Способ управления процессом непрерывной разливки металла и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к металлургии и предназначено для управления процессом непрерывной разливки металла . Цель изобретения - увеличение выхода годного и производительности разливки. Существо изобретения заключается в ток, что в процессе разлнв (Л со ел со ел о оо, го

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU,» 135356

А2 (11 4 В 22 D 1 I/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(61) 1271640 (21) 4025310/31-02 (22) 1.2.02.86 (46) 23.11.87, Бюл. 9 43 (71) Вологодский политехнический институт (72) А.Н.Шичков,10.А.Калягин,С.В.Сорокин,А.П.цеголев и P.Ï.Ïîòàïîâ (53) 621.746.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1271640, кл. В 22 9 11/16, 1985. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к металлургии и предназначено для управления процессом непрерывной разливки металла. Цель изобретения - увеличенйе выхода годного и производительности разливки. Существо изобретения заключается в том, что в процессе разлив1353568 ки сигналы с датчиков I температуры поступают на вход сумматоров 2 и 3, на выходе которых формируются сигналы, пропорциональные разности температур первой и второй узких стенок, поступающие на вход сумматора 4, на выходе которого формируется управляющий сигнал на поворот стакана 7 в направлении уменьшения разности температуры, поступающий через усилитель 5 на привод 6 исполнительного механизма поворота стакана. Сигналы с выходов сумматоров 2 и 3 поступают также . на первые входы сумматоров 8 и 9, на вторые входы которых поступает сигнал от эадатчика 10 максимально допустимого значения. В случае превышения этого значения сигналы рассогласования с выходов сумматоров 8 и 9 поступают на вход блока 11 логического сложения и далее на вход блока 12 оповещения, который дает световой или звуковой сигнал на смену стакана.

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. Р 1271640.

Целью изобретения является увели5 чение выхода годного и производительности разливки.

На чертеже приведена схема устройства, предназначенного для осуществления способа. 10

Устройство содержит датчики 1 температуры узких рабочий стенок кристаллиэатора, первый алгебраический сумматор 2, второй алгебраический сумматор 3, третий алгебраический сумматор 4, усилитель 5, привод 6 исполнительного механизма, управляющего положением разливочного стакана 7, четвертый алгебраический сумматор 8, пятый алгебраический сумматор 9, задатчик 10 максимально допустимого значения, блок 11 логического сложения, блок 12 оповещения, датчик 13 скорости, функциональный преобразователь 14, шестой алгебраический сумма- 25 тор 15, седьмой алгебраический суммаКроме того, сигнал, пропорциональный скорости разливки, с выхода датчика 13 поступает на вход функционального преобразователя 14, в котором реаЛизуется экспериментально полученная функция Т = К (V). С выхода преобразователя 14 сигнал поступает на первые входы сумматоров 15 16, 17, 18, на вторые входы которых поступают сигналы с датчиков 1. Сигналы рассогласования с выходов сумматоров 15, 16, !7, 18 поступают на вход блока 19 логического умножения, сигнал на выходе которого появляется лишь тогда, когда все выходные сигналы сумматоров 15, 16, 17, 18 положительны. Это происходит при одновременном понижении температуры во всех эамеряемых точках ниже значения, вырабатываемого преобразователем 14. В этом случае блоком 12 оповещения выдается сигнал о необходимости замены стакана.

2 с.п. ф-лы. 1 ил.

2 тор 16, восьмой алгебраический сумматор 17, девятый алгебраический сумма-. тор 18, блок логического умножения.

