Способ управления процессом непрерывной разливки металлов и устройство для его осуществления

(5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(22) 30.01,90 (46) 15.12.91. Бюл. М 46 (71) Вологодский политехнический институт (72) Ю.А,Калягин, С.В,Сорокин, А,Н.Шичков и Г.Н.Сокорина (53) 621.746.27 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР М 1486266, кл, В 22 О 11/16, 1988, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке. Цель - стабилизация условий формирования оболочки слитка в кристаллизаторе и увеличение выхода годного и производительности разливки. Цель достигается тем, что в процессе разливки по сигналам от датчиков 1 температуры (Т), проходящим далее через алгебраические сумматоры 2, 3,4, усилитель 5 и привод 6, производится поворот стакана в направлении уменьшения разности Т в угловых точках каждой узкой стенки. Сигналы с выходов сумматоров 8 и 9 при превыфшении разностями температур допустимого значения поступают через блок 11 на блок 12 оповещения, сигнализирующий о необходимости замены стакана. Сигнал от датчика 13 скорости поступает через преобразователь 14 на входы сумматоров 15, 16, 17, 18, нэ вторые входы которых поступают сигналы от датчиков 1. Сигналы с выходов сумматоров 15, 16, 17, 18 поступают на блок 19, сигнал на выходе которого появляется лишь при положительных выходах сигналов сумматоров 15, 16, 17,18, что происходит при одновременном понижении Т во всех замеряемых точках узких стенок ниже значений вырабатываемого преобразователем 14, В этом случае блоком 12 выдается сигнал о необходимости замены стакана. Свыходов сумматоров 25 и 26 сигналы, пропорциональные суммам температур обеих узких стенок, поступают на входы сумматора 27, с выхода которого сигнал, пропорциональ.ный разности между суммами температур, псГоходит через усилитель 28 на привод 29 перемещения стакана перпендикулярно широким стенкам в направлении уменьшения этой разности температур. 2 с,п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к металлургии, узких стенках кристэллизэтора в местах,э именно к непрерывной разливке метал- прилегающих к углам слитка на уровне палов, и является усовершенствованием из- дения струи из боковых выпускных отвервестных способа и устройства, описанных в стий стакана, гоступают соответственно нээвт,св, М 1486266. 5 входы алгебраических сумматоров 2 и 3, наЦель изобретения - стабилизация усло- выходе которых формируются сигналы, провий формирования оболочки слитка в кри- порциональные разностям температур персталлизэторе и увеличение выхода годного вой и второй узких стенок кристэллизэтора,и производительности разливки. поступающие нэ вход алгебраического сумНэ чертеже приведена схема устройст маторэ 4, на выходе которого формируетсявэ, предназначенного для осуществления управляющий сигнал нэ поворот стакэна 7способа. в направлении умножения разностей темпеУстройство содержит дэтчики 1 темпе- рэтур, поступающий на вход усилителя 5 и, рэтуры узких рабочих стенок кристэллизэ- далее - на привод 6 исполнительного мехатора, первый алгебраический сумматор 2, 15 низмэ,второй алгебраический сумматор 3, третий Кроме того, зти сигналы, пропорциоалгебраический сумматор 4, первый усили- нэльные разностям температур, с выходовтель 5, привод 6 исполнительного механиз- алгебраических сумматоров 2 и 3 поступэмэ поворота разливочного стакана 7, ют нэ первые входы алгебраических суммачетвертый алгебраический сумматор 8, пя т о р о в 8 и 9, н э в т о р ы е в х отый алгебраический сумматор 9, задэтчик д ы к о т о р ы х и о с т у и а е т с и г 10 максимально допустимого значения, нал от зэдатчикэ 10 максимально допустиблок 11 логического сложения, блок 12 опо- мого значения, В случае превышениявещения,дэтчик 13 скорости, функционэль- максимально допустимого значения сигнэный преобразователь 14, шестой 25 лырэссоглэсованиясвыходовзтихалгебраалгебраический сумматор 15, седьмой эл- ических сумматоров поступают нэ входгебрэический сумматор 16, восьмой элгеб- блока 11 логического сложения и далее - нэраический сумматор 17, девятый вход блока 12 оповещения, который даеталгебраический сумматор 18, блок 19 логи- световой или звуковой сигнал нэ смену стэческого умножения, десятый элгебрэиче кана при наличии на входе блока 11 хотя быский сумматор 20, одиннэдцатый одного сигнала рэссоглэсовэния,алгебраический сумматор 21, двенадцатый Одновременно