Устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе

1620207, яннага сигнала, а выход с входам измерительного преобразователя 12, выход которого соединен с входом регистрирующего прибора 13.В качестве термодатчиков могут5быть использованы термометры сопротивления, в качестве датчика расходаизмерительной среды - расходамер диарагменный, в качестве блоков сравнения, деления, перемножения, алгебраического сумматора, измерительного преобразователя - серийные приборы такого же функционального назначения из приборного комплекса АКЗСР,в качестве регистрирующего прибоРаприбор КСП.Как показали экспериментальныеисследования с помощью 80 медькопелевых термопар, установленных на глубину 10 и 20 мм от рабочей поверхности в стенках кристаллизатора по всейего площади, с увеличением скоростивытягивания слитка тепловой потокот слитка к рабочим стенкам линейновозрастает.При разливке стали 2 СП в слиткесечением 250 х 1290 мм увеличение скорости вытягивания с 0,3 до 0,9 м/минвызывает возрастание интегрального30теплового потока в кристаллизаторес 2,6 до 3,4 МВт, т.е. на 307. Этопроисходит в результате того, чтопри увеличении скорости вытягиваниятолщина оболочки слитка уменьшается.Оболочка меньшей толщины лучше кон 35тактирует со стенками кристаллизатора, поэтому условия передачи тепла от слитка к кристаллизатору улучшаются, Кроме того, в этом случае40уменьшается термическое сопротивление на участке расплав - поверхностьслитка,При номинальном уровне Ни металлавлияние скорости М вытягивания слит 45ка на тепловой поток О в кристаллизаторе описывается зависимостьюО =К+К Игде К 1, К - коэи)ициенты, зависящие 050ат конструктивных параметров кристаллизатора,В частности, для кристаллизатора сечением 1290 х 250 мм для различных марок стали К, = 2,4-2,5 МВт, К = = 0,95-1,05 ИВт/м/мин. Для других кристаллизатарав они определяются путем статистической обработки экспериментальных данных зависимости теплавага потока в кристаллизатаре от скорости вытягивания слитка,Средняя платность теплового потока в кристаллизатаре равна(2)где Р - периметр кристаллизатора.Тепла, воспринимаемое измерительной средой в вертикальном канале, пропорционально плотности теплового потока от слитка к рабочим стенкам1и уровню Н металла в кристаллизаторе, отсчитываемому от нижнего торца канала1 О,=К,пН где К - коэААициент пропорциональЭности, зависящий от конструкции измерительного канала.В частности, если канал имеет диаметр 10 и длину 300 мм и расположен на глубине 10 мм от рабочей поверхности стенки так, что верхний конец канала находится выше мениска металла на 50 мм, то К = 7,34 10 мФ Минимальное значение К = 3,5 х х 10 м " будет, если диаметр измерительного канала равен 5 мм. Дальнейшее уменьшение диаметра канала ведет к значительному снижению чувствительности измерительного канала и потому нецелесообразно. Увеличение диаметра измерительного канала свыше 10 мм также приводит к снижению чувствительности канала за счет возрастания влияния охлаждающих каналов кристаллизатора, между которыми расположен измерительный канал, Таким образом, поставленная цель достигается при диаметре измерительного канала 5-10 мм, Длина канала равна 300 мм и выбрана из следующих соображений. Меньшая длина не позволит охватить весь диапазон технологических изменений уровня металла, увеличение длины более 350 мм ведет к снижению чувствительности канала, так как большая его часть будет находиться ниже мениска и не будет реагировать на изменение уровня металла. В этих условиях минимальное энатение коэдхициента К = 3,5 10 м , а максимальное К =Ф,рого сигнал, равный "- -- посту+ К тт ф пает на вход измерительного преобра зователя 12. Измерительный преобразователь реализует функцию(4) где, Ссф )сф.Гс, ДТ удельная теплоемкость,плотность, расхоц инагрев среды в измерительном канаге.(3) и (4) получим Из данных С ДТс Н =К -- = -- К 1 2(5) СсРс Р Н цгде К коэффициент пропорциональности, зависящий от конструктивных параметрон кристаллизатора,измерительного канала и теплофизических параметрон измерительной среды. Устройство работает следующим образом,Сигнал от термодатчиков 1 и 2, устанонленных на входе и выходе вертикального, выполненного в стенке кри,сталлиэатора канала 3 с измерительной средой 4 поступает на входы блока 5 сравнения. На выходе этого блока формируется сигнал разности температур на входе и выходе измерительного канала. Этот сигнал поступает на вход блока б перемножения, где перемножается с сигналом, поступающим с выхода датчика 7 расхода измерительной среды, С выхода блока перемножения сигнал поступает на вход блока 8 деления. Сигнал с выхода датчика 9 скорости вытягивания слитка поступает с коэффициентом передачи, численно равным коэффициенту К, на вход алгебраического сумматора 10, где складывается с сигналом, поступающим на второй вход алгебраического сумматора от задатчика 11 постоянного сигнала с коэффициентом передачи, численно равным коэффициенту. К 1, С выхода алгебраического сумматора сигнал, равный К+ К Ч поступает на второй вход блока 8 деления, с выхода кото- . 11 вь= К Пм + ок10где Нв - значение выходного сигнала;Б - значение входного сигв)снала;як - постоянное смещение, пропорциональное уровню расположения нижнего торцаизмерительного канала;К - коэффициент пропорциональности, зависящий отконструктивных параметров кристаллизатора, измерительного канала итеплофиэических свойств 25 измерительной сФеры.