Способ управления непрерывной разливкой металла

 

Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано при литье металлов в электромагнитном поле. Целью изобретения является повышение точности поддержания заданного размера слитка . Поставленная цель достигается тем,что в способе управления непрерьшной разливкой металла в электромагнитном поле, включающем воздействие электромагнитного поля высокой и низкой частоты, которое создают расстройкой и последукяцей подстройкой в резо4 нанс колебательного контура электромагнитного кристаллизатора путем изменения частоты электрических колебаний напряжения, питающего электромагнитный кристаллизатор, время расстройки контура изменяют пропорционально отклонению резонансной частоты от заданного значения, определяющего размер слитка. 3 ил. а iS W

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,511 4 В 22 9 11/!6

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4246290/31-02 (22) 20.05.87 (46) 30.12.88. Бюл. Ф 48 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.А,Шуляк, В.М.Марон, А.К.Белкин и Р.Б.Давлетов (53) 621.313.291.621.365.62 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 338036, кл. В 22 D 11/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

9 616051, кл. В 22 D 11/16, 1977. .(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЬВНОЙ

РАЗЛИВКОЙ МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано при литье металлов в электромагнитном поле. Целью изобре„„80„„1447553 А1 тения является повышение. точности поддержания заданного размера слит" ка. Поставленная цель достигается тем,что в способе управления непрерывной разливкой металла в электромагнитном поле, включающем воздействие электромагнитного поля высокой и низкой частоты, которое создают расстройкой и последующей подстройкой в резо4 нанс колебательного контура электромагнитного кристаллизатора путем изменения частоты электрических колебаний напряжения, питающего электромагнитный кристаллизатор, время расстройки контура изменяют пропорционально отклонению резонансной частоты от заданного значения, определяющего размер слитка. 3 ил.

1447553

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

На фиг. 1 приведена функциональная схема системы управления процессом литья, реализующей способ; на фиг. 2 — частотные характеристики колебательного контура электромагнитного кристаллизатора (ЗМК) для заданного (кривая А) и увеличенного (кривая Б) размера слитка; на фиг. 3— энергетические характеристики колебательного контура ЭМК при изменении 15 размера слитка и управлении им по способу.

Способ основан на следующем.

Размер слитка определяется условиями равновесия гидростатического давления столба жидкого металла и электродинамического давления электромагнитного поля на этом столбе.

При изменении величины подачи жидкого металла в кристаллизатор меняется ! гидростатическое давление столба и поперечный разрез отливаемого слитка..

Изменение поперечного размера жидкого металла, находящегося в индукторе

ЭМК приводит к изменению его индуктивности и изменению частотных свойств, в частности резонансной частоты колебательного контура ЭМК (фиг. 2, кривая Б), т.е. уход резо- 35 нансной частоты от заданной может служить мерилом изменения размеров слитка. Электродинамическое давление» уравновешивающее гидростатическое, зависит от мощности подаваемой в ко- 40 лебательный контур ЭМК, которая в свою очередь, зависит от частоты тока, подводимого к контуру (фиг.2).

Поэтому на резонансной частоте в контуре выделяется максимальная мощ- 45 ность, а на любой другой частоте меньшая. Средняя мощность, подаваемая в контур за время подстройки в резонанс и последующей расстройки, определяется длительностью этих фаз 50 периода (фиг.3).

Рeax ре Р м красет

P ре красет

55 гдв P — максимальная мощность в

ma» колебательном контуре ЭМК;

Р,„. — минимальная мощность в

3м 1n колебательном контуре ЗМК; — время подачи максимальной мощности; — длительность расстройки.

Таким образом, изменяя длительность расстройки, или скважность подачи максимальной мощности в колебательный контур электромагнитного

r кристаллизатора, можно изменять среднюю мощность P а следовательно, размер слитка. Время Т = ре +

+ tpaccT зависит от инерционности жидкого металла и должно быть значительно меньше постоянной времени слитка, измеряемой в секундах, чтобы размер слитка значительно не изменился за время t pe) или йр е ..

Отливавмый слиток 1 находится в электромагнитном поле индуктора 2, который через понижающий трансформатор 3 подключен параллельно компенсирующему конденсатору 4, образуя нагрузочный колебательный контур, к которому подключен частотно-регулируемый преобразователь 5 частоты.

