Способ прогнозирования прорывов металла на машине непрерывного литья заготовок и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов и предназначено для прогнозирования прорывов металла на машине непрерывного литья заготовок. Цель изобретения - повышение надежности и достоверности. Измеряют переменную составляющую усилия вытягивания слитка из кристаллизатора при его возвратно-поступательном движении, частоту качания кристаллизатора и переменную составляющую усилия со стороны оболочки слитка на первый после кристаллизатора ролик. Определяют среднее значение сумм модулей отклонений усилия вытягивания слитка на первый после кристаллизатора ролик от значений этих усилий в двух соседних полупериодах движения кристаллизатора вверх. Если вычисленные суммы одновременно превышают заданные значения, то фиксируют наличие аварийно опасного зависания оболочки слитка и прогнозируют возможность ее прорыва. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 В 22 Р 11/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СЛ

Ю

М

CO

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4408449/31-02 (22) 18. 02. 88 (46) 23. 08. 89. Бюл. llr 31 (71) Вологодский политехнический институт (72) А.Н.Шичков, А.Л,Кузьминов, В.А.Тихановский, В.М.Витковский, Б,Г.Кузнецов, Г,П.Демин, В.И.Лебедев и А.П.Щеголев (53) 669,18.046(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 973226, кл. В 22 0 ll/16, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1369867, кл. В 22 D 11/16, 1985. (54) СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОРЫВОВ

МЕТАЛЛА НА МАШИНЕ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ

ЗАГОТОВОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (5 7) Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов, и предназначено для

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке ме таллов.

Цель изобретения — повышение надежности и достоверности, На фиг. 1 представлена блок-схема устройства прогнозирования прорывов металла на машине непрерывного литья заготовок; на фиг. 2 — временная ди— аграмма работы устройства, на которой показаны характер изменения переменных составлякцих усилия вытягивания слитка из кристаллиэатора F и усилия на ролик P при наличии ава„„80„„1502179 А1 прогнозирования прорывов металла на машине непрерывного литья заготовок.

Цель изобретения — повышение надежности и достоверности. Измеряют переменную составляющую усилия вытягивания слитка из кристаллиэатора при его возвратно-поступатепьном движении, частоту качания кристаллизатора и переменную ссставлякщую усилия со стороны оболочки слитка на первый после кристаллизатора ролик. Определяют среднее значение сумм модулей отклонений усилия вытягивания слитка на первый после кристаллизатора ролик от значений этих усилий в двух соседних полупериодах движения кристаплизатора вверх. Если вычисленные суммы одновременно превышают заданные значения, то фиксируют наличие аварийно опасного зависания оболочки слитка и прогнозируют воэможность ее прорыва. 2 с,п, ф-лы, 2 ил. рийно опасного зависания слитка в кристаллизаторе и их преобразование для формирования сигнала о возможности разрыва оболочки, Пунктирными линиями на фиг. 2 показаны кривые, которые характеризуют нормальную (с точки зрения наличия аварийно опасного подвисания) работу кристаллизатора в полупериоде его движения вверх.

Наличие же зависания слитка в кристаллиэаторе сопровождается при подъеме последнего резким увеличением усилия вытягивания и соответствукицим

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с датчика 1 переменной составлякицей усилия вытягивания слитка и датчика 2 переменной составляющей усилия на ролик подается на полосовые перестраиваемые фильтры, выполненные

3 - 150217 процессом уменьшения усилия на первый после кристаллизатора ролик. Причем при обрыве оболочки в кристаллизаторе усилия вытягивания слитка в этом же

5 полупериоде движения кристаллизатора затем снижается, а усилие на ролик возрастает.

Форма этих кривых показана на фиг. 2 сплошными линиями. (Устройство прогнозирования прорывов металла на машине непрерывного литья заготовок содержит датчик 1 переменной составляющей усилия вытягивания слитка из кристаллизатора, дат- 15 чик 2 усилия на первый после кристаллизатора ролик, первый и второй управляемые полосовые фильтры 3 и 4, первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 5 и 6, управляемый 20 генератор 7 тактовых импульсов, задатчик 8 частоты качания кристаллизатора, первую и вторую дискретные многоразрядные линии 9 и 10 задержки, первую и вторую схемы 11 и 12 сравне- 25 ния, первый и второй счетчики 13 и 14 числа реализаций, первый и второй накапливающие сумматоры 15 и 16, первый и второй формирователи 17 и 18 перехода сигналов через "0", первый 30 и второй делители 19 и 20, первый и второй пороговые элементы 21 и 22, первый и второй задатчики 23 и 24 порога сравнения, управляемый элемент

25 задержки, задатчик 26 скорости вытягивания слитка, схему И 27, сигнализатор 28 °

