Способ автоматического управления раскроем слитка на машине непрерывного литья заготовок

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к автоматизации технологических процессов машин непрерьгоного лнтья заготовок (МИЛЗ) и может быть использовано в системах автоматического управления порезом слитка. Целью изобретения .является увеличение выхода годного металла за счет повышения точности определения массы и длины отрезаемой заготовки. Изобретение позволяет повысить точность пореза непрерывнолитого слитка на заготовкн заданной массы за счет косвенного учета в процессе разливки изменения растворов тянущих клетей, размеров и формы поперечно1 о сечения слитка, что обеспечивается использованием змпирической зависимости изменения массы элементарного участка от средней скорости его перемещения. Для этого предварительно разбивают слиток на элементарные участки, определяют время перемещения каждого элементарного участка от начала кристалпняатора до тянущей клети, на выходе из которой определяют среднюю скорость каждого элементарного участка и его массу в функции средней скорости, суммируют зти массы до получения результирующей неличины, равной или большей заданной массы заготовки, рассчитьшают длину заготовки заданной массы и от слитка заготовку рассчитанной длины. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ, СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИМ

РЕСПУБЛИК (191 1111 (51) 5 В 22 ц 11/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ H ОТНРМТИЙМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Cl (46) 30.05.91. Бюл. Р 20 (21) 4652425/02 (22) 17.02.89 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения им. A.È.Öåëèêîâà (72) М.И.Анюхин, В.Г.Бекасов, В.С.Капитанов, Е.Н.Манаенко, А.В,Иасленников и В,С,Смирнов (53) 621 746,27(088.8) (56) Марголин Ш.М,, Карлик В.А.

Электрооборудование и автоматизация установок непрерывной разливки стали.

М.: Металлургия, 1969, с. 166-168.

Заявка Японии !! 54-65133, кл. 11 В 09I (МКИ 822D l:1/126), !979. .(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАСКРОР! СЛИТКА НА МАШИНЕ НЕПРЕ-.

РЪ1ВНОГО Л1!ТЪЯ ЗАГОТОВОК (57) Изобретение относится к литейному производству, а именно к автоматизации технологических процессов машин непрерывного литья заготовок (МНПЗ) и может быть использовано в системам автоматического управления порезом слитка. Целью изобретения является увеличение выхода годного

Изобретение относится к литейному производству, а именно к автоматизации технологических процессов машин непрерывного литья заготовок (МНПЗ), и может. быть использовано в системах автоматического управления порезом слитка.

Целью изобретения является увеличение выхода годного металла эа металла за счет повышения точности определения массы и длины отрезаемой заготовки. Изобретение позволяет повысить точность пореза непрерывнолитого слитка на заготовки заданной массы за счет косвенного учета в процессе разливки изменения растворов тянущих клетей, размеров и формы поперечно! о сечения слитка, что обеспечивается использованием эмпирической зависимости изменения массы элементарного участка от средней скорости его перемещения. Для этого предварительно разбивают слиток на элементарные участки, определяют время перемещения каждого элементарного участка от начала кристаллиэатора до тянущей клети, на выходе иэ которой определяют среднюю скорость каждого элементарного участка и его массу в функции средней скорости, суммируют зти массы до получения результирующей величины, равной или большей заданной массы заготовки, рассчитывают длину заготовки заданной массы и отрезают от слитка заготовку рассчитанной длины. 2 ил.

1 счет повышения точности определения массы и длины отрезаемой заготовки.

На фиг. ) приведена принципиальная схема установки, реализующей способ автоматического управления раскроем слитка, на фиг. 2 - график зависимости объемного коэффициента

К; от средней скорости Ч; для i-.ro отслеживаемого сечения.!

603625 d расстояние L и определяют среднюю скорость перемещения каждого элементарного участка V; L/с, .

На выходе из тянущей клети с помощью УВК определяют массу каждого элементарного участка по следующей эмпирической зависимости

М М„ где М, м„

К

К 1 - - + arctg(- — — - l2) ) (1) в 8 Ч)

1 У 2 V H

+ 1

Машина непрерывного литья заготовок состоит из кристаллизатора 1) тянущей клети 2, режущего устройства 3, Цозицней 4 обозначен слиток, 5 - заготовка заданной массы, о импульсный датчик длины, 7 - управляющий вычислительный комплекс (УВК).

