Способ управления непрерывной и полунепрерывной разливкой металлов

 

. i

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 537750 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено24,04.72 (21) 1776638/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.12.76.Бюллетень № 45 (45) Дата опубликования описания 22.03.77 (51) М. Кл. В 223 11/14

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 621.746.047 (088. 8) (72) Авторы изобретения

3. Н. Гецелев и В. Ф, Будников (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ

И ПОЛУНЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКОЙ МЕТАЛЛОВ

Известен способ автоматического управления непрерывной разливкой металлов, формированием слитка электромагнитным полем индуктора, напряжение которого регулируют в функции размеров жидкой зоны и непосред-

=твенно измеряемого размера затвердевшего слитка.

Недостатком известного способа является отсутствие контроля самых размеров слитка в зоне кристаллизации. Это приводит к тому, что постоянные размеры поперечного сечения могут быть не равны заданным, так как заданные размеры получаются лишь при точном установлении исходного режима индуктора и исходного уровня металла в т5 кристаллизаторе, что в условиях подвижной жидкой зоны слитка весьма затруднительно.

Кроме того, необходимо применять специальный датчик уровня жидкого металла в кристаллизаторе, что усложняет литейную 20 установку и технологию отливки, да и не всегда это возможно (на слитках малого размера).

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что текущий угол сдвига 25 фаз между напряжением индуктора и током индуктора измеряют, сравнивают этот у-гол с эталонным углом и величину, пропорциональную отклонению текущего угла сдвига фаз от эталонного угла, со знаком минус подают на вход системы управления напряжением индуктора.

При этом такое отклонение может корректироваться по частоте, питающего индуктор тока.

На фиг. 1 изображена блок-схема системы управления по описываемому способу; на фиг. 2 — векторная диаграмма напряжения индуктора и токов индуктора при различных значениях размера слитка.

Способ основан на косвенном измерении отклонения поперечного размера слитка от заданного в зоне кристаллизации. Размер

d слитка 1 зависит от уровня 1т металла в кристаллизаторе и величины электромагнитного поля индуктора 2.

Индухтор получает питание от преобразователя 3 частоты, так как обычно требуется частота х выше промышленной.

Напряжение индуктора U устанавливается системой управления 4.

537750 и Вн

y= Ч(d,k) =-к Д - к А1

Ь| =О

Одним из важных электрических параметров индуктора, определяющих величину напряжения U которое необходимо приложить к индуктору для получения требуемого тока, является комплексное сопротивление системы индуктор-металл".

Оно зависит zaK от параметров самого индуктора, тах и от количества помещенного внутрь его металла (на фиг. 1 представлено блохом 5). Причем наличие металла внутри индуктора увеличивает активное сопротивлени и уменьшает индуктивное где R„, X„ — ахтивное и индуктивное сопротивление индуктора;

R „,,Х „- вносимые сопротивления металла.

Влияние на Z оказывает мателл, находящийся вблизи индухтора, поэтому изменения Р „ и Х в, в первую очередь, опревн деляются изменениями размера слитка д .

Изменения уровня И жидкого металла оказывают незначительное влияние на Я в и ви

Х „ и за удаленности этого уровня от индухтора. Таким образом, изменения К. ви и Х „зависят главным образом от изменения размера слитка.

Изменения R „ и Х „,причем разного знака, оказывают влияние на угол сдвига фаз Ц между напряжением и током индухтора.

1 и "вн

1 = а С1 и вн

Теоретические и экспериментальныеисследования угла Ч при изменениях размера d показали, что изменения Ч на едини?ay размера Й являются доступной для количественной оценки мерой отклонения размеров поперечного сечения слитка от заданных, Угол сдига фаз Ч между напряжением индухтора и током индуктора зависит также от частоты f питающего индуктор тока

После разложения функций в ряд Тэйлора и соответствующих преобразований получаем

В литейных установках применяют обычно преобразователи со стабильной фиксированной частотой и поэтому

Таким образом, в большинстве случаев имеем:

М

Значения напряжения индуктора 0 и тока 3 подаются на измеритель 6 угла сдвига фаз 9, на выходе которого получается величина, связанная с текущим углом 9, т. е. со значением в данный момент времени.

Этот угол сравнивается с эталонным

10 значением Ч о (когда размер д равен заданному da) в блоке сравнения 7. Величина, пропорциональная ЬЧ = ч — Чо, подается на вход системы управления напряжением индуктора 4 в виде обратной связи. При этом необходимо учитывать знак отклонения угла. Если отклонение положительное, т. е. $ > P, то это означает, что размерьпоперечного сечения слитка меньше номинальных а (d . В этом случае необходимо о уменьшить напряжение на индукторе, чтобы уменьшить сжимающие жидкий металл силы. Размер слитка после такого воздействия увеличивается. Таким образом, управрд ляюшее воздействие надо подать на вход системы со знаком минус.

Изменения угла 9 от размера d показано векторной диаграммой на фиг. 2. По оси ординат откладываются векторы напря30 жения Ц и активной составляющей тока „ по оси абцисс-реактивной составляющей тока н,.

Эталонный угол сдвига фаз между напряжением индуктора LI и током индуктора 3

Bled равный о, имеет место, когда размеры поперечного сечения слитка равны заданным, т. е.

d =do.

При увеличении размера (d > д ) рас40 тет активная составляющая тока индуктора (3 а ъ Эц ), так как растет активное о сопротивление Яи - Я. и уменьшается реактивная составляющая тока индуктора (:1д а 1 ), так как уменьшается индух45 тивное сопротивление Хн Хвн

В этом случае с о

Наоборот, при уменьшении размера (8 и ) о

60 Этот эффект и используется при данном способе литья.

В ряде случаев частота преобразователя может отклоняться от заданной. Это возможно, например, при вращении преобразоваЬЬ тельного генератора асинхронным двигателем, скорость которого несколько снижается под нагрузкой, Кроме того, при питании индуктора от статического регулируемого источника частоты частота также может

60 несколько отклоняться от номинальной.

537750

В этом случае целесообразно ввести коррекцию отклонения текущего угла сдвига фаз от эталонного на величину, пропорциональную отклонению частоты питающего индуктора тока от номинальной частоты с учетом знака.

В этом случае д 9=-к„д + к д1

На вход же системы управления напря- 10 жениеминдуктора надо подать только величину " к д (3. д = д Ч- к д f

Таким образом, отклонение д Ч надо скорректировать на величину К д со знаком минус (блок 8).

Введение корректирующей связи позволит дополнительно улучшить точность поддержания заданных размеров поперечного сечения слитка.

Применение такого способа разливки металлов позволит улучшить точность поддержания заданных размеров поперечного сечения слитка за счет контроля размера слитка непосредственно в зоне формирования, внутри индуктора. Кроме того, используются только электрические параметры установки без применения измерителей технологических параметров, усложняющих литейную установку и технологию. Здесь везде речь идет о размерах поперечного сечения слитка. Таких размеров у круглых слитков один, у прямоугольных два и т. д. Но при изменении напряжения на индукторе все размеры изменяются одновременно.

Формула изобретения

Способ управления непрерывной и полунепрерывной разливкой металлов формированием слитка электромагнитным полем индуктора, напряжение которого регулируют в функции измеряемого размера слитка, отличающийся тем,что,с целью повышения точности получения заданных размеров =литка и упрощения управления процессом, напряжение индуктора регулируют по сигналу отклонения текущего значения угла сдвига фаз между напряжением и током индуктора от заданного значения.

3af

Составитель Т. Юрова

Редактор В. Смирягина Техред А. Богдан Корректор Б. Югас

Заказ 5607/5 Тираж 1003 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4