Причем датчик 1 и 2 соединен с входом управляемого полосового фильтра З,второй вход которого соединен с 10 задатчиком 8 частоты качания кристаллизатора, выход фильтра соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя 5, тактовый вход которого соединен с выходом управляемого 45 тактового генератора 7, вход которого соединен с задатчиком частоты качания кристаллизатора, первый выход первого АЦН соединен с входом первой дискретной линии 9 задержки и первым входом схемы 11 сравнения, второй вход которого соединен с выходом линии 9 задержки, выход схемы сравнения соединен с входом первого накапливающего сумматора 15, управляющий вход которого соединен с вторым выходом

I первого формирователя сигнала перехода переменной состанлянзцей через

"0, второй выход которого связан с первым входом первого счетчика числа реализаций,-нход с выходом первого фильтра, выход первого накапливающего сумматора соединен с входом первого делителя 19, второй вход которого связан с счетчиком 13 числа реализаций, второй вход которого соединен с вторим выходом аналого-цифрового преобразователя — АЦП 5, выход первого делителя соединен с первым входом цифрового порогового элемента 21, второй вход которого соединен с задатчиком 23 порога сраннения, выход порогового элемента соединен с входом элемента 25 задержки (управляеMblM одновибратором), второй вход ко..орого соединен с задатчиком скорости вытягивания слитка из кристаллизатора, а выход одновибратора соединен с первым входом схемы И 27, выход датчика 2 переменной составляющей усилия вытягивания Слитка соединен с входом управляемого полосового фильтра 4, упранляющий вход которого соединен с зацатчиком 8 частоты качания кристаллизатора, ныход фильтра соединен с входом АЦП 6, тактовый нход которого связан с управляемым генератором 7, выход АЦП связан с входом дискретной линии 10 задержки и первым входом второй схемы 12 сравнения, второй вход которой соединен с выходом фильтра, выход схемы сравнения связан с входом накапливающего сумматора 16, упранлякиций вход которого соединен с вторым выходом формирователя 18 перехода сигнала переменной составляющей через "0, выход накапливающего сумматора подан на вход делителя 20 второй вход которого связан с выходом н срого счетчика !4 числа реализаций, второй вход которого соединен со вторым выходом АЦП 6, выход делителя 20 связан с входом цифрового порогового элемента 22, второй вход которого соединен с выходом эадатчика 24 порога сравнения, выход порогового элемента соединен с вторым входом схемы И 27, выход схемы И соединен с входом сигнализатора 28.

1502179 на операционных усилителях; полоса пропускания фильтров дР = (7 — 9)f» изменяется по сигналам с задатчика 8 частоты » качания кристаллизатора, с

5 сигналы с выхода фильтров 3 и 4 поступают на входы аналого-цифровых преобразователей АЦП 5 и 6, которые работают от генератора 7 тактовых импульсов с выходной частотой f = 2КГ„.

Сигнал переполнения с выхода счетчиков АЦП является тактовым для линий

9 и !О задержки. С выхода АЦП снимаются сигналы F,,РЬ, которые поступа- 15 ют на дискретные линии задержки, выполненные на параллельных многоразрядных регистрах сдвига. Длина линии задержки равна Ь 2К, где К = (7-9) выбрано из условия пропускания основ- 20 ной энергии сигнала. Сигналы F P ф У Ь э снимаемые с линий задержки, и F. +

+ 2K), РЬ + 2K), снимаемые с выхода фильтров, подаются на схемы сравнения, представляющие собой комбинационные 25 многоразрядные сумматоры, в которых выполняются операции вычисления

+ 2K@ l и аРЬ РЬ вЂ”

Р> + 2K i .

В момент перехода сигналов, снимаемых 3Р с фильтров через "0" с положительным знаком производной, начинают работать накапливающие сумматоры 15 и 16, выполняющие операции

35 к,. »р

Ак ** дР; и. В», дРЬ

1= 1 Ь1

Величины К „ и KD определяются счетчиками 13 и 14 путем счета тактовых им- 40 пульсов эа время цикла движения кристаллиэатора вверх. В момент перехода

11 1! через 0 с отрицательным знаком про изводной сигнала F и с положительным знаком производной сигнала P происхо- 45 дит считывание А „ и В» с выходов

"s кр накапливакицих сумматоров в делители

19 и 20, где выполняются операции

Ак„/К»,и Вк /Кр . Таким образом определяются средние значения отклонений

— P(t - )l где ь — величина периода качания кристаллизатора

»g

1 к—

Акв Р— F + 2К» I 1 55

Кюкр в„,- — ) (р, — Р, + к,!. (° 4

Эти величины после делителей поступают на входы цифровых пороговых элементов 21 и 22, представляющих собой схемы сравнения, реализующие функцию

s 1 1А)В1; Б О (АЙВ).