В процессе непрерывной разливки

s кристаллизатор 1 заливают жидкую сталь и с помощью тянущей клети 2 вытягивают из.него слиток 4. Длину слитка Ь от начала кристаллнзатора до тянущей клети условно разбивают на элементарные участки с длинОЙ hl ° 15

Сигнал с импульсного датчика 6 длины поступает в -УВК 7, с помощью которого фиксируют время ь,, s течение которого элементарный участок проходит где 7,. - средняя скорость перемещения ь-го элементарного участке

7 - номинальная скорость вытяв

g гивания слитка;

- постоянная величина, зада- . ваемая в зависимости от марки.стали н конструкции ма.- 30 шины непрерывного литья за" готовок .Значение постоянной О определя- ется экспериментально для конкретной . i(3aA

1 (n - 1) 61+ — —.М3 где 1 < длина заготовки с задаЯ 4р ной массой;

Ь1 длина элементарного участка;

n - -число элементарных участttos) вошедших Р резуль- 45 тирующую величину массы заготовки

1,.М а " длина и масса остатка от последнего элементарного участка; частично вошедmего в предыдущую заготовку заданной массы

М а - заданная масса заготовки. . Полученное значение длины эаго" товки запоминается УВК и при перемещении переднего торца слитка на рас- стояние 1 д) от оси реза режущему устройству от УВК выдается команда иа "рез".. Цикл повторяется.

-. масса i-го элементарного участка

- номинальная масса элементарного участка

- объемный коэффициент) зависящий от средней скорости перемещения 1 -ro элементарного участка конструкции н настройки МНЛЭ) а также сортамента разливаемой стали.

Полученные величины масс элементарных участков по иере их выхода из тянущей клети суммируют до получения результирующей величины, равной или большей заданной массы заготовки. Затем рассчитывают длину заготовки с заданной массой по следующей формуле

I n-!

Мо . 6-™1) (<) В процессе раскроя слитка на ИКПЭ существует целый ряд неконтролируемык факторов, таких как изменение температуры по длине слитка и связанного с температурой коэффициента линейно-. го расширения,. погрешности формы слитка, изменение раствора тянущей клети в ходе разливки и т.д. ° которые в сумме оказывают значительное влияние на точность определения массы заготовки.

Учет этих факторов с помощью дополнительного использования сложных и дорогостоящих систем измерения указанных величин представляется нецелесообразным, так как надежность и достоверность их показаний зави сит от температурньи режимов работы, наличия влаги, окалины, пыли).т.е) 03625 6

55

5 l6 тех условий, которые всегда присутствуют в металлургических цехах.

Наиболее эффективно учет указанных факторов может быть осуществлен с помощью введения обобщенного показателя изменения условий формирования слитка. Таким показателем может служить средняя скорость перемещения элементарного участка слитка, При нестационарном процессе pasливки средние скорости перемещения различных элементарных участков отличаются друг от друга и от номинальМого значения скорости вытягивания слитка Vz. Изменение скорости вытягивания ведет к изменению протяжен" ности жидкой фазы и колебаниям температурного режима, что влияет на сопротивление слитка деформации в тянущей клети, При увеличении сопротивления валки раздвигаются, .изменяя геометрические размеры слитка.

Таким образом средняя скорость пе" ремещения слитка косвенно учитьвает все укаэанные факторы. Делени» слитка на элементарные участки необходимо для более точного учета измене" ния условий его формирования по длине.

Была получена эмпирическая зависимость изменения массы элементарного участка от средней скорости его перемещения. Нахождение массы элементарных участков с помощью получен" ной эмпирической зависимости поз» . воляет, во"первых, повысить точность определения массы заготовки за счет косвенного учета ряда неконтролируемых факторов; таких как изменение температуры по длине слитка и связанного с температурой коэффициента линейного расширения погрешности формы слитка, изменение в процессе разливки раствора тянущей клети и т.д. Во-вторых, отказаться от использования сложных и ненадежных систем измерения формы заготовки.

Для учета изменений размеров и формы поперечного сечения непрерьвного слитка при нестационарцых условиях разливки предложена эмпирическая зависимость (1), описьвающая связь объемного коэффициента К и средней скорости V; для i"ãî отслеживаемого сечения. График зависимости для блюмовой радиальной ИНЛЗ с настройкой тянущих валков на размер

285 мм и вытягивание слитка сечением

16

0.,3 к 0,36 м, полученный экспериментальньи путем, представлен на фиг. 2. Кривая 8 соответствует формуле (4) а точками 9 отмечены значения объемного коэффициента, полученные в результате обмеров и взвеши" ваний отрезаемых заготовок на промьппленной ИНЛЗ.

