Способ управления процессом непрерывной разливки стали и устройство для его осуществления
Изобретение относится к непрерывной разливке металлов и предназначено для управления процессом непрерывной разливки стали. Цель изобретения - повьппение производительности разливки и качества металла. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе разливки сигнал от датчиков 1 температуры охладителя на входе в кристаллизатор и выходе из него посту пает на вход первого алгебраического сумматора (АС) 2, на выходе котоСЛ
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И) (5)) 4 В 22 D 11/16
ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3977931/31-02 (22) 19. 11.85 (46) 07.08.87. Бюл. У 29 (71) Вологодский политехнический институт (72) А.Н.Шичков, С,В.Сорокин, Ю.А.Калягин, А.П.Щеголев, Б.Г.Кузнецов, Ю.И.Иванов, P.Ï.Ïîòàïoâ, В.А.Данаусов и Ю,И.Жаворонков (53). 621.746.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Я - 197099, кл, В 22 D 11/00, 1967.
Авторское свидетельство СССР
У 833368, кл. В 22 D 11/00, 1981.
Авторское свидетельство СССР
N - 461794, кл. В 22 D 11/14, 1975. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЬ1ВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к непрерывной разливке металлов и предназначено для управления процессом непрерывной разливки стали. Цель изобретения — повышение производительности разливки и качества металла. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе разливки сигнал от датчиков
1 температуры охладителя на входе в кристаллизатор и выходе из него посту пает на вход первого алгебраического сумматора (АС) 2, на выходе кото13 рого формируется значение перепада температуры охладителя. Это значение поступает на первый вход блока 3 умножения, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 4 расхода охладителя на кристаллизатор. С выхода блока 3 умножения значение теплового потока поступает на вход первого дифференциатора 5, на выходе которого формируется величина производной (ВП) теплового потока по времени, поступающая на первый вход блока 6 де ления. На второй вход этого блока поступает с выхода второго дифференциатора 7 ВП расхода смазки (С) по. времени, при этом на вход дифференциатора 7 значение расхода С поступает от измерителя 8 расхода С. На выходе блока 6 деления формируется
ВП теплового потока по расходу С, по28063 ступающая на первый вход второго АС
9, на второй вход которого поступает от задатчика 10 заданное значение
ВП. При отклонении текущего значения
ВП от заданного сигнал рассогласования с выхода второго АС 9 проходит на вход серводвигателя 11, который воздействием на регулирующий вентиль
12 изменяет подачу С в направлении уменьшения отклонения. Для исключения неопределенности типа "деление на нуль" на выходе блока 6 на третий вход второго АС 9 поступает сигнал от генератора 13 треугольных импульсов, который задает изменяющийся во времени расход С, чередуя его линейное возрастание с линейным спадом и исключая таким образом равенство нулю BII расхода С по времени 2 с.п. ф-лы, 1 ил .
Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов.
Целью изобретения является повышение производительности разливки и качества металла.
На чертеже приведена схема устройства, предназначенного для управления процессом непрерывной разливки стали.
Устройство содержит датчики 1 температуры охладителя на входе и выходе из кристаллизатора, первый алгебраический сумматор 2, блок 3 умножения, датчик 4 расхода охладителя на кристаллизатор, первый дифференциатор 5, блок 6 деления, второй дифференциатор
7, измеритель 8 расхода смазки, второй алгебраический сумматор 9, задатчик 10, серводвигатель 11, регулирующий вентиль 12, генератор 13 треугольных импульсов.
В качестве дифференциаторов, блока деления, блока умножения, задатчика значений, алгебраических сумматоров могут быть использованы серийные приборы того же функционального назначения из приборного комплекса
АК3СР. В качестве датчиков температуры охладителя на входе и выходе из кристаллизатора — стандартные термометры сопротивления TCM. В качестве датчика расхода охладителя — измерительная диафрагма в комплекте с дифманометром типа ДМЭР, Устройство работает -следующим образом.
