Способ управления непрерывной разливкой металла

.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРАЗЛИВКОЙ МЕТАЛЛА(57) Изобретение относится ки цветной металлургии и можеиспользовано при литье металлэлектромагнитном поле. Целью ститут 88.8)ССР72 977.ЗНОЙ ерноибытьв взобреГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСНОМУ СВИ тения является повышение. точности поддержания заданного размера слит" ка. Поставленная цель достигается тем,что в способе управления непрерывной разливкой металла в электромагнитном поле, включающем воздействие электромагнитного поля высокой и низкой частоты, которое создают расстройкой и последующей подстройкой в резо 4 нанс колебательного контура электромагнитного кристаллизатора путем изменения частоты электрических колебаний напряжения, питающего электромагнитный кристаллизатор, время расстройки контура изменяют пропорционально отклонению резонансной частоЖ ты от заданного значения, определяющего размер слитка. 3 ил, 1447553Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано при литье металлов в электромагнитном поле.5На фиг. 1 приведена функциональная схема системы управления процессом литья, реализующей способ; на фиг, 2 - частотные характеристики колебательного контура электромагнит ного кристаллизатора (ЗМК) для заданного (кривая А) и увеличенного (кривая Б) размера слитка; на фиг. 3 - энергетические характеристики колебательного контура ЗМК при изменении 15 размера слитка и управлении им по способу. Способ основан на следующем.Размер слитка определяется условиями равновесия гидростатического давления столба жидкого металла и электродинамического давления электромагнитного поля на этом столбе.25 При изменении величины подачи жидкого металла в кристаллизатор меняетсягидростатическое давление столба и поперечный разрез отливаемого слитка Изменение поперечного размера жидкого металла, находящегося в индукторе ЗМК, приводит к изменению его индуктивности и изменению частотных свойств, в частности резонансной частоты колебательного контура ЭМК (фиг. 2, кривая Б), т.е. уход резо нансной частоты от заданной может служить мерилом изменения размеров слитка. Электродинамическое давление," уравновешивающее гидростатическое, зависит от мощности подаваемой в ко лебательный контур ЭМК, которая в свою очередь, зависит от частоты тока, подводимого к контуру (фиг.2). Поэтому на резонансной частоте в контуре выделяется максимальная мощ ность, а на любой другой частоте меньшая. Средняя мощность, подаваемая в контур за время подстройки в резонанс и последующей расстройки, определяется длительностью этих фаз 50периода (фиг,3).вах ре Рюм расстРрерасс т55где Р - максимальная мощность вщахколебательном контуре ЭМК;Р,. - минимальная мощность в1 Мщколебательном контуре ЗМК; С - время подачи максимальноймощности- длительность расстройки.Таким образом, изменяя длительность расстройки, или скважность подачи максимальной мощности в колебательный контур электромагнитного кристаллизатора, можно изменять среднюю мощность Р , а следовательно, размер слитка, Время Т = Сре + + расст зависит от инерционности жидкого металла и должно быть значительно меньше постоянной времени слитка, измеряемой в секундах, чтобы размер слитка значительно не изменился за время "ре) или "расстОтливаемый слиток 1 находится в электромагнитном поле индуктора 2, который через понижающий трансформатор 3 подключен параллельно компенсирующему конденсатору 4, образуя нагрузочный колебательный контур, к которому подключен частотно-регулируемый преобразователь 5 частоты. В емкостную и индуктивную ветви параллельного колебательного контура включены трансформаторы В и 7 тока, соединенные через пиковые детекторы 8 и 9 с входом усилителя 10, выход которого связан с входом интегратора 11 и выходом ключа 12, вход которого соединен с выходом генератора 13 с управляемой скважностью импульсов и входом ключа 14, Выход интегратора 11 подан на резистор 15 делителя напряжения (резисторы 15 и 16), параллельно которому подключен ключ 14, и на вход усилителя 17 разности, выход которого соединен с входом генератора 13, а второй вывод резистора 15 соединен с резистором 16 и преобразователем 18 напряжение-частота. Выход преобразователя 18 подан на управляющий вход преобразователя 5 .