Способ управления процессом непрерывной разливки стали и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) И 1) 63 А 1 2 П 11/1 1) 4 ПИ ОБРЕТЕНИ Н АВТОРСН ЬСТВУ узне- .А,Да СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Вологодский политехнический иститут(56) Авторское свидетельство СССРУ 197099, кл. В 22 0 11/00, 1967,Авторское свидетельство СССРУ 833368, кл, В 22 0 11/00, 1981.Авторское свидетельство СССРУ 461794, кл. В 22 0 11/14, 1975.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЬ 1 ВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к непрерывной разливке металлов и предназначено для управления процессом непрерывной разливки стали. Цель изобретения - повышение производительностиразливки и качества металла. Сущностьизобретения заключается в том, что впроцессе разливки сигнал от датчиков1 температуры охладителя на входе вкристаллизатор и выходе из него поступает на вход первого алгебраического сумматора (АС) 2, на выходе кото13 рого формируется значение перепада температуры охладителя. Это значение поступает на первый вход блока 3 умножения, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 4 расхода охладителя на кристаллизатор. С выхода блока 3 умножения значение теплового потока поступает на вход первого дифференциатора 5, на выходе которого формируется величина производной (ВП) теплового потока по времени, поступающая на первый вход блока 6 де ления. На второй вход этого блока поступает с выхода второго дифференциатора 7 ВП расхода смазки (С) по. времени, при этом на вход дифференциатора 7 значение расхода С поступает от измерителя 8 расхода С. На выходе блока 6 деления формируется ВП теплового потока по расходу С, по 28063ступающая на первый вход второго АС 9, на второй вход которого поступает от задатчика 10 заданное значение ВП, При отклонении текущего значения ВП от заданного сигнал рассогласования с выхода второго АС 9 проходит на вход серводвигателя 11, который воздействием на регулирующий вентиль 12 изменяет подачу С в направлении уменьшения отклонения. Для исключения неопределенности типа "деление на нуль" на выходе блока 6 на третий вход второго АС 9 поступает сигнал от генератора 13 треугольных импульсов, который задает изменяющийся во времени расход С, чередуя его линейное возрастание с линейным спадом и исключая таким образом равенство нулю ВП расхода С по времени 2 с.п.ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов,Целью изобретения является повышение производительности разливки и качества металла.На чертеже приведена схема устройства, предназначенного для управления процессом непрерывной разливки стали,Устройство содержит датчикитемпературы охладителя на входе и выходеиз кристаллизатора, первый алгебраический сумматор 2, блок 3 умножения,датчик 4 расхода охладителя на кристаллизатор, первый дифференциатор 5,блок 6 деления, второй дифференциатор7, измеритель 8 расхода смазки, второй алгебраический сумматор 9, задатчик 10, серводвигатель 11, регулирующий вентиль 12, генератор 13 треугольных импульсов.В качестве дифференциаторов, блокаделения, блока умножения, задатчиказначений, алгебраических сумматоровмогут быть использованы серийныеприборы того же функционального назначения из приборного комплексаЛКЭСР. В качестве датчиков температуры охладителя на входе и выходе изкристаллизатора - стандартные термо 1 О 15 метры сопротивления ТСМ. В качестве датчика расхода охладителя - измерительная диафрагма в комплекте с дифманометром типа ДМЭР,Устройство работает следующим образом.В процессе разливки сигнал от дат чиков 1 температуры охладителя на входе и выходе из кристаллизаторапоступает на входы первого алгебраического сумматора 2, на выходе которого формируется значение перепада температуры охладителя. Это значение поступает на первый вход блока 3умножения, на второй вход которогопоступает сигнал от датчика 4 расхода охладителя на кристаллизатор.