Величины, и 1, выбираются из конкретных условий разливки и выставляются на задатчиках 23 и 24. Цифровые пороговые элементы формируют на выходе сигналы логической единицы, если Ag„)g< H В»р>gð и ческих нулей, если А„, и В»р 1р .

При формировании логической единицы на выходе порогового элемента 21 он поступает на вход элемента 25 задержки (одновибратор), величина задержки которого ь = Ки

Ф где Ь вЂ” расстояние по оси машины от нижнего торца кристаллизатора до первого поддерживакщего ролика, на котором измеряется величина усилия со стороны оболочки слитка; Ч вЂ” скорость вытягивания слитка иэ кристаллиэатора, вводимая с эадатчика 26;

Км — коэффицнент, зависящий от механических характеристик оболочки слитка, который определяется опытным путем.

При наличии сигналов логических единиц на обоих входах схемы И 27 фиксируется факт зависания слитка, требующий снижения скорости разливки или увеличения расхода шлакообраэующей смеси. Сигнал выводится на сигнализатор 28, установленный на пульте оператора, Таким o6pasoM указанное устройство реализует возможность обнаружения предпрорывных ситуаций и позволяет увеличить выход годного металла эа счет прогнозирования прорывов слитка под кристаллизатором, связанных с зависанием слитка в нем.

Устройство реализуется на элементах вычислительной техники серийно выпускаемых промышленностью.

Пример. В процессе непрерывной разливки металла в крнсталлиэатор подают сталь марки Ст 3. сп и вытягивают иэ него слиток сечением

250 л1290 мм со скоростью 0,8 м/мин.

На зеркало металла в кристаллизаторе подают шлакообразующую смесь с удельным расходом 0,8 кг/т. Нлакообраэующая смесь системы CaO — SiO — Al ОЬ

Ф 3

1502179

СаО

1,0; температура плавления

Я О смеси 1150 С. Подвод металла ocymeствляется через погружной стакан по центру кристаллизатора. Кристаллизатору сообщают возвратно-поступательное движение с амплитудой 10 мм и частотой 60 мин (1 Гц). Усилия вытягивания слитка из кристаллизатора измеряют с помощью силоиэмерительногс тенэометрического датчика типа

ДСТБ, уста»»овленного на шатуне мехаI низма воз вратно-поступательного движения кристаллиэатора, Первьп» ролик секции "Oп эоны вторичного охлаждения оборудован силоизмерительным тензодатчиком типа ДСТБ и расположен на расстоянии 0 135 м от нижнего торца кристаллиэатора. 20

В этом случае полоса пропу ск ания перестраиваемых фильтров составила

АР = 8 Гц. С фильтров снимаются перег»енные составляющие сигналов изменения усилия вытягивания слитка из 25 кристаллиэатора и усилия на ролик, оборудованный силоизмерителем, которые через аналого-цифровые преобразователи поступают на дискретные линии задержки, длина которых для дан- 30 ных условий разливки составляет

h = 2К = 2 7 14 разрядов.

Сигналы, снимаемые с линий задержки и выхода АЦП, поступают на схемы сравнения, а затем на накапливающие 35 сумматоры. Причем для данных условий разливки величины определяемых сумм модулей отклонений усилий в двух соседних полупериодах при движении кристаллизатора вверх составляют 40 кр К р.

Акр

1-» »=1

+ 2К„1= 7,2 т;

J=""

+ 2Кр = 1,4т, а их средние значения

А = -- 1F — F +2К =1 03т кF,, F ° р к р

В = -- lp — P + 2К = 0 2т. р

Сравнивают полученные значения с заданными, причем величины сигналов г и»1 р, формируемых задатчиков в зависимости от конкретных условий разливки, пля этих режимов раэл»»вки составляют соответственно

"lc = 1, 6 т; lp 0,22 т.

Через 20 мин разливки вследствие уменьшения подачи шлакообразующей смеси произошло нарушение в работе шлакового гарнисажа в кристаллиэаторе, которое привело к кратковременному зависанию оболочки слитка.

Величины A к t» В g увеличились и достигли значений 12,6 и 2,3 т соответственно. Аналогично возросла и величина Ак„ »» В, до значений 1,8 и О, 4 т соответственно, Поскольку в этом случае

A„„>9ð а В„>%, то на выходе цифровых пороговых элементов сформированы сигналы- логических единиц.

Сигнал с порогового элемента .21 подается через элемент задержки с

Г ь = 0,08 с на первый вход схемы И, а сигнал выхода порогового элемента подается на второй вход схемы И, на выходе которой формируется сигнал логической единицы, что свидетельствует об опасном нарушении режима работы МНЛЗ.

