Система автоматического управления дегазацией жидкой стали в струе

 

Изобретение относится к внепечной обработке стали и может быть использовано для вакуумной обработки металла на установках струйного вакуумирования. Цель - снижение количества вредных примесей в металле и сокращение времени вакуумирования. Существо изобретения заключается в автоматическом поиске оптимальной амплитуды и частоты подачи импульсов инертного газа в струю металла. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (1) С 21 С 7/1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 4466484/23-02 (22) 26.07.88 (46) 15.04.90. Бюл. М 14 (72) Б.П.Чумаков, В.П.Золотов, A.Þ.Ïåòóíèí, В.И.Сыров, Л.С.Ефремова и А.В.Сыров (53) 669.054.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)) 1146328, кл. С,21 С 7/10, 1983.

Изобретение относится к внепеч- ной обработке стали и может быть использовано при обработке металла на установке струйного вакуумирования стали.

Цель изобретения — сокращение вре" мени вакуумирования, снижение количества вредных примесей в металле.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2 — схема дискового импульсного регулятора; на фиг. 3— схема узла переключения.

Система автоматического управления дегазацией жидкой стали в струе совместно с технологическим оборудованием (фиг. 1) содержит кессон 1 установки струйного вакуумирования стали, изложницу 2, крышку 2 кессона, промежуточную емкость 4, стопор 5 с трубопроводом подачи инертного газа, раэливочный ковш 6, вакуумный насос

2 (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЕГАЗАЦИЕй жИДКОй СТАЛИ В СТРУЕ (57) Изобретение относится к внепечной обработке. стали и может быть использовано для вакуумной обработки металла на установках струйного вакуумирования . Цель изобретения — снижение количества вредных примесей в металле и сокращение времени вакуумирования. Существо изобретения заключается в автоматическом поиске оптимальной амплитуды-и частоты подачи импульсов инертного газа в струю металла. 3 пл.

7, сужающее устройство 8, выход которого соединен с входом дифманометра

9, вторичный прибор 10, вход которого соединен с выходом дифманометра 9, а выход — с первым входом блока 11 отношения, тензодатчики 12 для измерения расхода массы металла в струе, выходы которых соединены с вхо: дами тензоусилителя 13, выходы которого соединены с входами сумматора 14, измерительный прибор 15, вход которого соединен с выходом сумматора 14, а выход — с вторым входом блока 11 отношения, экстремальный регулятор 16, вход которого соединен с выходом блока 11 отношения, а выход через раэветвление соединен с входом цифрового счетчика 17 импульсов и тремя первыми входами тиристорнык контакторов 18 — 20, выход цифрового счетчика 17 импульсов через разветвление

1557174 соединен с входами групповых дешиф раторов 21 — 23, операционные усилители 24 — 26, входы которых соединены с выходами групповых дешифраторов

21 — 23, а входы соответствен-: но соединены с вторыми входами тиристорных контакторов 18 — 20, выход первого тиристорнаго контактора

18 соединен с входом исполнительного 10 механизма 27, выход которого соединен.с входом регулировочного вентиля

28, установленного на трубопроводе подачи инертного газа, вьгход второго тиристорного контактора 19 соединен 15 ,с исполнительным механизмом 29, выход которого соединен с входом регулятора 30 напряжения, приводной двигатель 31 ., вход которого соединен с выходом регулятора ЗО напряжения, а 20 выход — с входом дискового импульсного регулятора 32, который установлен на трубопроводе подачи инертного .газа, выход третьего тиристорного

:контактора 20 соединен с входом ис 25 полнительного механизма 33, выход которого соединен с входом устройства

34 перемещения стопора, осуществляю щего изменение расхода массы металла ,иэ разливочного ковша. 30

Дисковый импульсный регулятор 32 (фиг. 2) состоит из входного и выходного штуцеров 35„ корпуса 36,внутри которого установлен диск 37 с отверстием, соединенный с валом 38, для 35 подпора диска 37 с внутренней полости корпуса 36 используют подпорную пружину 39.

Дисковый импульсный регулятор 32 работает следующим образом.