сигнал, пропорциоэлгебраический сумматор 22, второй усили- нальный скорости разливки и вырабатыватель 23, привод 24 исполнительного меха- емый датчиком 13, постоянно поступает нэнизма перемещения разливочного стакэнэ 35 вход функционального преобразователяпараллельно широким стенкам кристэлли, в котором реализуется зксперимензатора, тринадцатый алгебраический сум- тально полученная функция Т= Я С выхоматор 25, четырнадцатый алгебраический дэ преобразователя 14 сигнал поступает нэсумматор 26, пятнадцатый алгебраический первые входы алгебраических сумматоровсумматор 27, третий усилитель 28 и привод 40 15 - 18, нэ вторые входы которых поступают29 исполнительного механизма перемеще- сигналы с датчиков 1 температуры, Сигналыния стакана перпендикулярно широким рассоглассваниясвыходовсуммэторов 15 -стенкам кристаллизэторэ, 18 поступают на вход блока 19 логическогоВ качестве датчиков температуры узких умножения и далее - на вход блока 12 опорабочих стенок кристэллизэтора могут быть 45 вещения, причем сигнал нэ входе блока 19использованы зэчеканенные в стенку хро- логического умножения появляется лишьмелькопелевые термопары, в качестве зэ- тогда, когда все выходные сигналы алгебрадатчика максимально допустимого ических сумматоров 15 - 18 положительны.значения, алгебраических сумматоров, бло- Это происходит при одновременном поников логического сложения и умножения, 50 жении температуры во всех замеряемыхусилителя функционального преобрэзовэ- точках ниже значения, вырэбэтывэемоготеля - серийные приборы такого же функ-преобразователем 14, В зтом случае блокомционэльного назначения из приборного 12 оповещения выдается сигнал о рэзрукомплекса АКЭСР. В качестве блока опове- шении донной часты стакана и необходимощения - световое табло или зуммер. В, кэ сти его замены.честве датчика скорости - тэхогенерэтор, Кроме того, сигндлы, пропорциондльУстройство работает следующим обрэ- ные температурам г:ервой узкой стенки, постоянно поступают нэ первый и второйСигналы, снимаемые с датчиков 1 тем- входы алгебраического сумматора 20, а сигперэтуры, размещенных нэ первой и второй нэлы, пропорциональные температурам5 10 15 20 25 30 35 40 45 второй узкой стенки, постоянно поступают на первый и второй входы алгебраического сумматора 21, С выходов алгебраических сумматоров 20 и 21 сигналы, пропорциональные сумме температур каждой узкой стенки, поступают на первый и второй входы алгебраического сумматора 22, на выходе которого формируется управляющий сигнал, пропорциональный разности между суммами температур каждой узкойстенки и поступающий через усилитель 23 на привод 24 исполнительного механизма перемещения стакана 7 параллельно широким стенкам кристаллизатора в направлении уменьшения указанной разности температур,При этом сигналы, пропорциональные температурам первой и второй узких стенок со стороны одной широой грани слитка, постоянно поступают на первый и второй входы алгебраического сумматора 25, а со стороны другой широкой грани слитка - кэ первый и второй входы алгебраического сумматора 26. С выходов алгебраических сумматоров 25 и 26 сигналы, пропорциональные суммам температур обеих узких стенок со стороны одной и другой широких граней слитка, поступают на первый и второй входы алгебраического сумматора 27, на выходе которого формируется управляющий сигнал, пропорциональный разности между суммами температур узких стенок со стороны одной и другой широких граней слитка, Этот сигнал поступает через усилитель 28 кэ привод 29 исполнительного механизма перемещения стакана 7 перпендикулярно шиРоким стенкам кристэллизатора в направлении уменьшения укаэанной разности температур,П р и м е р, На машине непрерывного литья заготовок разливали сталь марки ЗСП в медный кристаллизатор длиной 1200 мм в слитки сечением 0,25 1,29 м со скорастью 1 м/мик, Разливку производили через глуходокный рэзливочный стакан с боковыми отверстиями, расположенными вдоль большой аси кристаллизатора, причем стакан установлен по центру поперечного влечения кристаллизатора. Датчики 1 температуры, представляющие собой термопары медь - константан, причем медным электродом является рабочая стенка, установлены на глубине 5 мм от поверхностей, обращенных к вытягиваемому слитку, нэ узких стенках, в местах, прилегающих к углам слитка, на уровне 0,45 мм от верхней кроМки кристаллизатара и показывают температуру, равную 