Способ управления процессом непрерывной разливки металла в неподвижный кристаллизатор и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к непрерывной .разливке металлов в неподвижный кристаллизатор . Изобретение может быть использовано в литейных цехах машиностроительных предприятий. Целью изобретения является повышение качества слитка. Способ включает измерение уровня металла в кристаллизаторе и регулирование расхода металла из промежуточного ковша. Новизна способа заключается в том, что при разливке в неподвижньш кристаллизатор дополнительно измеряют скорость вытягивания слитка и продолжительность разливки. Определяют требуемый уровень металла в кристаллизаторе по формуле: Н Н + а sin(V/aK c), где Нр - средняя величина уровня металла в кристаллизаторе, зависящая от высоты машины; а - амплитуда колебания уровня металла в кристаллизаторе, а 0,002 - 0,035 высоты кристаллизатора; К - постоянный коэффициент, К 2,5-12,5; :V - скорость, вытягивания слитка; t - продолжительность разливки. Определяют разность требуемого уровня металла в кристаллизаторе и измеренного значения этого уровня. При увеличении этой разности расход металла из промежуточного ковша увеличивают, а при снижении - уменьшают. 2 с.п. ф-лы, 1 .ил. (Л 4;; СП ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

yD 4 В 22 П 11/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHSIM

ПРИ ГКНТ СССР

° тта

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

И A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4175261/23-02 ! (22) 05. 01.87 (46) 30,12,88. Бюл. ¹ 48 (72) Н.И. Шестаков, Б.A. Савунов, A.Ï. Щеголев и Ю.И. Иванов (53) 621.746,27(088.8) (56) Патент США № 4237960, кл. В 22 Р 11/17, 1985.

Заявка Японии - 52-140423, кл, В 22 D 11/16, 1977.

Заявка Японии ¹- 56-153856, кл. В 22 D 11/16, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 971567, кл. В 22 D 11/16, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1052318, кл. В 22 D 11/ 16, 1983. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА В НЕПОДВИЖНЫЙ КРИСТАЛЛИЗАТОР И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной .разливке металлов в неподвижный кристаллизатор. Изобретение может быть использовано в литейных цехах машиностроительных предприятий, Целью

„„SU„„1447551 А 1 изобретения является повышение качества слитка. Способ включает измерение уровня металла в кристаллизаторе и регулирование расхода металла из промежуточного ковша. Новизна способа заключается в том, что при разливке в неподвижный кристаллизатор дополнительно измеряют скорость вытягивания слитка и продолжительность разливки. Определяют требуемый уровень металла в кристаллизаторе по формуле: Нт = Н + à sin(V/àÊ ), где

Н вЂ” средняя величина уровня металла в кристаллизаторе, зависящая от высоты машины; а — амплитуда колебания уровня металла в кристаллизаторе, а = 0,002 — 0,035 высоты кристаллизатора; К вЂ” постоанаый коэффициент, (/)

К = 2,5-12,5; V — скорость, вытягивания слитка; 3 — продолжительность C разливки. Определяют разность требуемого уровня металла в кристаллизаторе и измеренного значения этого уровня. При увеличении этой разности расход металла из промежуточного ковша увеличивают, а при снижении— уменьшают. 2 с.п. ф-лы, I.ил.

1447551

10

50

V у= --К, а

Изобретение относится к технике для непрерывной разливки металла, в частности к оборудованию для контроля и регулирования процесса литья °

Цель изобретения — повышение качества слитка.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит задатчик i амплитуды качания, последовательно соединенные блок,2 деления, блок 3 умножения, функциональный преобразователь

4, сумматор 5, блок 6 сравнения, усилитель 7, исполнительный механизм 8, измеритель 9 скорости вытягивания слитка, таймер 10 и задатчик 11 среднего уровня металла в кристаллизаторе а также последовательно соединенные измеритель 12 и электронный преобразователь 13 уровня металла в кристаллизаторе 14, причем-выход эадатчика амплитуды соединен с входом блока 2 деления, а выход измерителя 9 скорости вытягивания слитка соединен с . вторым входом блока 2.деления, выход задатчика 11 среднего уровня металла в кристаллизаторе 14 соединен с вторым входом сумматора 5, выход электронного преобразователя 13 — с вторым входом блока 6 сравнения.

В качестве измерителя уровня металла применяется серийно выпускаемый радиоизотопный датчик. Для измерения скорости вытягивания слитка используется цифровой тахометр типа

ТЧ-3.

Функциональный преобразователь 4

V реализует функцию sin(-КФ), которая а раскладывается в ряд Тейлора (-Kg) 2 11-1

s in (KI ) = (1) а

n l (2п1)! л лри условии, что ((- К*)(««о, а

Для упрощения структурной схемы функционального преобразователя ряд

Тейлора может быть заменен рядом

V — КС

siII(-K«) = -K I. 1 1 1. (,-:) а а иКроме: ro, в функциональный преобразов«тель 4 введены постоянные коэффнхIBHTbl А и К.