Через входной штуцер 35 инертный гаэ поступает во внутреннюю полость корпуса 36. В последнем находится диск 37 с отверстием, кеторый вращается через вал 38, При совпадении отверстия диска с отверстием выходного штуцера порция инертного газа поступает на выход. Чем быстрее вращается диск во внутренней полости крана, тем чаще выбрасываются порции инертного газа, т.е. регулируется частота порций инертного газа, в то же время чем больше давление в полости крана, тем больше порция инертного газа по объему, таким образом регулируется ампли55 туда порции инертного газа ° Приводной двигатель является двигателем постоянного тока с независимым возбуждением, вал которого соединен с валом для вращения диска дискового регулятора

32 импульсов. Скорость вращения приводного двигателя 31 определяется формулой

Ug — RäIj в

С Ф где n — число оборотов;

R — внутреннее сопротивление. якоРЯ1

Iä — ток якоря;

С вЂ” постоянная двигателя;

У вЂ” магнитный поток, Б — напряжение на зажимах якоря.

Скорость вращения вала приводного двигателя 31 и соответственно скорость вращения диска импульсного регулятора 32 производится путем изменения напряжения Цр на зажимах якоря.

В свою очередь напряжение U регулируется регулятором 30 напряжения, который является автотрансформатором с блоком выпрямления. Регулировка напряжения осуществляется исполнительным механизмом 29, который перемеща" . ет скользящий контакт автотрансформатора.

Схема узла переключения (фиг. 3) содержит цифровой счетчик 17 импульсов, выполненный на триггерах ТТ„, ТТ, ТТ» ТТ и ТТ, групповые дешифраторы ?1 — 73, каждый из которых выполнен из пяти дешифраторов, входы и один выход которых соединены параллельно (тогда при последовательной подаче пяти сигналов в двоичном коде на вход группового дешифратора на его выходе все время будет один и тот же сигнал), операционные усилители ?4—

26, предназначенные для усиления сигналов с выходов групповых дешифраторов, контакторные тиристоры 18 - 20, которые открыты при подаче на их управляющие электроды сигнала с операционных усилителей и закрыты, когда сигналы с управляющих электродов сняты.

Узел переключения работает следующим образом.

При включении системы автоматического. управления с блока 11 отношения сигнал приходит на экстремальный регулятор 16. На выходе последнего возникает сигнал с. положительной полярностью на включение одного из трех исполнительньй механизмов 27, 29 и 33, но все три тиристорных контактора за5

15571 крыты. В то же время сигнал с экстремального регулятора 16 поступает на вход цифрового счетчика 17 импульсов, на выходе которого возникает сигнал

5 в двоичном коде вида 00001. Этот сигнал приходит на входы всех трех групповых дешифраторов 21 — 23, но только на выходе одного группового дешифратора 21 появляется сигнал, который после усиления операционным усилите-лем 24 поступает на управляющий электрод тиристорного контактора 18 и открывает его. На исполнительный механизм 27 приходит сигнал на его включение и открытие регулировочного вентиля 28. Экстермальный регулятор 16, определив максимум, начинает выполнять колебания. Первый возврат дает ноль, повторное нарастание дает но- 20 вый импульс и на выходе цифрового г счетчика 17 импульсов возникает сигнал в виде 00010. Этот сигнал воспринимает опять только групповой дешифратор 21 и на его выходе опять есть 25 сигнал.

Экстремальный регулятор 16 совершает новый цикл колебаний. На выходе цифрового счетчика 17 импульсов возникает сигнал 00011. На выходе группового дешифратора 21 сигнал есть, Выходной сигнал па групповом дешифраторе 21 имеется и тогда, когда на выходе цифрового счетчика 17 сигнал вида 00 100 и 00 101. Экстремальный регулятор 16 осуществляет колебания .

При поступлении на вход цифрового счетчика импульсов следующего сигн,":ла с экстремального регулятора 16 на

его выходе появляется сигнал вида

00110. Тогда на выходе группового дешифратора 21 сигнал исчезает, соответственно тиристорный контактор 18 закрывается, а на выходе группового дешифратора 22 появляется сигнал, который через операционный усилитель

25 открывает тиристорный контактор

19, по каналу которого регулируется частота импульсов расхода инертного газа. Вновь экстремальный регулятор

16 осуществляет колебании около максимума. На выходе цифрового счетчика

17 импульсов соответственно возникают сигналы в двоичном коде вида 00111, Р1РР0, 01001 и 01010, ГРУнповой дешифратор 22 держит сигнал на выходе.