частоты. Опорное напряжение Н , определяющее заданный размер слитка, подано на один из входов усилителя 17 разности.При номинальном режиме работы, если размер слитка Й равен заданному Й , частота преобразователя 5 равна резонансной частоте Г параллельного контура и токи индуктивной и емкостной ветвей равны. Напряжения, снимаемые с пиковых детекторов 8 и 9, также равны. Напряжение на выходе усилителя 10 равно нулю, а выходное наЭ4475 пряжение интегратора 11 равно но модулю напряжению уставки, поэтому на выходе усилителя 17 разности напряжение отсутствует и скважность им. -б пульсов генератора 13 равна двум, т.е. ключ 12 отключает выход усилителя 10 на полпериода Т генератора 13, а ключ 14 на полпериода отключает резистор 15, преобразователь 18 0 напряжение-частота полпериода работает на резонансной частоте Г , а полпериода - на пониженной Ещ. Следовательно, средняя мощность, вЫделяемая в контуре, равна Рчто опре б деляет заданный размер слитка Й (фиг.2, кривая А, фиг.,3)При возмущении, обусловленном отклонением размера слитка 1, например, при его увеличении Ий) в резуль тате перелива металла в кристаллиэаторв, увеличивается количество жидкого металла в индукторе, что ведет к уменьшению его индуктивности и увеличению частоты резонанса нагрузоч ного колебательного контура. В этом случае вид частотной характеристики резонансного контура электромагнитного кристаллизатора соответствует кривой Б, которая смещена относитель- ЗО но кривой А по частоте на величину Е (фиг. 2). , Ток в индуктивной ветви превьппает ток емкостной колебательного контура. Напряжение, снимаемое с детектора 9, превышает напряжение детектора 8. Разность этих напряжений, усиленная усилителем 10, поступает на интегратор 11, напряжение на выходе которого увеличивается, увеличивается частота преобразователя .4 О 18 и соответственно преобразователя 5, подстраиваясь в резонанс.Так как напряжение на интеграторе 11 повышается и превьппает Н , на выходе усилителя 1 Появляется напряжение, пропорцио б нальное разности Б -Н , которое меняет скважность импульсов генератора 13, соответственно, меняется времявключения ключей 12 и 14, увеличивается время работы преобразователя 5 б 0 на резонансной частоте и уменьшается время работы на пониженной частоте. 534Средняя за период мощность Р увеличивается, увеличивая обжимающее усилие поля, и диаметр слитка возвращается к исходному Й , так как только при этом сигнал с интегратора 11 равен напряжению уставки 9 и на выходе усилителя 17 сигнал отсутству ет, т.в. система приходит в исходное состояние.Величину требуемого размера слитка Й задают напряжением уставки 0 усилителя 17 перед началом разливки металла.В системе управления непрерывной разливкой металла в качестве преобразователя 5 используется полупроводниковый преобразователь частоты серии ППЧ-2,4. В качестве элементов схемы регулирования применяются серийно выпускаемые микросхемы и приборы. Усилитель 10, интегратор 11 и усилитель 17 выполнены на базе микросхемы К 140 УД 6, преобразователь 18 - на микросхеме К 110 ВПП 1, генератор 13 - КР 1006 ВИ 1, ключи 12 и 14 - на основе полевых транзисторов КП 310 А (Б).Способ управления непрерывной разливкой металла, опробованный на макете индуктивно-тиристорного комплекса литья металлов в электромагнитный кристаллизатор, характеризуется повьппенной на 5-77. точностью поддержания заданных размеров слитка по сравнению с прототипом. Формула изобретенияСпособ управления непрерывной разливкой металла, включающий определение резонансной частоты нагрузочного контура и воздействие электромагнитных колебаний на нагрузочный контур путем изменения их частоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности поддержания заданного размера слитка, изменя" ют среднюю мощность, снимаемую с нагрузочного контура, пропорционально отклонению резонансной частоты на,грузочного контура от заданной изменением соотношения времени работы контура в резонансе и вне его.1447553 6 м ФФГ.,УСоставитель А.Абросимоведактор Л.Пчолинская Техред Л. СердюковаКорректор Л.Пилип енк Заказ 6787/13ВНИИПИ Государственного к при113035, М Тираж 741 Подписное омитета по изобретениям и открытиям осква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,роектн