Способ управления процессом непрерывной разливки металла и устройство для его осуществления

(19) (И) 0111 С 50 4 САНИЕ ИЗОБРЕТЕ3, 7 Чь.Я . ЩА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Вологодский политехнический институт(56) Патент Великобритании В 1556615,кл. В 22 Р 11/16, 1975.Краснов Б.И. Оптимальное управление режимами непрерывной разливкистали. М,: Металлургия, 1975, с.203,Авторское свидетельство СССРВ 874259, кл, В 22 0 11/16, 1981.Авторское свидетельство СССРВ 1204970, кл. В 22 П 11/16, 1984.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к управлению процессом непрерывной разливкиметалла. Цель изобретения - повышениекачества слитка и увеличение выхода годного, Сущность изобретения заключается в том, что сигнал от датчиков1 усилия через нормирующий преобразователь 2 поступает на сумматор 3,где сравнивается с сигналом задатчика 4, Сигнал с выхода сумматора через открытый ключ 5 поступает на входсерводвигателя 6, изменяющего венти-лем 7 .расход воды на кристаллиэатор,Текущий расход воды измеряется датчиком 8, сигнал с которого сравнивается на сумматоре 9 с сигналом отзадатчика 10При уменьшении расходаводы до заданного минимального значения триггер Шмидта 11, соединенный ссумматором 9,опрокидывается, ключ 5закрывается,и сигнал рассогласования ,с сумматора 3 поступает на вход серно-двигателя 6 через блок 12 одностороннего ограничения, При наличии отрицательного сигнала с выхода сумматора3 сигнал на выходе блока 12 равен нулю, и дальнейшего уменьшения расходаводы при увеличении усилия вытягивания слитка не происходит. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.1 13Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов.Целью изобретения является повышение качества слитка и увеличение выхода годного.На чертеже приведена схема устройства для реализации предлагаемого способа.Устройство содержит датчики 1 усилия вытягивания слитка из кристаллизатора, включенные навстречу друг другу, нормирующий преобразователь 2, первый алгебраический сумматор 3, задатчик 4 усилия вытягивания, ключ5,серводвигатель 6, . регулирующий вентиль 7, датчик 8 расхода охлаждающей воды на кристаллизатор, второй алгебраический. сумматор 9, задатчик 10 минимального расхода воды на кристаллизатор, триггер Шмидта 11, блок 12 одностороннего ограничения. В качестве датчиков усилия могут быть использованы серийные силоизмерительные датчики ДСТБ, в качестве датчика расхода охлаждающей воды - измерительная диафрагма в комплекте с дифманометром типа ДМЭР. В качестве нормирующего преобразователя, задатчиков значений, алгебраических сумматоров - серийные приборы такого . же функционального назначения из приборного комплекса АКЭСР.Блок одностороннего ограничения реализует функциюКх, при х0 УО, при х 0,и также применяется в. составе комплекса АКЭСР - блок БИП,Устройство работает следующим образом.Сигнал от датчиков 1 усилия, нормирующий в преобразователе 2, проходит на вход первого алгебраического сумматора 3, на выходе которого формируется разность заданного по условиям разливки от задатчика 4 и текущего значения усилия вытягивания. Далее сигнал проходит через ключ 5 на вход серводвигателя б, управляющего работой вентиля 7, регулирующего подачу воды на кристаллизатор, уменьшая ее расход в случае, когда усилие вытягивания выше заданного, и увеличивая в противном случае, Расход воды измеряется датчиком 8, сигнал от которого поступает на вход второго ал 20011 2 ний в оболочке слитка. В результате50 возможны разрывы оболочки в кристал 5 10 5 20 25 30 35 ао 45 гебраического сумматора 9, на выходе которого формируется разность заданного минимального от эадатчика 1 О и текущего расхода воды на охлаждение кристаллизатора. Эта разность поступает на вход триггера Шмидта 11, с выхода которого сигнал проходит на управляющий вход ключа 5. В случае, если расхоД воды при увеличении усилия вытягивания уменьшается до заданного минимального значения, триггер Шмидта 11 опрокидывается, ключ 5 закрывается, и сигнал рассогласования свыхода алгебраического сумматора 3начинает: поступать на вход серводвигателя 6 через блок 12 одностороннего ограничения. Так как на выходе алгебраического сумматора 3 выходной сигнал меньше нуля, то на выходе блока 12 одностороннего ограничения сигнал равен нулю, и дальнейшего уменьшения расхода воды при увеличенииусилия вытягивания не происходит. При уменьшении текущего усилия вытягивания ниже заданного вследствие изменения условий разливки сигнал навыходе алгебраического сумматора 3изменяет свой знак и, проходя через блок 12, увеличивает расход воды.