При появлении на выходе цифрового счетчика 17 сигнала вида 01011, на выходе группового дешифратора 22 сиг74 6 нал нет, тиристорный контактор !9 закрыт, а на выходе группового дешиф-" ратора 23 возникает сигнал, который открывает тиристорный контактор 20.

Экстремальный регулятор 16 производит колебания на максимуме по расходу массы металла.

Вновь на выходе цифрового счетчика

17 импульсов поочередно возникают сигналы вида 01100, 01101, 01110 и

01111, на выходе группового дешифратора 23 все время держится сигнал.

Как только на выходе цифрового счетчика 17 возникает сигнал 10000, все три групповых дешифратора 21 — 23 на выходе сигнала не дают, а на выходе дешифратора DC сигнал появляется и пройдя через операционный усилитель, приходит на вход "Сброс" цифрового счетчика 17 импульсов, на выходе последнего возникает нуль, все дешифраторы закрыты. Как только экстремальный регулятор 16 вновь выдает сигнал, все повторяется.

Система автоматического управления дегаэацией жидкой стали в струе работает следующим образом.

Разливочный ковш 6 с металлом устанавливают над промежуточной емкостью 4. Стопором 5 перекрывают отверстие в разливочном стакане промежуточной емкости 4, включают вакуумные насосы 7, в кессоне 1 создают разрежение.

Оператор вручную открывает через стопор отверстие в разливочном ковше Ь и за- полняет промежуточную емкость 4. металлом до заданного уровня. Затем включают систему автоматического управления. Величина массы металла в промежуточной емкости 4 фиксируется тензодатчиками 12, сигнал с которых, проходя через тензоусилитель 13, сумматор 14 и измерительный прибор 15, поступает на блок 11 отношения. Система управления через стопор 5 открывает полностью отверстие разливочнЬго стакана промежуточной емкости 4 и металл, прожигая алюминиевый лист, поступает в кессон 1, где установлена изложница 2. Проходя через вакуумный кессон 1, металл дегазируется, вследствие чего на диафрагме возникает сигнал, который, проходя через дифманометр 9 и вторичный прибор 10, поступает на блок 11 отношения. На последнем производится деление сигнала с вторич"

1557174 ного прибора 10 на сигнал с измерительного прибора 15, сигнал в виде частного от двух сигналов (это показатель интенсивности дегазации, т.е. расход выделившихся газов на единицу расхода жидкого металла) поступает на блок дифференцирования экстремального регулятора 16, последний включается и выдает сигнал на вход цифрово- 1 го счетчика 17 импульсов. В свою очеI редь последний выдает сигнал на групповой дешифратор 21, который через операционный усилитель. 24 открывает тиристорный контактор 18 и на исполнительный механизм 27 приходит сигнал с экстремального регулятора 16,Исполнительньп механизм 27 через регулировочный вентиль 28 увеличивает расход инертного газа до тех пор, пока сигнал с блока 11 отношения не достигнет максимума. После этого экстремальный регулятор 16 выдает сигнал на уменьшение расхода. инертного газа.

После четыРех колебаний у максимума отключается тиристорный контактор 18 и через групповой дешифратор

22 открывается тиристорный контактор

19, Включается контур Регулирующий частоту деления подаваемого инертного газа на порции. Экстремальный Регу лятор 16 включает исполнительный механизм 29, который через регулятор

30 напряжения повышает напряжение на приводном двигателе 31, увеличивая таким образом скорость вращения дис35 кового импульсного регулятора 32 ..В струю металла инертный газ поступает порцйями. Металл, поступающий в вакуумный кессон 1, преобразуется в газометаллическую смесь с дисперсным режимом движения. Экстремальный регулятор 16 увеличивает скорость вращения дискового импульсного регулятора 32 до тех пор, пока вследствие дробле45 ния струи металла не прекратится увеличение расхода откачиваемых газов.

Как только начинается снижение расхода откачиваемых газов, на блоке

11 отношения уменьшается сигнал, экстремальный регулятор 16 выдает сигнал на снижение частоты дробления расхода инертного гала.