Постоянная величина й, задаваемая в зависимости от конструкции МНЛЗ, настройки тянущих валков, сечения отливаемого слитка и марки стали, характеризует диапазон изменения объемного коэффициента сечения слитка в допускаемом диапазоне изменения скорости вытягивания от Уп до 2"Чи.

При изменении скорости в этом диапазоне имеем нак бы три характерные зоны, в которых изменение объемного коэффициента К, подчиняется опре" деленным закономерностям. При скоро" сти вытягивания слитка меньше скорости У„ объемный коэффициент К, практически близок к единице, т.е. форма сечения слитка (его размеры) мало отличаются от номинальных. В зоне А при изменении скорости от V< до приблизительно l,3 V > изменение

К; носит медленный характер и по абсолютной величине невелико.

Это объясняется тем, что средняя скорость вытягивания элемептарного сечения еще не большая и жидкая фаза слитка не доходит до тянущих клетей, а сопротивление слитка деформации в них еще достаточно, чтобы раздвинуть тянущие валки.

Зона Б характеризуется-существен-. ным изменением коэффициента К;, а следовательно, и объема элементарного участка„ Это объясняется достаточно высокой скоростью вытягивания слитка, поступлением его в тянущую клеть с высокой температурой и нали" чием неэатвердевшей середины, что приводит к снижению сопротивления деформации и увеличению величинь> обжатия слитка в этой зоне. В зоне В при скоросги У; > 1,7 V„ коэффициент К< уже не так существенно зависит от скорости V так как тянущие валки, настроенные на определенный размер, уже сблизились практически до предела (в данном случае

285 мм) и, хотя слиток стал еще 6олее податлив деформации, увеличения последней не происходит из-за наличия уже достаточной величины обжатия

1603625 и имеющегося ограничения на сближение

samos.

Таким образом использование средней скорости вытягивания слитка для каждого отслеживаемого участка поз воляет получить относительно простую зависимость, учитывающую наличие нестационарных процессов при разливке. н количественно точно отражающую lð изменение объема слитка по его длине.

В установившихся режимах разливки средняя скорость 7; будет постоян, ной для всех элементарных участков и равной установившейся скорости литья, а при изменении последней средняя скорость участков будет меняться по гиперболической зависимости, причем ее значение станет .снова поетоянньи для всех участков, когда в тянущую клеть попадает элемент поверхности, разлитый на новой постоянной скорости.

Подставив значения средней скорости V; в зависимости (Х), получим, что прн любых возмущениях скоростй литья объемный коэффициент К;, а вместе с инм и масса М, будут плав» но изменяться по зависимости, близкой к кусочно-линейной, в течение 30 времени, соответствукицего времени переходного процесса. б

Выбор величины а1 должен определяться следующими сообращениями: с одной сторонь4 чем меньше величина разбиения .слитка на элементарные участки 61, тем с меньшей дискретностью, а следовательно, и точнее определяется масса и длина отрезаемой заготовки, с другой стороны, 10 уменьшение величины а1 до слишком малых значений невозможно иэ-эа погрешности измерения и отслеживания путем перемещения элементарных участков. Технические средства измерения длины, например, на МНЛЗ, это числоимпульсные датчики типа ПДФ, имеют

; техническую характеристику - 1 или

2 импульса íà l мм длины, если сюда еще.прибавить погрешность измерения, связанную с проскальзыванием слитка, то из опыта эксплуатации полуяви, что выбирать ф1 меньше 2030 мм нецелесообразно. Оптнмальной величиной для Ь1 можно рекомендовать диапазон от 50 до 200 мм. Выбор.31 в этом диапазоне обеспечит доста- . точную точность определения массы и длины отрезаемой заготовки и не I создаст проблем в практической реа" . лизации системы.

Пример l, В процессе непрерывной разливки металла на блюмовой радиальной МНЛЗ в кристаллизатор подают сталь марки 40Х и с помощью тянущей клети вытягивают из него сли" ток с номинальным сечением 0,3 0,36 и со скоростью 0,6 м/мин. при номинальной скорости вытягивания

V > " 0,4 м/мин.

Длину слитка от нижнего среза кристаллиэатора до тянущей клети

Ь 18,6 и условно разбивают на элементарные участки длиной 61 О,l м.