Приэтом сигнал разности на выходе алгебраического сумматора 9 изменяет свойзнак и опрокидывает триггер Шмидта 11,выходной сигнал которого воздействует на управляющий вход ключа 5, открывая его и шунтнруя таким образомблок 12 одностороннего ограничения,Сигнал с выхода алгебраического сумматора 3 поступает на вход серводвигателя 6 через ключ 5, регулируя рас" ход воды вентилем 7. Стабильность значения усилия вытягивания слитка характеризует стабильность условий формирования оболочки в кристаллизаторе, Увеличение усилиявытягивания слитка показывает на увеличение трения между стенками кристаллизатора и заготовкой, что. ведетк возникновению значительных напряжелизаторе, приводящие к прорывам металла под кристаллизатор или к возникновению трещин на поверхности слитка.Экспериментальные исследования показали, что изменение расхода охлаждающей воды на кристаллизатор приводит к изменению усилия вытягиванияслитка из кристаллиэатора, что можетбыть объяснено изменением вязкостишлакообразующей смеси в зоне контактаслитка с кристаллизатором вследствиеизменения температуры поверхностейслитка и рабочих стенок кристаллиза 5тора. Так, при уменьшении расхода охлаждающей воды с 360 до 200 м /ч прискорости разливки 0,7 м/мин вследствие ухудшения условий теплообмена вкристаллизаторе по всей его рабочей 10поверхности температура поверхностирабочих стенок кристаллизатора, измеренная медь-константановыми термодатчиками, возрастает в районе менискас 220 до 260 С, а в среднем по рабочей поверхности кристаллизатора - на20-30 С. Температура поверхности слитка на выходе из кристаллизатора, измеренная по центру широкой грани датчиком температуры, поднялась при этом 20с 1200 до 1210 С. Изменение температуры поверхностей слитка и рабочихстенок приводит к изменению температуры шлакообразующей,смеси в зонеконтакта слитка с кристаллизатором, 25а, следовательно, и ее вязкости, Дляприменяемых в конверторном цехе шлаообразующих смесей изменение температуры шлакового расплава с 1200 до1250 С приводит к уменьшению вязкос. ти в 2 - 4 раза. При существующемтемпературном перепаде между оболочкой слитка и рабочей поверхностьюсстенок кристаллиэатора в 900 - 1200 С,имеющем место по высоте кристаллизатора в,зависимости бт условии разливки, часть шлаковой прослойки в кристаллизаторе со стороны слитка находится в расплавленном состоянии, а состороны стенок - в твердом, Изменение 10расхода охлаждающей воды приводит,таким образом, к изменению соотношения между жидкой и твердой фазой шлакообразующей смеси, что изменяет механизм трения в зоне контакта слитка с кристаллизатором, а именно соотношение между силой жидкого (гидродинамического) трения (усилием сдвига в слое расплавленной шлакообразующей смеси) и сухого трения междустенками кристаллизатора и затвердевшей шлакообразующей смеси или оболочкой слитка, При этом изменяется величина усилия вытягивания слитка изкристаллизатора, причем при уменьшении расхода воды усилие вытягиванияслитка из кристаллизатора снижается,а при увеличении - возрастает,При проведении исследований с изменением расхода воды в указанныхпределах среднее значение усилия вытягиванияпри скорости вытягивания0,7 м/мин уменьшилось с 5,5 до 4,8 тпри постоянном расходе смеси,Таким образом, изменяя расход воды на кристаллизатор, можно стабилизировать условия формирования оболочки слитка в кристаллизаторе , управляя вязкостью смеси, и таким путемусилием вытягивания слитка из кристаллизатора без изменения расходасмеси, причем при возрастании усилиярасход воды необходимо уменьшать, апри снижении увеличивать.П р и м е рНа криволинейной машине непрерывного литья заготовокразливают сталь марки ЗСП в медныйкристаплизатор длиной 1,2 м в слиткисечением 0,251,29 м со скоростьювыгягивания заготовки 0,7 м/мин. Усилие вытягивания слитка из кристаллизатора для данной скорости разливкисоставляет 4 т, что соответствует заданному значению по условиям разливки. Расход шлакообраэующей смеси намениск жидкого металла типа К 22 составляет 0,8 кт/Т, На эадатчике минимального расхода воды на кристаллизатор установлено значение 200 мз /чдля данного типоразмера сляба и марки талл,Б акай-то момент времени усилиевытягивания слитка из кристаллиэатора вследствие изменения технологических условий например скорости раэ ливки и:мняется = сторону увеличения до т, превысив заданное эначе.:.