Реализуется функциональный преобразователь на базе микропроцессорной техни .-.

При традиционном способе непрерывной разливки кристаллизатор совершает возвратно-поступательные движения (качание) в вертикальной плоскости с частотой 0,5-1,5 Гц, Таким образом происходит относительное перемещение рабочей стенки и зеркала металла в циклическом режиме, что способствует затягиванию жидкого шлака в зону контакта рабочей стенки с поверхностью слитка (для этой цели и осуществляется качание кристаллизатора), Однако кристаллизатор является довольно массивным узлом машины, поэтому его качание связано со значите льными энергетическими затратами. Следовательно, целесообразнее произво- . дить разливку в неподвижный кристаллизатор.

Экспериментальным путем установлено, что наилучшее качество металла имеет место при синусоидальном режиме колебания уровня металла в кристаллизаторе, причем амплитуда колебания должна находиться в диапазоне 0,0020,025 высоты кристаллизатора. Меньшее значение выбирают при низком перегреве жидкого металла, а большее— при высоком перегреве.

При низком перегреве жидкого металла величина зоны непосредственного контакта расплава с рабочей стенкой не превышает 1х10 — 2х10 з высоты кристаллизатора, поэтому колебания уровня металла с меньшей амплитудой гарантирует проникновение жидкого шлака в зону контакта оболочки слитка с рабочей стенкой кристаллизатора. При высоком технологически реальном перегреве жидкого металла зона непосредственного контакта расплава с рабочей стенкой может достигать 0,018-0,023 высоты кристаллнзатора. В связи с этим амплитуду колебания уровня следует увеличить до верхнего значения, чтобы жидкий шлак мог проникать в зону контакта оболочки слитка с рабочей стенкой.

Установлено, что наиболее высокие результаты по качеству металла имеют место при частоте и колебания уровня, определяемой по формуле где Ч вЂ” скорость вытягивания слитка;

1447551

a — амплитуда колебания уровня металла в кристаллизаторе;

К вЂ” постоянный коэффициент, К = 2,5-12,5.

При этом наименьшее значение коэффициента выбирается при низком перегреве жидкого металла, а наибольшее— при высоком перегреве, что связано с зависимостью вязкости жидкого шлака 111 от температуры.

При низкой температуре жидкого шлака, его вязкость очень высока, поэтому необходимо уменьшить частоту колебаний уровня, чтобы улучшить ус- 1r ловия затекания шлака в зону контакта оболочки слитка с кристаллизатором.

Наименьшая частота колебания уровня соответствует значению коэффициента

2,5. При меньшем значении этого коэф- 2р фициента, хотя условия затекания жидкого шлака и улучшаются, качество поверхности слитка резко снижается

{появляются ужимины). При высокой температуре жидкого шлака он успе- 26 вает затечь в зону даже при максимальной (технологически реальной) частоте колебаний уровня.

Таким образом, требуемый (оптимальный) уровень металла в .кристалли- 30 заторе определяется по формуле

Н = Н + а ° sin(-.К), V где Н вЂ” средняя величина уровня металла в кристаллизаторе.

Величина Н, является точкой отсчета и зависит только от выбранной системы координат. За начало координат может быть принят нижний торец,. 4б кристаллизатора, уровень горизонталь ного участка криволинейной машины и т.п., т.е ° величина Но является рабочим уровнем металла в кристаллизаторе, относительно которого и про- 45 исходит. колебание уровня.

B процессе реализации предложенного способа непрерывно измеряют фактический уровень металла и сравнивают. его с требуемым. По полученной ВО разности формируют команду на подъем или опускание стопора. Таким образом изменяют количество металла, подаваемого из промемкости.

Устройство работает следующим образом.Задатчик 1 амплитуды колебания уровня металла вырабатывает сигнал задания, необходимый для изменения уровня металла в кристаллизаторе. Этот сигнал поступает на вход блока 2 деления, на второй вход которого подается сигнал, формируемый измерителем

9 скорости вытягивания слитка. На выходе блока 2 получается сигнал, пропорциональный отношению скорости к амплитуде, Этот сигнал поступает на первый вход блока 3 умножения; На второй вход блока 3 подается сигнал с таймера 10. Этот сигнал пропорционален продолжительности разливки металла. С выхода блока 3 умножения сигнал с коэффициентом передачи К поступает на вход функционального преобразователя 4. Коэффициент передачи К зависит от степени перегрева металла и принимает значения от

2,5 до 12,5 единиц. На выходе блока 4 появляется сигнал, равный значению

Ч

sin(-Kc) и осуществляющий генератора

: ный режим. Этот сигнал с коэффициентом передачи А поступает на вход блока 5 сумматора. Коэффициент передачи А зависит от амплитуды колебаний уровня металла 15 в кристаллизаторе

14. На второй вход сумматора 5 подается сигнал с задатчика 11 среднего уровня металла в кристаллизаторе.