С помощью импульсного датчика длины слитка и УВК отслеживают перемещение этих элементарных участков и для каждого иэ них определян т среднюю скорость перемещения V;, как частное л, от деления расстояния L на время с; прохождения элементарным участком данного расстояния. При стационарном режиме разливки средняя скорость

I перемещения всех элементарных участков будет одинакова и равна скорос" ти вытягивания: х- = — - 0 6 м/мин, Ь 186

31 I где с = 31 мин. - время перемещения ! и

a-ro элементарного участка, зафиксированное YSK.

Валки тянущей клети, настроенные на размер 0,285 и, с помощью гидравлического нажимного механизма обжимают слитОк толщиной 0 3 м при этом под действием сопротивления слитка деформации валки тянущей клети могут раздвигаться, изменяя, тем семьи, толщину слитка в пределах от 0,285я до О, 3 м, Постоянная величина о,. оп» ределеиная экспериментальньм путем

s результате обмеров и взвешиваний отрезных заготовок для данной конструкции и настройки МНЛЗ, а также для марки стали ФОХ, равна 1 " 0 04.

На выходе из тянущей клети для каждого 1-го элементарного участка слитка определяют его объемный козф» фициент К,, зависящий от средней скорости перемещения элементарного участка V l!

603625

8 Ч

erctg(-- — < - l2) ч

8 О б

arctg(— — i- - )2) 0,4 участков М» 82,62 кг ее длина сос" тавила бы 1эе 7988 мм, однако так как массы элементарных участков отличаются от М, то, суммируя их величины, получаем для и 8l в ю +

2 л

T М; 6558,408 кг И С,д

1 1

I по величине К; определяют массу каждого элементарного участка по фор- 10 муле и для и 82

М а М» К; 8262 098

80,968 кг, и, М; 6639,376 кг )М ч .

l=1

15 где Y 82 62 кг - номинальная масса

II °

Ъ участка размером 0,3ю0,3бюО,l м

По мере выхода элементарных участков иэ тянущей клети их массы.суммируются до получения величины, равной 20 или большей М 6600 кг. При номинальной массе всех ее элементарных

61(N 3аа

1 аг ю о (82 — 1) О 3 + Од) 6600 - 0 " 6558д408 8 !5!

Э

80,968

9 я.1 в елич ина эап оминае тся b1(M - М вЂ” M )

Ва4 а

Ф м

0 4 ° 6600 — 6558 4081

0,051 и

35 относится к первой отрезаемой заго.товк е.

Другая честь длиной 1 б1- 1 0,1 - 0,05) 0,049 и и мас40 сой

М 1.Р ™.в Од049 ° 80 968 39 674 кг

Ь1 Oil

6 н относится к второй заготовке. Сумми- М + > М; 6679,05 кг > И д руя массы следующих элементарных 45 участков с величиной остатка М, по- Длина второй отреваемой заготовлучим для и 82 ки составит

I э 1 0,049 + (82 - з) ° О 3 + Оз 3 (6600 - 39 674 - 6558 408

3Qt 8,l5l м, а длина и масса остатка

0 1 ° 6600 - 39 674 - 6558 408 - 0 98

80,968

0 0998 ° 80 968

Получ еиная

УВК и,при перемещении переднего торца от оси реза на это расстояние УВК выдает на режущее устройство сигнал на pcs. Прн раскрое следующих заготовок учитываются величины остатков 1» и

Ме. Так линия первого реза проходила через 82-й элементарный участок, деля его на две части. Одна часть длиной

Считая, что отрезаемая заготовка первая в этой серии плавок, т.е. 1

О и И О, тогда длина отрезаемой заготовки массой И д 6600 кг составит

n-

-М вЂ”. М)

О

l %l

) 603625

Для третьей отрезаемой заготовки,потребуется уже Bl элементарный учас-!

К + И; 6637758 кг

1Е ток, Суима масс элементарных участКов с остатком составит

ВФ

2 К; 6620,88 кг > M»<в пРи о 0 s Ио 0

iet

I длина отрезаемой заготовки массон 35 И д будет равна (84 ) . О 1 ° (6600 - 0 - 83 ° 78 82) 78 82

П р и и. е р . 3, В кристаллизатор той же ИЯПЗ подаюг сталь иарки ШХ-15 и вытягивают из него слиток того же сечения 0,3.ю 0,36 и с постоянной минимально допустимой скоростью

0 Э и/мин. Постоянная величина о для

0 003 ГТ

К» 1 - -ь .— - + mctg ! е (.2 шарикоподшипниковой MctpKH стали равна 0,03. Тогда объемные коэффициенты

К, для всех элементарных участков, перемещающихся со средней скоростью

V; 0,3 м/мин, будут равны (— — - - 12} * 0,998.

