Способ управления тепловым режимом кристаллизатора

 

ОП ИСАНИЕ

И306РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцмалмстическнк

Республик (и)&84&45 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву

{22) Заявлено 14.03. 80 (21) 2894323/22-02 с присоединением заявки М (23)Приоритет (5l)M. Кл .

В 22 В 11/16

3ЬнударстванаыН камнтвт

СССР пе делам нзобретеннХ н аткрытнХ

Опубликовано 30. 11. 81. Бюллетень М 44

Дата опубликования описания 01. 12. 81 (53) УЙК 621. 746..27 (088.8) (72) Авторы изобретения

А.Н. Шичков, Н.И. Шестаков, Ю.М. Чуманов и С.Б. Петров

Вологодский политехнический институт (7l) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ

КРИС ТАЛЛИЗАТОРА

Изобретение относится к непрерыв/ ному литью металлов.

Известен способ управления тепловым режимом, заключающийся в регулировании подачи охладителя в зависимости от разности температур охладителя на входе и выходе из кристаллизатора, скорости вытягивания слитка и расхода охладителя tI) .

Однако регулированием расхода охладителя в кристаллизаторе нельзя существенно повлиять на процесс теплообмена, поскольку термическое сопротивление теплоотдаче от стенки канала к охлаждающей воде, как правило, не превышает 27. суммарного тер1$ мического сопротивления тепловому по-. току от слитка к охлаждающей воде.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ управ20 ления тепловым режимом кристаллизатора, заключающийся в определении оптимальной толщины корочки слитка на выходе иэ кристаллизатора и в сравнении ее с измеренной. По результатам сравнения дают команду на изменение скорости вытягивания слитка. Допустимую толщину корочки слитка определяют по величине напряжений, действующих в ней. В качестве источника напряжений рассмотрены три фактора: гидростатическое давление расплава, зависящее. от уровня расплава в кристаллиэаторе; растягивающие напряжения, определяемые усилием вытягивания слитка; термические напряжения, возникающие за счет температурных градиентов в корочке слитка (2) .

Однако все перечисленные факторы не только при определенных условиях требуют увеличения толщины корочки слитка, но и сами прямым или косвенНым образом способствуют ее увепичению. Учитывая то, что влияние указанных факторов на допустимую толщину корочки слитка незначительно, можно заранее установить (на основе

884845

;опыта разливки или из теоретических расчетов) оптимальную толщину корочки слитка на выходе из кристаллизатора и поддерживать ее в течение данного процесса постоянной. Кроме того, действительная толщина корочки слитка рассчитывается по формуле, в которую входят величины, не поддающиеся измерению или расчету в процессе разливки, например тепловой поток от расплава, а факторы, сильно влияющие на толщину корочки (например температура .поверхности слитка), учитываются лишь задаваемыми заранее коэффициентами.

На чертеже приведена система автоматического регулирования.

Тепловой поток в Кристаллизаторе расчитывается по формуле где Ткр—

ТВ температура кристаллизации разливаемого металла, С; средняя температура охлаждающей воды в кристаллизаторе, С.;

О площадь рабочей поверхности кристаллизатора, м ; среднее термическое сопротивление, м К/Вт. стороны тепловой поток опреинтенсивностью кристаллиэаС другой деляется ции

О где Гзу

r>> Я„Гщ Чс, (2) эффективная теплота кристаллизации (с учетом влияния перегрева расплава и переохлаждения твердой фазы), Дж/кг; плотность твердого металла, кг/м площадь твердой фазы в поперечном сечении на выходе из кристаллизатора, м ; скорость вытягивания слитка, и/с.

Цель изобретения — повышение производительности стабилизации работы.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют величину пропускаемого тока через зону контакта слитка с кристаллизатором, а скорость вытягивания слитка регулируют пропорционально отклонению от заданного эталонного значения отношения величины скорости вытягивания слитка к величине пропускаемого тока.

1 =-у

R (s)

Лабораторные исследования позволяют установить, что 80-90Х электричес2О кого сопротивления сосредоточено в зоне контакта слитка с кристаллизатором, т.е.

Rз=KR1 (6)

25 где Кз = 0,8-0,9

Кроме того, при разливке слитков на различных технологических режимах работы на экспериментальной МНЛ установлено, что электрическое сопротивление эоны контакта слитка с кристаллиэатором с достаточной для целей регулирования точностью можно считать пропорциональным термическому сопротивлению этой зоны, т.е.

"3 3 1 у

Э т (7) где К вЂ” коэффициент пропорциональности

Из (3) - (7) получаем

Vc (Ткр-Т ) F Kg ° К (8)

Г 5 Яд 0щ V Кз

В правой части (8) переменной величиной является лишь площадь твердой фазы слитка на выходе из кристаллизатора F . Как ранее указывалось, в течение всего процесса разливки эту величину необходимо поддерживать на заранее заданном постоянном уровне.

Из (8) следует, что для этого необходимо сохранить постоянным соотноше50 ние, стоящее в левой части, т.е. Нужно стремиться к тому, чтобы — = А, чс

1 (9 ) где А — заранее заданная постоянная

55 величина, рассчитываемая по формуле

Из (1) и (2) получим формулу для расчета скорости вытягивания слитка (3) гзф Рт nl.

5 Как показывают исследования, основная часть R (70-807)сосредоточена т. в зоне контакта слитка с кристаллизатором, т.е. (4) где К1- 0,7-0,8, Если между слитком и рабочей стенкой кристаллизатора создать стабилизированную разность электрических потенциалов U, то возникает электрический ток

884845

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 10377/13 Тираж 872 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород- ул. Проектная, 4

:где (ГД вЂ” оптимальная для данного процесса разливки площадь твердой фазы на выходе из кристаллизатора, м

При отклонении указанного соотношения от величинй А следует .пропорционально данному отклонению формировать сигнал на регулирование скорости вытягивания слитка.

Внедрение предлагаемого техничес1Е кого решения в промышленных условиях предполагает использование сравнительно простой системы автоматического регулирования, в которой электрод 1 подключен к рабочей стенке кристаллизатора 2, электрод 3 контактирует с рабочей поверхностью слитка 4. Разность потенциалов на электродах создается источником 5 стабилизированной ЗДС.

Слиток вытягивается валками 6, враща-, ющимися от электродвигателя 7. Величина тока в цепи измеряется датчиком 8, скорость вытягивания слитка — датчиком 9. От датчиков 8 и 9 сигналы поступают в блок 10 деления, где вычисляется их отношение. В блок 11 сравнения сигналы поступают от задатчика 12 отношения и от блока 10. Здесь производится сравнение полученных сигналов.

Пропорциональный полученному отклоне- . нию сигнал поступает на регулятор 13 скорости вытягивания слитка. Затем через усилитель 14 сигнал поступает на исполнительный механизм 15 °

Способ управления тепловым режимом кристаллизатора машины непрерыв,— ного литья, включающий измерение скорости вытягивания слитка, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности стабилизации работы, дополнительно измеряют величину пропускаемого тока через soну контакта слитка с кристаллизато-. ром, а скорость вытягивания слитка регулируют пропорционально отклонению от заданного эталонного значения отношения величины скорости вытягивания слитка к величине пропускаемого тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 197099, кл. В 22 О 11/80, 1976.

2. Жуковский С.И., Сорокин Л.И.

0 влиянии технологических параметров разливки на допустимую толщину корочки слитка в кристаллизаторе. Сб. "Автоматизация сталеплавильного проиэводства". M., 1975, 9- 6, с.157-168.