 25 а, следовательно, и ее вязкости. Для применяемых в конверторном цехе шлакообразующих смесей изменение темпеI ратуры шлакового расплава с 1200 до

1250 С приводит к уменьшению вязкос- 30 ти в 2 — 4 раза. При существующем температурном перепаде между оболочкой слитка и рабочей поверхностью

G стенок кристаллиэатора в 900 — 1200 С, имеющем место по высоте кристаллиза.ЗЭ тора в .зависимости бт условии разливки, часть шлаковой прослойки в кристаллизаторе со стороны слитка находится в расплавленном состоянии, а со

Стороны стенок — в твердом. Изменение 111 расхода охлаждающей воды приводит, таким образом, к изменению соотношения между жидкой и твердой фазой шлакообразующей смеси, что изменяет механизм трения в зоне контакта слитка с кристаллизатором, а именно соотношение между силой жидкого (гидродинамического) трения (усилием сдвига в слое расплавленной шлакообразующей смеси) и сухого трения между стенками кристаллизатора и затвердевшей шлакообразующей смеси или оболочкой слитка, При этом изменяется величина усилия вытягивания слитка из кристаллизатора, причем при уменьшении расхода воды усилие вытягивания слитка из кристаллизатора снижается, а при увеличении — возрастает, При проведении исследований с изменением расхода воды в указанных пределах среднее значение усилия вытягивания при скорости вытягивания

0,7 м/мин уменьшилось с 5,5 до 4,8 т при постоянном расходе смеси.

Таким образом, изменяя расход воды на кристаллизатор, можно стабилизировать условия формирования оболочки слитка в кристаллизаторе, управляя вязкостью смеси, и таким путем усилием вытягивания слитка из кристаллизатора без изменения расхода смеси, причем при возрастании усилия расход воды необходимо уменьшать, а при снижении увеличивать.

Пример „ На криволинейной машине непрерывного литья заготовок разливают сталь марки ЗСП в медный кристаплизатор длиной 1,2 м в слитки сечением 0,25 i 1,29 м со скоростью вытягивания заготовки 0,7 м/мин. Усилие вытягивания слитка из кристаллизатора для данной скорости разливки составляет 4 т, что соответствует заданному значению по условиям разливки. Расход шлакообраэующей смеси на мениск жидкого металла типа К22 составляет 0,8 кт/Т, На эадатчике минимального расхода воды на кристаллизатор установлено значение 200 м /ч для данного типоразмера сляба и марк11 стали

Б «акай-то момент времени усилие вытягивания слитка из кристаллиэатора вследствие изменения технологических условн14 например скорости раэ ливки и:меняется =" сторону увеличеЪ ния до . т, превысив "-..ÿäàííîå эначе:-г1е„, CHl Hàë от да чиков 1 усилия, пропорциональный усилию в 5 т и нормированный в преобразователе 2, поступает на вход алгебраического сумматора 3. Сигнал рассогласования, пропорциональный разности усилий вытягивания 4 — 5 т, поступает с выхода этого сумматора череэ ключ 5 на вход серводвигателя 6, который воздействует на регулирующгй вентил 7 в направлении уменьшения расхода воды на кристаллизатор до 250 м- /ч.. При этом изменяются условия теплообмена в зоне контакта слитка с кристаллизатором, что приводит к изменению эксплуатационных свойств смеси, а именно к уменьшению ее вязкости, и усилие вытягивания восстанавливается да 4 т. Одновременно сигнал от датчика 8, пропор11

Формула

1. Способ управления процессом непрерывной разливки металхга, включаю- . щий подачу шлакообраэующей смеси на мениск жидкого металла в кристаллиэаторе, измерение усилия вытягивания слитка из кристаллиэатора и сравнение

его с заданным по условиям разливки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества слитка и увеличения выхода годного, регулируют расход охлаждающей воды на кристаллизатор в зависимости от усилия вытягивания, причем при возрастании усилия вытягивания выше заданного расход воды уменьшают, а при снижении ниже заданного — увеличивают.

2, Устройство у-правления процессором непрерывной разливки металла, содержащее датчики усилия вытягивания слитка иэ кристаллиэатора, нормирующий преобразователь, эадатчик усилия вытягивания,, алгебраический сумматор, блок одностороннего ограничения, причем выход датчика усилия соединен с нормирующим преобразователем, выход которого соединен с первым входом алгебраического сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика усилия вытягивания, выход этого сумматора соединен с входом блока одностороннего ограничения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества слитка и увеличения выхода годного, оно снабжено серводвигателем, регулирующим вентилем, датчиком расхода охлаждающей воды на кристаллизатор, вторым алгебраическим сумматором, задатчиком минимального расхода воды на кристаллиэатор, триггером Шмидта и ключом, причем выход блока одностороннего ограничения соединен с входом серводвигателя, выход которого соецинен с регулирующим вентилем, управляющим расходом воды на кристаллизатор, выход датчика расхода охлаждающей воды соединен с первым входом второго алгебраического сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика минимального расхода воды на кристаллиэатор, выход этого сумматора соединен с входом триггера Шмидта, выход которого соединен с управляющим входом ключа, управляемый вход которого соединен с выходом первого алгебраического сумматора, а выход — с входом серводвигателя.

5 132ОО циональный текущему значению расхода воды, постоянно поступает на вход второго алгебраического сумматора. 9, . сигнал рассогласования с выхода которого, пропорциональный разности заданного минимального значения в

200 м /ч и текущего, поступает на вход триггера Шмидта 11, удерживая

его в устойчивом положении, так как . знак входного сигнала не изменяется до тех пор, пока текущий расход воды не достигнет заданного минимального.

При этом ключ 5 постоянно открыт.

Если в процессе управления для восстановления заданного значения усилия вытягивания текущий расход воды на кристаллиэатор достигает значения 200 м /ч, триггер Шмидта 1 1 опрокидывается, ключ 5 закрывается, и сигнал рассогласования с выхода ал- 20 гебраического сумматора 3 начинает поступать на вход серводвигателя 6 через блок 12 одностороннего ограничения. Так как выходной сигнал с блока 12 одностороннего ограничения в данном случае равен нулю, то вентиль

7 остается в положении, дающем расход 200 мз /ч, и дальнейшего уменьшения расхода воды не происходит. 1(ак только текущее значение усилия вытя- 30 гивания вследствие изменения условий разливки становится меньше заданного, например 3,8 т, сигнал рассогласования на выходе алгебраического сумма.— тора 3, пропорциональный разности

4 — 3,8 т, изменяет свой знак и проходит через блок 12, увеличив расход воды до 220 м /ч. Сигнал на выходе алгебраического сумматора 9, пропорциональный разности 200-220 м /ч, до также изменяет свой знак, опрокидыва. ет. триггер Шмидта 11, который, в свою очередь, воздействием на управляющий вход ключа 5 открывает его и зашунтирует тем самым блок 12 односторонне го ограничения. Сигнал рассогласования с выхода алгебраического сумматора 3 начинает поступать на вход серводвигателя 6 через ключ 5, регулируя расход воды вентилем 7 в зависимости от текущего усилия вытягивания.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известным стабилизирует условия формирования оболочки слитка в кристаллизаторе управление вязкостью шлакообразующей смеси путем регулирования расхода охлаждающей воды накристаллиэатор в зависимости от усилия вытягивания.

6 изобретения