На выходе измерительного преобразователя формируется сигнал, пропорциональный значению уровня металлан кристаллизаторе. Этот сигнал поступает .на входы регистрирующего прибора 13П р и м е р. На машине непрерывного литья заготовок разливают стальмарки 2 СП в мерный кристаллизатордлиной 1200 мм н слитки сечениемО,5 х 1,290 м со скоростью О,бм/мин,В стенке кристаллизатора на глубине10 мм от рабочей поверхности сделанвертикальный канал диаметром 1 О и 40длиной 300 мм, причем верхний конецканала находится выше мениска металла на 50 мм. Через канал прокачивается нода, расход которой замеряется-4датчиком и равен 4 х 10 м/с. Темпее 45ратура води на входе равна 25 С, аона выходе из канала -35 С.Сигнал, пропорциональный температуре 35 ОС от датчика 1, поступает навход блока 5, на второй его вход поступает сигнал р пропорциональный температуре 25 С от датчика 2. На выходе блока 5 сравнения формируетсясигнал, пропорциональный разноститемператур 35-25 = 10 С, которыйпоступает на вход блока 6 перемножения, где перемножается с сигналом,поступающим на его второй вход с выхода датчика 7 расхода воды в канале, пропорциональным расходу 4 хх 10"ф м Э/с. С выхода блока 6 перемножения сигнал, пропорцион;.льный произведению Г ЬТс = 410 , постуз пает на вход блока 8 деления. Сигнал, пропорциональный скорости вытя 5 гивания слитка 0,6 м/мин с выхода датчика 9, поступает с коэффициентом передачи равным К= 1 на вход алгебраического сумматора 10, на второй его вход поступает с коэффициентом передачи равным К 1 = 2,45, сигнал, пропорциональный 1 МВт от задатчика 11 постоянного сигнала. С выхода алгебраического сумматора О сигнал, пропорциональньп К( + + К И. = 3,05, поступает на второй вход блока 8 деления, на выходе которого формируется сигнал, пропорцио(:с ЬТс - 3 20 нальныи ------ = 1,31 10, коК 1+ К 2 Я торый поступает на вход измерительного преобразователя 12,где умножается на коэффициент, равный 25 оР Н я К = ------ ) 3где Сс = 4160 дж/кг, О = 1000 кг/и 30эР=3,08 м, Нн=1,1 м, К=- 7,34 10 м , поэтому К=192.Полученное значение Н = 0,25 м низмерительном преобразователе 13 увеличивается на значение высоты расположения нижнего торца канала(0,35 м).Сигнал, пропорциональный значению уровня металла в кристаллизатореН = 1,1 м, поступает на регистриРУющий прибор 13 типа КСП,Снижение уровня металла привелок уменьшению площади контакта металла с рабочей стенкой в зоне расположения вертикального измерительного 45канала. В результате тепловой поток,поступающий к измерительной среде(воде) уменьшился, следовательно,нагрев воды снизился. Температураводы на выходе из канала стала равной 30 С, Соответственно сигнална выходе блока 5 сравнения уменьшился и стал пропорционален 30-25=5 С,Этот сигнал поступил на нход блока 6перемножения, где перемножился с неизменным сигналом датчика расхода,и стал пропорционален произведениюГ Т= 21(Г . Этот сигнал поступилня вход блока 8 деления, где поделился на неизменившийся сигнал с алгебраического сумматора 10 и стал проС ЬТ -э порционален - , --- , -- = 0,65.10 К + КИ Этот сигнал поступил на вход измерительного преобразователя 12, где умножился на коэффициент К = 192, полученное значение в этом преобразователе увеличилось на значение высоты расположения нижнего торца канала(0,35 м). Сигнал на выходе измерительного преобразователя 12 уменьшился истал пропорционален новому значениюуровня Н = 0,975 м. Этот сигнал поступил на регистрирующий прибор 13,Преимуществом предлагаемого устройства является повышение точности инадежности измерения уровня металлапутем устранения влияния измененийусловий теплообмена между слиткоми рабочей стенкой кристаллизатора взоне расположения канала с измерительной средой, зависящих от скорости вытягивания слитка. Таким образом, применение устройства позволяетповысить точность измерения и регулирования уровня металла в кристаллизаторе, а, следовательно, повыситькачество отливаемого слитка и производительность разливки,Формула изобретенияустройство для измерения уровня металла н кристаллизаторе, содержащее термодатчики, установленные ла входе и выходе вертикального выполненного н стенке кристаллизатора канала с измерительной средой, блок сравнения, измерительный преобразователь, датчик расхода измерительной среды, блок перемножения, регистрирующий прибор, причем входы блока сравнения соединены с выходами термодатчиков, а выход - с входом , блока перемножения, второй вход которого соединен с выходов датчика расхода измерительной среды, выход измерительного преобразователя соединен с входом регистрирующего прибора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения, дополнительно введены датчик скорости вытягивания слитка, датчик постоянного сиг. - нала, алгебраический сумматор, блок деления, причем перный вход алгебраического сумматора соединен с выхо1620207 10рой нхад которого соединен с выходом блока перемножения, а выход - свходом измерительного преобразовадом датчика скорости вытягиванияслитка, второй вход - с выходом датчика постоянного сигнала, а выходс первым входом блока деления, втотеля. Составитель А.АбросимовТехред Л.Сердюкова Редактор 1 О.С рректор М.Лемчик аказ 420 Тираж Подписноебретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб., д. 4/5 ИИПИ Гос рственного комитета по 113035, Москва, Жоизводственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 10