8 0 3

0,4 а сумма 81-ro участка составит мас» су 6680,07 кг, что на 80,07 кг больюе М . Тогда длина отрезаемой заготовки массой М с д 6600 кг будет равна

Касса каждого элементарного участка

И", 82,62 i 0,998 82,47 кг, 1 (81 - 1) "0,1 + О,ь1 6600 - 0 - 80 <82 471

82,47

I ность пореза непрерывного. слитка на заготовки с заданной массой и снижеТакии образом, техническое рещение обеспечивает более высокую точ1 - 0098+ (81- » 01+-- — -0 В <6600 - 79 35 - 6477 44

14Г в

80,968

8 151 и.

I

При изменении скорости вытягивания ков. Для упрощения расчетов ниже прнслитка изменяется величина его со10 ведены.примеры для стационарного противления деформации в тянущих процесса .разливки на граничные значевалках, а следовательно, и величина ния скорости вытягивания слитка. обжатия, что учитывается объеиныи Пример 2. На той же радиалькоэффициентом К, определяемым по ной МНЛЗ в крнсталлизатор подают

1 f5 средней скорости перемещения элемен- сталь марки 3 ст. и вытягивают из нетарных участков. В случае нестацио- го слиток сечением 0,3х0,36 м с поснарного процесса разливки, когда тоянной скоростью 0,8 м/мин (иаксинмеют иесто изменения скорости вытя- иальной для данной ИНЛЗ). Постоянная гивания, средняя скорость перемеще- величина $ для. той же конструкции и ния каждого элементарного участка настройки ИНЛЗ, но для марки сталь 3 ие равна последнему значению скорос- равна 0,05. Средняя скорость перемети вытягивания и может существенно щения всех элементарных участков от него отличаться, при этом будут равна скорости вытягивания слитка отличаться между собой и, средние. ско- >5 из кристаллизатора, а объемные коэфрости различных элементарных участ- фициенты

К 1 - - -,- - + arctg (— — - -, 12),0 954.

0-05 а 8 0 8 б г 0,4

j Ф .Касса каждого элементарного участ- 30 И, 82,62 ° 0,954 78,82 кг, ка равняется Сумма 84-х участков, составит массу 3603625

Способ автоматического управления .!раскроем слитка на машине непрерывного литья заготовок, при котором непрерывно измеряют длину слитка, вытягиваемого иэ кристаллизатора тянущей клетью, рассчитывают,длину заготовки с заданной массой и отрезают от слитка заготовку рассчитанной длины, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годного металла за счет повышения точности определения.массы и длины отрезаемой заготовки, определяют время, за которое каядый элементарный участок слитка длиной Ьl проходит расстояние от начала кристаллизатора до тянущей» клети, определяют среднюю скорость каждого элементарного участка и его 25 массу по отношению к выходу иэ тянущей клети в Функции средней скорос ти по следующей зависимости и -и„к;, 30

Ь1(м„д- и

И

lo y и

1о; Мо- длина и масса остатка

35 от последнего элементаряого участка, частично вошедшего в предыдущую заготовку заданной массьц

40 M од - заданная масса заготовки, ние обрези при последующих переделах увеличение выхода годного эа счет снишения обрези составило 0,53.

Формула изобретения.1,„„- (n- !)Ь1+ где 1 „ - длина заготовки с задан-. ной массой;

Ь 1 - длина элементарного участ ка; (n - !) - максимальное число элементарных участков, сум,ма масс которых не пре восходит заданной массы заготовки; где М - масса i-ro элементарного

t участка!

И < - номинальная масса элементарного участка, соответствующая номинальной скорости вы- . тягивания слитка;

К, - объемный коэффициент, зависящий от средней скорости перемещения !.-ro элементарного участка! !

3 ГЯ 8 7;

К -(- + arctg (— — - - !2) где Ч, - средняя скорость перемещения i-го элементарного участка

Ч вЂ” ном скальная скорость вытя1гивания слитка!

- постоянная величина, задаваемая в зависимости от марки стали и конструкции машины непрерывного литья заготовок, и суммируют массы элементарных участков, при этом pcs слитка производят при достюкении длиной заготовки величины, рассчитываемой по математическому выраженно я-/ ,—; M;) !

a/

Ю +

1603625 фб

Фив2

Составитель A. Абросимов

Техред М.Ходанич Корректор О. Ципле

Редактор Л ..Народная

ФЮ ЮЮЫВ

Заказ 2561 - Тираж 503 ; Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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