На выходе блока 3 умножения формируется значение теплового потока от 20 кристаллизующегося слитка в кристаллизаторе, От этого значения в первомдифференциаторе 5 вычисляется величина производной теплового потока по времени, поступающая на первый вход блока 6 деления, на второй вход которого поступает с выхода второго дифференциатора 7 величина производной расхода смазки по времени, при этом,на вход дифференциатора 7 значение 30 расхода смазки поступает от измерителя 8 расхода смазки. На выходе бло 1:3 28063ка 6 деления формируется величина производной теппового потока по расходу смазки, поступающая на первый вход второго алгебраического сумматора 9, на второй вход которого посту 5 пает от задатчика 10 заданное значение производной. При отклонении текущего значения производной от заданного сигнал рассогласования с выхода, алгебраического сумматора 9 проходит на вход серводвигателя 11, который посредством воздействия на регулирующий вентиль 12 изменяет подачу смазки в напРавлении уменьшения отклонения. Для того, чтобы исключить неопределенность типа "деление на нуль" на выходе блока 6, на третий вход второго алгебраического сумматора 9 поступает сигнал от генератора 13 треугольных импульсов, который задает изменяющийся во времени расход смазки, чередуя линейное его возрастание с линейным спадом и исключая равенство нулю производной расхода смазки по времени.В процессе разливки шлакообразующая смесь должна смазывать стенки кристаллизатора, чтобы способствовать образованию однородной толщины оболочки слитка и равномерному отводу тепла от кристаллизатора, так как в противном случае увеличивается вероятность образования поверхностных трещин и прорывов металла под кристаллизатор, Причем шлакообразующая смесь должна обладать этим свойством при изменении скорости разливки в широком диапазоне применительно к особенностям разливки различных марок стали в кристаллизаторы различ 40 ных размеров. Влияние шлакообразующей смеси на тепловой поток в кристаллизаторе и его равномерность определяется, в основном, расходом смеси, поскольку в этом случае изменяется толщина шлаковой прослойки в зоне контакта слитка с кристаллизатором, а в пределах этой толщины соотношение между жидкой и твердой фазами шла ковой прослойки, которое определяет ее теплопроводность, Изменение толщины и теплопроводности шлаковой прослойки изменяет термнческое сопротивление зоны контакта слитка с кристаллизатором. Наиболее эффективное регу лирование интенсивности охлаждения слитка в кристаллизаторе может быть достигнуто изменением качества контакта слитка с рабочей стенкой, поскольку в зоне контакта сосредоточено свыше 707 суммарного термического сопротивления. Изменение качества контакта можно осуществить путем регулирования расходашлакообразующей смеси, Исследованияпоказали, что при изменении расходасмеси в определенных пределах измене.ние теплового потока в кристаллизаторе достигает 6-8 Е,Однако использование полученнойинформации, как функции тепловогопотока в зависимости от расхода шлакообраэующей смеси, в системе управления процессом непрерывной разливки стали невозможно, поскольку зависимость теплового потока от расходашлака не однозначна,Результаты проведенных экспериментальных исследований показаличто первая производная величина теплового потока по расходу смеси является однозначной монотонной функциейи может быть использована в целяхуправления теплообменом в кристаллизаторе. Таким образом, определяя текущую величину этой производной в процессе разливки,и сравнивая ее с заданным значением, можно осуществитьуправление интенсивностью теплоотвода в кристаллизаторе путем регулирования подачи смеси, при этом при отклонении текущего значения от заданного изменяют подачу смеси в направлении уменьшения отклонения.Следовательно, предлагаемое изобретение позволяет регулировать интенсивность теплоотвода от кристаллизующегося слитка в кристаллизаторе путем определения величины производнойтеплового потока по расходу смазки истабилизации ее около заданного значения изменением подачи смазки вкристаллизатор. Это является причинойдостигаемого положительного эффекта,а именно повьппения производительности разливки в качестве металла,П р и м е р На машине непрерывного литья заготовок разливают стальмарки ЗСП в медный кристаллизатордлиной 1200 мм в слитки, сечение0,25 х 1,29 м со скоростью вытягивания заготовки 0,7 м/мин. Расход шлакообразующей смеси типа К 22 составляет 0,6 кг/т и измеряется измерителем 8 расхода. Подача смеси регулируется