После четырех переключений экстремального регулятора 16 на выходе груп55 пового дешифратора 22 сигнал исчезает, тиристорный контактор 19 отключает исполнительный механизм 27, но на следующем выходном сигнале с экстремального регулятора 16 на выходе группового дешифратора 23 появляется сигнал, который через операционный усилитель 26 открывает тиристорный контактор 2Э. Включается исполнительный механизм 33 и через рычажный механизм, перемещая стопор, увеличивает расход металла иэ разливочного ковша 6 до тех пор, пока вновь сигнал с блока 11 отношения не начнет уменьшаться. Тогда экстремальный регулятор 16 выдает команду на изменение вращения исполни тельного механизма 33, что в свою очередь уменьшает расход массы металла иэ разливочного ковша 6. Уменьшение расхода массы производится до тех пор, пока сигнал с блока 11 отношения не достигнет максимума и не начнет вновь уменьшаться, Тогда экстремальный регулятор 16 вновь переключится. После четырех колебаний у максимума экстремальный регулятор дает очередной импульс, цифровой счетчик

17 импульсов его воспринимает как шестнадцать в десятиричной системе или 10000 в двоичной системе и через специальный дешифратор сбрасывает числа на выходе, т.е. происходит обнуление счетчика 17 импульсов.

Вновь экстремальный регулятор 16 начинает отыскивать и поддерживать максимумы по трем параметрам. Ввиду того что по мере заполнения изложницы

2 металлом поверхность фазы газ — металл уменьшается, экстремальный регулятор 16 управляет дегазацией металла до тех пор, пока изложница 2 не заполнится металлом.

Таким образом, система автоматического управления дегазацией жидкой струи стали обеспечивает максимально возможно» удаление вредных примесей из расплава под вакуумом за минимальное время.

При использовании системы автоматического управления дегазацией жидкой стали в струе удаление вредных примесей составляет, Ж: по кислороду

27 — 28; по водороду — 29-32, по неметалличским включениям — 32-35, по сравнению с вакуумированием жидкой стали в струе без системы автоматического управления.

Время отливки слитка сократилось на 15Х.

1557174

Формула изобретения

Система автоматического управления дегазацией жидкой стали в струе вклю5 чающая тензоусилители, соединенные с выходами тензодатчиков и с входами сумматора, измерительный прибор, вход которого соединен с выходом сумматора, а выход соединен с первым входом блока отношения, диафрагму, выход которой соединен с входом дифманометра, вторичный прибор, вход которого соединен с выходом дифманометра, а выход соединен с вторым входом блока отношения, экстремальный регулятор, вход которого соединен с выходом блока отношения, первый исполнительный механизм соединен с входом регулировочного вентиля расхода инертного га- 20 за, второй исполнительный механизм соединен с входом устройства регулирования расхода массы металла в струе, отличающаяся тем, что, с целью сокращения времени вакуумирова- 25 ния, снижения количества вредных примесей в металле, она дополнительно содержит дисковын импульсный регулятор, приводной двигатель, регулятор напряжения, третий исполнительный ме- g0 ханизм, цифровой счетчик импульсов, три групповых дешифратора, три опе.рационных усилителя и три тиристорных контактора, причем первый исполнительный механизм соединен с выходом первого тиристорного контактора, пер вый вход которого соединен с выходом экстремального регулятора, а второй вход через операционный усилитель соединен с выходом первого группового дешифратора, вход которого соединен с выходом цифрового счетчика импуль»од которого соединен с выходом экстремального регулятора, выход дискового импульсного регулятора соеди- нен с трубопроводом подачи инертного

I газа, а вход соединен с выходом приводного двигателя, выход регулятора напряжения соединен с входом приводного двигателя, а вход соединен с выходом третьего исполнительного механизма,у которого вход соединен с выходом второго тиристорного контактора, первый вход которого соединен с выходом экстремального регулятора, а второй вход через операционный усилитель соединен с выходом второго группового дешифратора, вход которого соединен с выходом цифрового счетчика импульсов, вход второго исполнительного механизма соединен с выходом третьего тиристорного контактора, первый вход которого соединсн с выходом экстремального регулятора, а второй вход через опера" ционный усилитель соединен с выходом третьего группового дешифратора, вход которого соединен с выходом цифрового счетчика, импульсов.

155? 174

Составитель Е.Абросимов

Редактор И.Петрова Техред И.Ходанич.

Корректор C. Шекмар

Заказ 699 Тираж 502 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101