В этом блоке происходит суммирование сигналов с блоков 4 и 11. Выходной сигнал блока 5 пропорционален значеV нию Н + à sin(- К ). Этот сигнал поО а дается на вход блока 6 сравнения, в который через второй вход подается сигнал через электронный преобразователь 13 с блока 12 измерителя уровня металла 15 в кристаллизаторе. Блок

12 вырабатывает импульсы, интенсивность которых пропорциональна уровню металла в кристаллизаторе. Электронный преобразователь 13 вырабатывает электрический сигнал, величина которого пропорциональна количеству электрических импульсов на входе блока.

Управляющий сигнал в блоке 6 сравнивается с сигналом, вырабатываемом в блоке 12 измерителя уровня и поступает на вход усилителя 7, где усиливается до мощности, необходимой для управления исполнительным механизмом

8. Исполнительный механизм служит для регулирования расхода жидкого металла 15 из промежуточного ковша 16.

5 14475

Hp и м е р . Пусть металл поступает в кристаллизатор при высоком перегреве, тогда постоянный коэффициент К = 12,5, а значение амплитуды колебаний уровня жидкого металла в кристаллизаторе а = 0,025 м при высоте кристаллизатора 1 м. Пусть скорость вытягивания слитка V = 1/60 м/с, тогда частота колебаний уровня метал- 10 ла в кристаллизаторе

51 из промежуточного ковша, о т л и ч ающий с я тем, что, с целью повышения качества слитка, дополнительно измеряют скорость вытягивания слитка и продолжительность разливки, определяют требуемый уровень металла в кристаллизаторе по математическому выражению

Н =Н, + à sin(-K ), ЧК 125 а 2Т 0,025х27х60 . Период одного точного колебания

Т = i/f = 0,754. Следовательно, знаV чение функции а sin(- Кс) периодичеса ки изменяется по синусоидальному за- 2О кону от величины а = -2,5 х 10 2 до а = 2,5 х 10 м. Величина требуемого уровня жидкого металла в кристаллизаторе меняется по синусоидальному закону с периодом колебаний Т = 2Б

= 0,754 с амплитудой а = 2,5 х 10 около среднеэаданного.уровня Н .

Например, спустя 3 мин после включения таймера требуемый уровень жидкого металла в кристаллизаторе

Н =Н + а зЫ(- Кк) = Н + 0 02>х

7 а хэви{ +-— - "-- - 180) = Н + 2, 165 10 м

12 5, 60 0,025

Затем информация о требуемом уровне поступает на блок сравнения, где происходит сравнение уровня, в результате чего на используемый механизм подается команда на восстановление заданнбго уровня металла в кристаллизаторе.

Техническое преимущество изобретения заключается в повышении качества металла за счет улучшения условий контакта рабочей стенки кристаллизато ра с оболочкой слитка, благодаря чему жидкий шлак более эффективно попадает в зону контакта, что приводит к уменьшению пораженности металла трещинами на 15-20Х.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ управления процессом непрерывной разливки металла в неподвижный кристаллизатор, включающий измерение уровня металла в кристаллизаторе и регулирование расхода металла где Н+ — требуемый уровень металла в кристаллиэаторе;

Н - средняя величина уровня металла в кристаллизаторе, зависящая от высоты машины; а — амплитуда колебания уровня металла в кристаллизаторе, а = 0,002-0,025 высоты кристаллизатора;

К = 2,5-12, 5 — постоянный коэффициент;

Ч вЂ” скорость вытягивания слитка;

С - продолжительность разливки, определяет разность требуемого уровня металла в кристаллизаторе и измеренного значения этого уровня и .при увеличении этой разности расход металла из промежуточного ковша увеличивают, а при снижении - уменьшают.

2. Устройство управления процессом непрерывной разливки металла в неподвижный кристаллизатор, содержащее блок деления, последовательно соединенные блок сравнения, усилитель и исполнительный механизм, последовательно соединенные измеритель уровня металла в кристаллизаторе и электронный преобразователь, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества слитка, оно дополнительно содержит измеритель скорости вытягивания слитка, задатчик амплитуды колебаний уровня металла в кристаллизаторе, задатчик величины уровня металла в кристаллизаторе, а также последовательно соединенные таймер, блок умножения, функциональный преобразователь и сумматор, причем выход электронного преобразователя соединен с входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход сумматора соединен с выходом задатчика уровня металла B кристаллизаторе, выход измерителя скорости вытягивания слитка соединен с входом блока деления, второй вход которого соеди1447551

Составитель А. Абросимов

Техред Л.Сердюкова Корректор Л, Пилипенко Редактор Л. Пчолинская

Заказ 6787/13 Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4 нен с выходом задатчика амппитуды колебаний уровня металла в кристаллизаторе, а выход соединен с вторым входом блока умножения.