вентилем 12, регулируемым сер 1, 1328063водвигателем 11 по сигналу от алгебраического сумматора 9, Средняя температура охладителя на входе в кристаллизатор, измеряемая датчиком 1 составляет 20 С, а на выходе - 28 С, Средний расход охладителя составляет 300 м /ч и измеряется датчиком ч расхода. На выходе алгебраического сумматора 2 формируется сигнал, пропорциональный разности температур (28- 10 20 дС), поступающий на первый вход блока 3 умножения, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный расходу охладителя 300 м /ч, Таким образом, на выходе блока 3 умножения 15 формируется сигнал, пропорциональный тепловому потоку в кристаллизаторе.В какой-то момент времени вследствие изменения технологических условий, например увеличения скорости 20 разливки, меняется перепад темпераотуры охладителя на 2 С, что приводит к увеличению теплового потока и пропорциональному увеличению сигнала на выходе блока 3 умножения. Приэтом изменяется величина производной теплового потока по времени опре)депяемая первым дифференциатором 5 и поступающая на первый вход блока б деления на второй вход которого по ступает значение производной расхода смазки по времени от второго дифферен циатора 7. Текущая величина производной теплового потока по расходу смазки, определенная блоком б,меняется, что приводит к появлению сигнала рассогласования на выходе второго алгебраического сумматора 9. Серводвигатель 11 посредством вращения вентиля 12 меняет подачу смеси в направлении 4 д уменьшения сигнала рассогласования.В случае, если расходшлакообразующей смеси не меняется во времени, генератор треугольных импульсов, посылая сигналы через алгебраический сумматор 9 на серводвигатель 11, вызывает колебания расхода шлакообразующей смеси, при этом производная расхода шлакообразующей смеси по времени на выходе дифференциатора 7 не равна нулю, и на выходе блока б деления нет неопределенности типа "деление на нульТехническое преимущество предлагаемого изобретения перед известными заключается в возможности регулирова ния интенсивности теплообмена в кристаллизаторе на заданном уровне без изменения скорости разливки путем управления подачей смазки, что позволяет увеличить производительность разливки и повысить качество металла.Формула изобретения 1, Способ управления процессом непрерывной разливки стали, включающийподачу смазки в кристаллизатор, измерение расхода охладителя на кристаллизатор, измерение перепада температуры охладителя в кристаллизаторе,о т л.и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения производительностиразливки и качества металла, определяют величину производной тепловогопотока в кристаллизаторе по расходусмазки, сравнивают ее с заданным эначением и при отклонении текущего значения производной от заданного значения изменяют подачу смазки в направлении уменьшения отклонения,2Устройство управления процессомнепрерывной разливки по п, 1, содержащее датчики температуры охладителяна входе и выходе из кристаллизатора,первый алгебраический сумматор, блокумножения и датчик расхода охладителя на кристаллизатор, причем выходыдатчиков температуры соединены с входами алгебраического сумматора, выходкоторого соединен с первым входомблока умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика расхода1охладителя, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения производительности разливки и качества металла, оно снабжено первым и вторымдифференциаторами, блоком деления,измерителем расхода смазки, задатчиком, серводвигателем, регулирующимвентилем и вторым алгебраическим сумматором и генератором треугольных импульсов, причем выход блока умножениясоединен с входом первого дифференциатора, выход которого соединен спервым входом блока деления второйвход которого соединен с выходом вто.рого дифференциатора, вход которогосоединен с выходом измерителя расходасмазки, выход блока деления соединенс первым входом второго алгебраического сумматора, второй вход которогосоединен с задатчиком, а выход второго алгебраического сумматора соединен с входом серводвигателя, выходкоторого соединен с входом регулирующего вентиля, кроме того, третийвход второго алгебраического сумматора соединен с генератором треугольныхимпульс ов.