че, Сигнал от да чиков 1 усилия, пропорциональный усилию в 5 т и нормированный в преобразователе 2, поступает на вход алгебраического сумматора 3. Сигнал рассогласования, пропорциональный разности усилий вытягивания 4 - 5 т, поступает с выхода этого сумматора через ключ 5 на вход серводвигателя 6, который воздействует на регулирующий вентиль 7 в направлении уменьшения расхода воды на кристаллизатор до 250 и-/ч, При этом изменяются условия теплообмена в зонеконтакта слитка с кристаллизатором, что приводит к изменению эксплуатационных свойств смеси, а именно к уменьшению ее вязкости, и усилие вытягивания восстанавливается да 4 т, Одновременно сигнал от датчика 8, пропор11Формул а 1. Способ управления процессом непрерывной разливки металла, включаю-, щий подачу шлакообраэующей смеси на мениск жидкого металла в кристаллиэаторе, измерение усилия вытягивания слиткаиз кристаллиэатора и сравнениеего с заданным по условиям разливки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества слитка и увеличения выхода годного, регулируют расход охлаждающей воды на кристаллизатор в зависимости от усилия вытягивания, причем при возрастании усилия вытягивания выше заданного расход воды уменьшают, а при снижении ниже заданного - увеличивают,2, Устройство управления процессором непрерывной разливки металла, содержащее датчики усилия вытягивания слитка иэ кристаллиэатора, нормирующий преобразователь, эадатчик усилия вытягивания алгебраический сумматор, блок одностороннего ограничения, причем выход датчика усилия соединен с нормирующим преобразователем, выход которого соединен с первым входом алгебраического сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика усилия вытягивания, выход этого сумматора соединен с входом блока одностороннего ограничения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества слитка и увеличения выхода годного, оно снабжено серводвигателем, регулирующим вентилем, датчиком расхода охлаждающей воды на кристаллизатор, вторым алгебраическим сумматором, задатчиком минимального расхода воды на кристаллиэатор, триггером Шмидта и ключом, причем выход блока одностороннего ограничения соединен с входом серводвигателя, выход которого соецинен с регулирующим вентилем, управляющим расходом воды на кристаллизатор, выход датчика расхода охлаждающей воды соединен с первым входом второго алгебраического сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика минимального расхода воды на кристаллиэатор, выход этого сумматора соединен с входом триггера Шмидта, выход которого соединен с управляющим входом ключа, управляемый вход которого соединен с выходом первого алгебраического сумматора, а выход - с входом серводвигателя. 5 132 ООциональный текущему значению расходаводы, постоянно поступает на входвторого алгебраического сумматора, 9,сигнал рассогласования с выхода которого, пропорциональный разности заданного минимального значения в200 м /ч и текущего, поступает навход триггера Шмидта 11, удерживаяего в устойчивом положении, так какзнак входного сигнала не изменяетсядо тех пор, пока текущий расход водыне достигнет заданного минимального.При этом ключ 5 постоянно открыт.Если в процессе управления длявосстановления заданного значенияусилия вытягивания текущий расходводы на кристаллиэатор достигает значения 200 м /ч, триггер Шмидта 1 1 опрокидывается, ключ 5 закрывается, исигнал рассогласования с выхода алгебраического сумматора 3 начинаетпоступать на вход серводвигателя 6через блок 12 одностороннего ограничения. Так как выходной сигнал с блока 12 одностороннего ограничения в 25данном случае равен нулю, то вентиль7 остается в положении, дающем расход 200 мз /ч, и дальнейшего уменьшения расхода воды не происходит. 1(актолько текущее значение усилия вытя- Зогивания вследствие изменения условийразливки становится меньше заданного,например 3,8 т, сигнал рассогласования на выходе алгебраического сумма. -тора 3, пропорциональный разности4 - 3,8 т, изменяет свой знак и проходит через блок 12, увеличив расходводы до 220 м /ч, Сигнал на выходеалгебраического сумматора 9, пропорциональный разности 200-220 м /ч, Аотакже изменяет свой знак, опрокидыва. ет. триггер Шмидта 11, который, в своюочередь, воздействием на управляющийвход ключа 5 открывает его и зашунтирует тем самым блок 12 одностороннего ограничения. Сигнал рассогласования с выхода алгебраического сумматора 3 начинает поступать на вход серводвигателя 6 через ключ 5, регулируя расход воды вентилем 7 в зависимости от текущего усилия вытягивания,Предлагаемое изобретение по срав-.нению с известным стабилизирует условия формирования оболочки слитка вкристаллизаторе управление вязкостьюшлакообразующей смеси путем регулирования расхода охлаждающей воды накристаллиэатор в зависимости от усилия вытягивания,6изобретения