В качестве датчиков температуры узких рабочих стенок кристаллиэатора могут быть использованы зачеканенные в стенку хромель-копелевые термопары, в качестве задатчика максимально допустимого значения, алгебраических сумматоров, блоков логического сложения и умножения, усилителя и функционального преобразователя — серийнь."е приборы такого же функционального назначения из приборного комплекса

АКЭСР, в качестве блока оповещения— световое табло или зуммер, в качестве датчика скорости — тахогенератор.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы, снимаемые с датчиков 1 температуры, размещенных на первой и второй узких стенках кристаллизатора в местах, прилегающих к углам слитка, на уровне падения струи из боковых выпускных отверстий сткана, поступают соответственно на входы алгебраи3 13 ческих сумматоров 2 и 3, на выходе о которых формируются сигналы, пропорциональные разностям температур первой и второй узких стенок кристаллизатора, поступающие на вход алгебраического сумматора 4, на выходе которого формируется управляющий сигнал на поворот стакана 7 в направлении уменьшения разностей температур, поступающий на вход усилителя 5 и далее на привод 6 исполнительного механизма.

Кроме того, эти сигналы, пропор- циональные разностям температур с выходов алгебраических сумматоров 2 и

3, поступают на первые входы алгебраических сумматоров 8 и 9, на вторые входы которых поступает сигнал от задатчика 10 максимально допустимого значения. В случае превышения максимально допустимого значения сигналы рассогласования с выходов этих алгебраических сумматоров поступают на вход блока ll логического сложения и далее на вход блока 12 оповещения, который дает световой или звуковой сигнал на смену стакана при .наличии на входе блока ll хотя бы одного сигнала рассогласования.

Одновременно сигнал, пропорцио-. нальный скорости разливки и вырабатываемый датчиком 13, постоянно поступает на вход функционального преобразователя 15, в котором реализуется экспериментально получения функция r = S(V). С выхода преобразователя 14 сигнал поступает на первые входы алгебраических сумматоров 15 18, на вторые входы которых поступают сигналы с датчиков 1 температуры.

Сигналы рассогласования с выходов сумматоров 15-18 поступают на вход блока 19 логического умножения и далее на вход блока 12 оповещения, причем сигнал на выходе блока 19 логического умножения появляется лишь тогда, когда все выходные сигналы алгебраических сумматоров 15-18 положительны. Это происходит при одновременном понижении температуры во всех замеряемых точках ниже значения, вырабатываемого преобразователем 14.

В этом случае блоком 12 оповещения выдается сигнал о разрушении донной части стакана и необходимости его замены.

В процессе разливки в стакане возникают растягивающие напряжения, 53568

55 величина которых зависит от величины напора стали из промежуточного ковша, конфигурации дна стакана, на- . правления и размеров боковых выпускных отверстий. Поэтому вследствие длительного воздействия потоков жидкой стали может произойти разрушение (отрыв) донной части. Это приводит к резкому возрастанию интенсивности центрального потока при одновременном ослаблении потоков, направленных к зеркалу металла, что уменьшает интенсивность перемешивания металла в кристаллизаторе и ухудшает условия обогрева зеркала, при этом затрудняется вынос НВ из жидкой части слитка и ухудшаются условия работы шлакообразующей смеси. Вследствие этого стакан при разрушении должен быть заменен.

Как .показали проведенные исследования тепловых процессов в кристалли,заторе, рабочие стенки которого снабжены медь-константановыми термопарами, при разрушении донной части стакана значения температур рабочих поверхностей узких стенок кристаллизатора в местах, прилегающих к углам слитка, на уровне падения струи из боковых выпускных отверстий стакана уменьшаются. Это происходит вследствие того, что резко ослацляется поток поступающего в кристаллизатор металла, направленный на узкие стенки из боковых выпускных отверстий, при одновременном возрастании центрального потока. Значения же разностей температур в этом случае могут не изменяться или даже уменьшаются. Следовательно, при управлении по разности температур разрушение донной части стакана не будет зафиксировано.

В этих условиях зафиксировать разрушение можно, если значения температур рабочих поверхностей и узких стенок кристаллизатора в местах, прилегающих к углам слитка, на уровне падения. струи из боковых выпускных отверстий стакана сравнивать с минимально допустимой при данной скорости разливки температурой. Одновременное понижение температуры во всех замеряемых точках ниже минимально допустимой при постоянном уровне металла является показателем в отношении разрушения донной части стакана.