В процессе разливки сигнал от дат. чиков 1 температуры охладителя на входе и выходе из кристаллизатора поступает на входы первого алгебраи10 ческого сумматора 2, на выходе которого формируется значение перепада температуры охладителя. Это значение поступает на первый вход блока 3
15 умножения, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 4 расхода охладителя на кристаллизатор.
На выходе блока 3 умножения формируется значение теплового потока от дифференциаторе 5 вычисляется величина производной теплового потока по времени, поступающая на первый вход блока 6 деления, на второй вход которого поступает с выхода второго диф25 ференциатора 7 величина производной расхода смазки по времени, при этом.на вход дифференциатора 7 значение
30 расхода смазки поступает от измерителя 8 расхода смазки. На выходе бло20 кристаллизующегося слитка в кристаллизаторе, От этого значения в первом
132806 3 ка 6 деления формируется величина производной теппового потока по расходу смазки, поступающая на первый вход второго алгебраического сумматора 9, на второй вход которого посту5 пает от задатчика 10 заданное значение производной. При отклонении текущего значения производной от заданного сигнал рассогласования с выхода, алгебраического сумматора 9 проходит на вход серводвигателя 11, который посредством воздействия на регулирующий вентиль 12 изменяет подачу смазки в направлении уменьшения отклонения. Для того, чтобы исключить неопределенность типа "деление на нуль" на выходе блока 6, на третий вход второго алгебраического сумматора 9 поступает сигнал от генератора 13 треугольных импульсов, который задает изменяющийся во времени расход смазки, чередуя линейное его возрастание с линейным спадом и исключая равенство нулю производной расхода смазки по времени.
В процессе разливки шлакообразующая смесь должна смазывать стенки кристаллизатора, чтобы способствовать образованию однородной толщины оболочки слитка и равномерному отво— ду тепла от кристаллизатора, так как в противном случае увеличивается вероятность образования поверхностных трещин и прорывов металла под кристаллизатор. Причем шлакообразующая смесь должна обладать этим свойством при изменении скорости разливки в широком диапазоне применительно к особенностям разливки различных марок стали в кристаллизаторы различ—
40 ных размеров. Влияние шлакообразующей смеси на тепловой поток в кристаллизаторе и его равномерность определяется, в основном, расходом смеси, поскольку в этом случае изменяется толщина шлаковой прослойки в зоне контакта слитка с кристаллизатором, а в пределах этой толщины соотношение между жидкой и твердой фазами шла. ковой прослойки, которое определяет ее теплопроводность. Изменение толщины и теплопроводности шлаковой прослойки изменяет термнческое сопротивление зоны контакта слитка с кристаллизатором. Наиболее эффективное регу- 55 лирование интенсивности охлаждения слитка в кристаллизаторе может быть достигнуто изменением качества контакта còòèòêà с рабочей стенкой, поскольку в зоне контакта сосредоточено свыше 707 суммарного термического сопротивления. Изменение качества контакта можно осуществить путем регулирования расхода шлакообразующей смеси. Исследования показали, что при изменении расхода смеси в определенных пределах изменение теплового потока в кристаллизаторе достигает 6-8Х.
Однако использование полученной информации, как функции теплового потока в зависимости от расхода шлакообраэующей смеси, в системе управления процессом непрерывной разливки стали невозможно, поскольку зави— симость теплового потока от расхода шлака не однозначна.
Результаты проведенных экспериментальных исследований показали что первая производная величина теплового потока по расходу смеси является однозначной монотонной функцией и может быть использована в целях управления теплообменом в кристаллизаторе. Таким образом, определяя текущую величину этой производной в процессе разливки,и сравнивая ее с заданным значением, можно осуществить управление интенсивностью теплоотвода в кристаллизаторе путем регулирования подачи смеси, при этом при отклонении текущего значения от заданного изменяют подачу смеси в направлении уменьшения отклонения.