В емкостную и индуктивную ветви параллельного колебательного контура включены трансформаторы б и 7 тока, соединенные через пиковые детекторы

8 и 9 с входом усилителя 10, выход которого связан с входом интегратора

11 и выходом ключа 12, вход которого соединен с выходом генератора 13 с управляемой скважностью импульсов и входом ключа 14. Выход интегратора

11 подан на резистор 15 делителя напряжения (резисторы 15 и 16), параллельно которому подключен ключ 14, и на вход усилителя 17 разности, выход которого соединен с входом генератора 13, а второй вывод резистора

15 соединен с резистором 16 и преобразователем 18 напряжение-частота.

Выход преобразователя 18 подан на управляющий вход преобразователя 5 .частоты. Опорное напряжение Н, определяющее заданный размер слитка, подано на один из входов усилителя 17 разности.

При номинальном режиме работы, если размер слитка d равен заданному

Й, частота преобразователя 5 равна резонансной частоте Й параллельного контура и токи индуктивной и емкостной ветвей равны. Напряжения, снимаемые с пиковых детекторов 8 и 9, также равны. Напряжение на выходе усилителя 10 равно нулю, а выходное наЭ 4475 пряжение интегратора 11 равно о модулю напряжению уставки, поэтому на выходе усилителя 17 разности напряжение отсутствует и скважность им.—

5 пульсов генератора 13 равна двум, т.е. ключ 12 отключает выход усилителя 10 на полпериода Т генератора

13, а ключ 14 на полпериода отключает резистор 15, преобразователь 18 !О напряжение-частота полпериода работает на резонансной частоте f, а . полпериода — на пониженной Ещ. Следовательно, средняя мощность, выделяемая в контуре, равна P,, что опре- !5 деляет заданный размер слитка d (фиг. 2, кривая А, фиг., 3) ..

При возмущении, обусловленном отклонением размера слитка 1, например, при его увеличении (d Й„) в резуль- 2р тате перелива металла в кристаллиэаторв, увеличивается количество жидкого металла в индукторе, что ведет к уменьшению его индуктивности и увеличению частоты резонанса нагрузоч- 25 ного колебательного контура. В этом случае вид частотной характеристики резонансного контура электромагнитного кристаллизатора соответствует кривой Б, которая смещена относитель- д0 но кривой А по частоте на величину

f (фиг. 2). :, Ток в индуктивной ветви превьппает ток емкостной колебательного контура. Напряжение, снимаемое с детектора 9, превышает напряжение детектора 8. Разность этих напряжений, усиленная усилителем !0, поступает на интегратор 11, напряжение на выходе которого увеличивается, увеличивается частота преобразователя .4р

18 и соответственно преобразователя 5, подстраиваясь в резонанс .Так как напряжение на интеграторе 11 повышается и превьппает Б, на выходе усилителя

17 Появляется напряжение, пропорцио- 45 нальное разности U -Б, которое меняет скважность импульсов генератора 13 соответственно, меняется время включения ключей 12 и 14, увеличивается время работы преобразователя 5 5р на резонансной частоте и уменьшается время работы на пониженной частоте.

53 а

Средняя за период мощность Р увеличивается, увеличивая обжимающее усилие поля, и диаметр слитка возвращается к исходному d,,так как только при этом сигнал с интегратора

11 равен напряжению уставки J и на выходе усилителя 17 сигнал отсутству ет, т.в. система приходит в исходное состояние.

Величину требуемого размера слитка d задают напряжением уставки U усилителя 17 перед началом разливки металла.

В системе управления непрерывной разливкой металла в качестве преобразователя 5 используется полупроводниковый преобразователь частоты серии ППЧ-120-2,4. В качестве элементов схемы регулирования применяются серийно выпускаемые микросхемы и приборы. Усилитель 10, интегратор 11 и усилитель 17 выполнены на базе микросхемы К140УД6, преобразователь 18 — на микросхеме

К110 ВПП1, генератор 13 — КР1006ВИ1, ключи 12 и 14 — на основе полевых транзисторов КП310А (Б).

Способ управления непрерывной разливкой металла, опробованный на макете индуктивно-тиристорного комплекса литья металлов в электромагнитный кристаллизатор, характеризуется повьппенной íà 5-77. точностью поддержания заданных размеров слитка по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Способ управления непрерывной разливкой металла, включающий определение резонансной частоты нагрузочного контура и воздействие электромагнитных колебаний на нагрузочный контур путем изменения их частоты, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности поддержания заданного размера слитка, изменя" ют среднюю мощность, снимаемую с нагрузочного контура, пропорционально отклонению резонансной частоты на,грузочного контура от заданной изменением соотношения времени работы контура в резонансе и вне его.

1447553

ЮЮ

Составитель A.Àáðîàèìoâ

Техред Л. Сердюкова Корректор Л.Пилип енко

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