Сравнение необходимо проводить с минимально допустимой при данной ско1353568 рости разливки температурой, так как экспериментальные исследования показывают, что температура рабочей стенки является функцией скорости и для каждой точки поверхности рабочей 5 стенки определяется своей зависимостью. Для эамеряемых точек в местах, прилегающих к углам слитка, на уровне падения струи из боковых выпускных отверстий стакана температура ра- 10 бочей поверхности узких стенок кристаллизатора может быть представлена в виде

Т=А+BV где V — скорость разливки, м/мин;

А и  — постоянные коэффициенты, оп ределяемые экспериментально.

Диапазон значений коэффициентов А и В при разливке различных сталей в 20 заготовки различных сечений существенно изменяются. Экспериментально установлено, что при разливке ниэкоуглеродистых сталей их значения изменяются в указанном в материале заявки диапазоне. Но для каждой марки 1 стали А и В имеют свои конкретные значения. Так, например, при разливке

còàëè ЗСП в слитки сечением 0,25 «

«1,29 м А = 70 С, В = 60 С/м/мин.

Методика определения значений А и В проведена методами математической обработки результатов экспериментальных исследований и заключается в следующем. 35

1. Для экспериментально замеренных термодатчиками значений температуры стенок в указанных местах при различной скорости разливки наносят на координатную сетку совокупность 40 значений

T; = f(V) где V — скорость разливки, м/мин; ,T — значения температуры стенок

1 о при скорости V С.

2. Для совокупности экспериментальных точек Т = f (V) методом наименьших квадратов на ЭВМ определено уравнение прямой регрессии в виде

Т = А + В,V и ее доверительные ин-! ( те валы при степени надежности экспериментальных точек, равной 0,95.

3. Нижняя граница доверительного интервала Т = А + BV взята в качестве минимально допустимой температуры для данной стали. Так как разливка производится обычно сериями из одной марки стали, то задание постоянных значений АиВ,,определенных по приведенной методике, не является препятствием для осуществления способа.

Поддержание постоянным уровням металла в кристаллизаторе является необходимым условием для осуществления способа, так как перемещение: уровня изменяет распределение температуры по высоте рабочих стенок кристаллизатора.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет фиксировать разрушение донной части разливочного стакана в процессе разливки путем контроля одновременного понижения температур рабочих поверхностей узких стенок кристаллизатора в местах, прилегающих к углам слитка, на уровне падения струи из боковых выпускных отверстий стакана. Это, в свою очередь, является причиной увеличения выхода годного и производительности разливки.

Пример. На машине непрерывного литья заготовок разливают сталь марки ЗСП в медный кристаллизатор длиной 1200 мм в слитки сечением

0,25 1,29 м« со скоростью 1 м/мин.

Разл-Hzy производят через глуходонный разливочный стакан с боковымн отверстиями, расположенными вдоль большой оси кристаллизатора, причем стакан установлен по центру. поперечного . сечения кристаллизатора. Датчики 1 температуры, представлящие собой естественные термопары медь-константан, причем медным электродом является рабочая стенка, установлены на глубине

5 мм от поверхностей, обращенных к вытягиваемому слитку, на узких стенках, в местах, прилегающих к углам слитка, на уровне 0,45 м от верхней кромки кристаллизатора и показывают о температуру, равную 145 С. В этом случае на выходе алгебраических сумматоров 2 и 3 отсутствуют сигналы, пропорцинальные разностям температур в местах установки термопар на каждой стенке, и коррекции положения стакана не производится. На задат ике 10 максимально допустимого значения установлено значение, пропорциональное о разности температур в 20 С.