Следовательно, предлагаемое изобретение позволяет регулировать интенсивность теплоотвода от кристаллизующегося слитка в кристаллизаторе путем определения величины производной теплового потока по расходу смазки и стабилизации ее около заданного значения изменением подачи смазки в кристаллизатор. Это является причиной достигаемого положительного эффекта, а именно повьппения производительности разливки в качестве металла, Пример На машине непрерывного литья заготовок разливают сталь марки ЗСП в медный кристаллизатор длиной 1200 мм в слитки, сечение
0,25х1,29 м со скоростью вытягивания заготовки 0,7 м/мин. Расход шлакообразующей смеси типа К22 составляет 0,6 кг/т и измеряется измерителем 8 расхода. Подача смеси регулируется вентилем 12, регулируемым сер, 1328063 вопвигателем 11 по сигналу от алгебраического сумматора 9. Средняя температура охладителя на входе в кристаллизатор, измеряемая датчиком 1 составляет 20 С, а на выходе — 28 С, Средний расход охладителя составляет
300 м /ч и измеряется датчиком 4 расхода. На выходе алгебраического сумматора 2 формируется сигнал, пропорциональный разности температур (28- 10
20 С), поступающий на первый вход блока 3 умножения, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный расходу охладителя 300 м /ч, Таким образом, на выходе блока 3 умножения 15 формируется сигнал, пропорциональный тепловому потоку в кристаллизаторе.
В какой †момент времени вследствие изменения технологических условий, например увеличения скорости 20 разливки, меняется перепад темперао туры охладителя на 2 С, что приводит к увеличению теплового потока и пропорциональному увеличению сигнала на выходе блока 3 умножения. При этом изменяется величина производной теплового потока по времени опре) депяемая первым дифференциатором 5 и поступающая на первый вход блока 6 деления „на второй вход которого по- 30 ступает значение производной расхода смазки по времени от второго дифферен. циатора 7. Текущая величина производной теплового потока по расходу смазки, определенная блоком б,меняется, что приводит к появлению сигнала рассогласования на выходе второго алгебраического сумматора 9. Серводвигатель
11 посредством вращения вентиля 12 меняет подачу смеси в направлении 40 уменьшения сигнала рассогласования.
В случае, если расходшлакообразующей смеси не меняется во времени, генератор треугольных импульсов, посылая сигналы через алгебраический сумматор
9 »а серводвигатель 11, вызывает ко— лебания расхода шлакообразующей смеси, при этом производная расхода шлакообразующей смеси по времени на вы— ходе дифференциатора 7 не равна нулю, и на выходе блока б деления нет неопределенности типа "деление на нуль
Техническое преимущество предлагаемого изобретения перед известными заключается в возможности регулирова- 55 ния интенсивности теплообмена в кристаллизаторе на заданном уровне без изменения скорости разливки путем управления подачей смазки, что позволяет увеличить производительность разливки и повысить качество металла.
Формула и з о б р е т ения
1, Способ управления процессом непрерывной разливки стали, включающий подачу смазки в кристаллизатор, измерение расхода охладителя на кристаллизатор, измерение перепада температуры охладителя в кристаллизаторе, о т л.и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности разливки и качества металла, определяют величину производной теплового потока в кристаллизаторе по расходу смазки, сравнивают ее с заданным эна. чением и при отклонении текущего значения производной от заданного значения изменяют подачу смазки в направлении уменьшения отклонения.
2 ° Устройство управления процессом непрерывной разливки по п, 1, содержащее датчики температуры охладителя на входе и выходе из кристаллизатора, первый алгебраический сумматор, блок умножения и датчик расхода охладителя на кристаллизатор, причем выходы датчиков температуры соединены с входами алгебраического сумматора, выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика расхода
1 охладителя, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности разливки и качества металла, оно снабжено первым и вторым дифференциаторами, блоком деления, измерителем расхода смазки, задатчиком, серводвигателем, регулирующим вентилем и вторым алгебраическим сумматором и генератором треугольных импульсов, причем выход блока умножения соединен с входом первого дифференциатора, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом второго дифференциатора, вход которого соединен с выходом измерителя расхода смазки, выход блока деления соединен с первым входом второго алгебраического сумматора, второй вход которого соединен с задатчиком, а выход второго алгебраического сумматора соединен с входом серводвигателя, выход которого соединен с входом регулирующего вентиля, кроме того, третий вход второго алгебраического сумматора соединен с генератором треугольных импульс ов.