Использование способа прогнозирования прорывов металла на машине непрерывного литья заготовок и устройство для его осуществления позволяет по сравнению с существующими повысить вероятность однозначного прогнозирования разрывов оболочки слитка, вызванных аварийно опасным зависанием ее в кристаллизаторе, и этим путем сократить простои оборудования и повысить производительность технологического процесса разливки.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ прогнозирования прорывов металла на машине непрерывного литья заготовок, включающий измерение переменной составлякщей усилия вытягивания слитка из кристаллиэатора при его возвратно-поступательног» движении и прогнозирование прорывов металла по результатам измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и достоверности, дополнительно измеряют частоту качания кристаллиэатора и переменную составляющую усилия со стороны

1502179

10 оболочки слитка на первом после кристаллизатора ролике, в полосе частот, кратной частоте качания кристаллиэатора, определяют среднее значение сумм модулей отклонений усилия вытягивания слитка из кристаллизатора и усилия на первый после кристаллизатора ролик от значений этих усилий в других соседних полупериодах движения 10 кристаллиэатора вверх, сравнивают эти суммы с задаваемыми для данных режимов разливки значениями и при одновременном превышении суммами заданных значений фиксируют наличие аварийно опасного зависания оболочки слитка и прогнозируют воэможность ее прорыва.

2. Устройство для прогнозирования прорывов металла на машине непрерывно-,0 го литья заготовок, содержащее датчик переменной составляющей усилия вытягивания слитка из кристаллизатора, первый пороговый элемент, первый элемент сравнения, первый и второй за- 25 датчики порога сравнения и сигнализатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и достоверности прогнозирования, оно дополнительно содержит датчик пере- 30 менной составляющей усилия на ролик под кристаллизатором, первый и второй управляемые полосовые фильтры, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, управляемый генератор такто—

35 вых импульсов, задатчик частоты качания кристаллизатора, первую и вторую линии задержки переменной длины, первый и второй счетчики, вторую схему сравнения, первый и второй накапли- 40 вающив сумматоры, первый и второй формирователи переходов сигналов через "0", первый и второй делители, второй пороговый элемент, управляемый элемент задержки, задатчик скорости вытягивания слитка и схему И, причем выход датчика переменной составляющей усилия вытягивания слитка из кристаллизатора соединен с входом первого управляемого полосового фильт ра, второй вход которого соединен с 0 задатчиком частоты качания кристаллизатора, выход первого фильтра соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход ко"

55 торого соединен с выходом управляемого тактового генератора, вход которого соединен с задатчиком частоты качания кристаллизатора, первый выход первого аналого-цифрового преобразователя соединен с первой линией задержки и первым входом первой схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом первой линии задержки, выход первой схемы сравнения соединен с входом первого накапливающего сумматора, управляющий вход которого соединен с первым выходом первого формирователя перехода сигнала через

I I 11

О, второй выход которого соединен с первым входом первого счетчика, а вход — с выходом первого фильтра, выход первого накапливающего сумматора соединен с первым входом первого делителя, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика, второй вход которого соединен с вторым вьгходом аналого-цифрового преобразователя, вь1ход первого делителя соединен с первым входом первого порогового элемента, второй вход которого соединен с первым эадатчиком порога сравнения, выход порогового элемента соединен с входом элемента задержки, второй вход которого соединен с задатчиком скорости вытягивания слитка, а вь1ход — с первым входом схемы И, выход датчика переменной составляющей усилия на ролик под кристаллиэатором соединен с входом второго управляемого полосового фильтра, второй вход которого соединен с задатчиком частоты качания кристаллизатора, выход фильтра соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход которого соединен с выходом управляемого тактового генератора, первый выход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с второй линией задержки и первым входом второй схемы сравнения, второй вход которой соединен С выходом второй линии задержки, выход схемы сравнения связан с входом второго накапливающего сумматора, управляющий вход которого соединен с первым выходом второго формирователя перехода сигнала через "О", второй выход которого соединен с первым входом второго счетчика, а вход — с выходом второго фильтра, выход второго накапливакщего сумматора соединен с первым входом второго делителя, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, второй вход которого соединен с вторым выходом второго аналого-цифрового преобразо1502179

»гг о»ока

Иг Клока

1»2ХР

Р, 2Кр

Фи», 2

Составитель А. Абросимов

Техред Л.Олийнык

Редактор С. Патрушева

Корректор М, Самборская

Заказ 5005/1 3 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 вателя, выход первого делителя соединен с первым входом второго порогового элемента, второй вход которого соединен с вторым задатчиком пос

КР

E(Fi F; 8 (»1

Фо бмк

21

Р - g »гк кР

21Р;-Р»2

jig о»

2Z рога сравнения, выход второго порогового элемента соединен с вторым входом схемы И, выход которой соединен с сигналиэатором.