В какой-то момент времени вследствие размыва выпускных"отверстий, например на первой стенке, в местах установки термопар появляется раз= 1353568

Ю

45

55

7 ность температур в 10 С. Сигнал, пропорциональный разности температур в

10 С, с выхода алгебраического .сумматора 3 происходит на вход алгебраического сумматора 4 и далее через усилитель 5 на привод 6 исполнительного механизма, начинающего поворачивать стакан 7 в направлении уменьшения этой разности. Поворот стакана приводит к возникновению разности в показаниях термопар., установленных на второй узкой стенке, что приводит к появлению сигнала на выходе алгебраического сумматора 2. Поворот осуществляется до тех пор, пока на обоих стенках не установится равная минимальная разность показаний термопар. Как только в процессе регулирования значения разностей температур о превышают 20 С, на выходе алгебраических сумматоров 8 и 9 появляется сигнал рассогласования, который через схему блока 11 логического сложения поступает на вход блока 12 оповещения. Блок оповещения выдает световой или звуковой сигнал на замену стакана. После замены стакана управление процесс разливки осуществляется указанным способом. В процессе разливки сигнал, пропорциональный скорости разливки в 1 м/мин, с выхода датчика 13 скорости постоянно поступает на вход фуш<ционального преобразователя 14, реализующего функцию

T = 70 + 60V (С), т.е. для скорости 1 м/мин на выходе преобразователя 14 вырабатывается сигнал, пропоро циональный температуре в 130 С. Этот сигнал поступает на первые входы алгебраических сумматоров 15-18, на вторые входы которых поступают сигналы, пропорциональные текущей температуре от датчиков 1, которые показыо вают в данный момент 140 и 135 С на каждой узкой стенке. Сигналы рассогласования, пропорциональные разностям (130-140) С и (130-135) С поступают на вход блока 19 логического умножения, при этом сигнал на его выходе отсутствует, так как все четыре входных сигнала отрицательны. Разность температур в углах 140-135 С о составляет 5 С, поэтому сигнал на вьг ходе алгебраических сумматоров 8 и 9 также отсутствует и блок 12 оповещения не сигнализирует о замене стакана.

Вследствие воздействия потоков стали происходит разрушение дна ста8 кана. В этом случае значения температур в замеряемых точках резко понижаются и равны 120, 123, 128 и 125 С, На выходе алгебраических сумматоров 15-18 значения сигналов, пропорциональных разностям (130-120), (130-123), (130-128), (!30-125) С положительны по знаку, следовательно, на выходе блока 19 логического умножения появляется сигнал, поступающий на вход блока оповещения. Блок оповещения выдает световой или звуковой сигнал на замену стакана.

Преимущество изобретения заключается в возможности фиксирования разрушения донной части разливочного стакана в процессе разливки путем контроля одновременного понижения температур рабочих поверхностей узких стенок кристаллизатора в местах, прилегающих к углам слитка, на уровне падения струи из боковых выпускных отверстий стакана.

Формула изобретения

1. Способ управления процессом непрерывной разливки металла по авт. св. Р 1271640, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью увеличения выхода годного и производительности разливки, измеряют температуру pa6o- чих поверхностей узких стенок кристаллизатора в местах, прилегающих к углам слитка, на уровне падения струи из боковых выпускных отверстий стакана, сравнивают ее с минимально до-. пустимой температурой при данной скорости разливки и приодновременном понижении температуры во всех эаиеряемых точках ниже минимально допустимой фиксируют разрушение донкой части стакана.

2. Устройство управления процессом непрерывной разливки металла по авт. св. 9 1271640, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличения выхода годного и производительности разливки, оно снабжено датчиком скорости, функциональным преобразователем шестым, седьмым, восьмым и девя- . тым алгебраическими сумматорами, блоком логического умножения, причем выход датчика скорости соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с первыми входами шестого, седьмого, восьмого и девятого алгебраических сумматоров, 1353568

Составитель А.Абросимов

Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Редактор С.Патрушева

Заказ 5655/12 Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 вторые входы которых соединены с вы.ходами датчиков температуры первой и второй узких стенок кристаллиэатора, а выходы этих алгебраических сумматоров соединены с входами блока логического умножения, выход которого соединен с выходом блока оповещения.