145 С. В этом случае на выходе алгебраических сумматоров 2 и 3 отсутствуют сигналы, пропорциональные разностям температур в местах установки термопар на каждой стенке, сумма термопар на каждой стенке одинакова (290 С) и на выходе алгебраического сумматора 22 также отсутствует сигнал рассогласования, пропорциональный разности между суммами температур нэ каждой узкой стенке, суммы температур нэ узких стенках со стороны той и другой широкой грани слитка также одинаковы (290 С) и на выходе алгебраического сумматора 27 отсутствует сигнал рассогласования, пропорциональный разности между суммами температур узких стенок со стороны одной и другой широкой грани слитка, поэтому коррекция положения стакана 7 путемего поворота и перемещения параллельно и перпендикулярно широким стенкам не производится, На задатчике 10 максимально допустимого значения установлена значение, пропорциональное разкости температур в 20 С.В какой-то момент времени, вследствие размыва выпускного отверстия, например, направленного на первую узкую стенку, в местах установки термопар на этой стенке значения температур установились 150 и 140 С и появилась раэкасть температур в 10 С, Сигнал, пропорциональный разности температур в 10 С, с выхода алгебоаического сумматора 3 прошел на вход алгебраического сумматора 4 и далее - через усилитель 5 на привод 6 исполнительного механизма, начинающего поворачивать стакан 7 в направлении уменьшения этой разности, Поворот стакана привел возникновению разности в показаниях термопар, установленных ка второй узкой стенке, что привела к появлению сигнала нэ выходе алгебраического сумматора 2, Поворот осуществляется до тех пор, пока на обеих стенках не установится равная минимальная разность показаний термопар, как только в процессе регулировэкия значения разностей температур превысили 20 С, на выходе алгебраических сумматоров 8 и 9 появился сигнал рассогласования, который через схему блоков 11 логического сложения поступил на вход блока 12 оповещения. Блок оповещения выдал световой или звуковой сигнал на замену стакана, После замены стакана управление процессом разливки осуществляется указанным спосабом, В процессе разливки сигнал, пропорциональный скорости разливки в 1 м/мик с выхода Датчика 13 скорости, пастоянно поступает ка вход функционального преобразователя 14, реализующего функцию Т = 70+ 60 У(С), т.е. для скорости 1 м/мин на выходе преобразователя 14 вырабатывается сигнал, пропорциональныйтемпературе в 130 С. Этот сигнал поступает на первые входы алгебраических сумматоров 15 - 18, на вторые входы которых поступают сигналы, пропорциональные текущей температуре от датчика 1, которые показывают в данный момент 140 и 135 С на каждой узкой стенке, Сигналы рассогласования, пропорциональные раз,ностям (130 - 140) С и (130 - 135)С, посту,пают на вход блока 19 логического ,умножения, при этом сигнал на его выходе отсутствует, так как все четыре входных сигнала отрицательны. Разность температур 140 - 135 Св углах составляет 5 С, поэтому сигнал на выходе алгебраических сумматоров 8 , и 9 также отсутствуеТ и блок 12 оповещения не сигнализирует о замене стакана. Сумма ,температур в углах на каждой узкой стенке составляет по 275 С (140 - 135)С, поэтому отсутствует сигнал рассогласования на выхо,де алгебраического сумматора 22, и перемещение стакана 7 параллельно широким Стенкам кристаллизатора также не производится, Суммы температур на первой и второй узких стенках со стороны той и другой широкой грани слитка составляют 275 С(140- 135 С), поэтому отсутствует сигнал рассогласования на выходе алгебраического сумматора 27, и перемещение стакана 7 перпендикулярно широким стенкам кристаллизатора тоже не производится.Вследствие воздействия потоков сталипроизошло разрушение дна стакана, В этом случае значения температур в замеряемых точках резко понизились и стали равны 120, 123, 128 и 125 С. На выходе алгебраических сумматоров 15 - 18 значения сигналов, пропорциональных разностям 130 - 120), (130 - 123 Ц 130 - 128), (130 - 125) С, стали положительными по знаку, следовательно, на выходе блока 19 логического умножения появился сигнал, поступивший на вход блока оповещения, Блок оповещения выдал световой или звуковой сигнал на замену стакана. После установки нового стакана по центру поперечного сечения кристаллизатора управление процессом разливки осуществляется указанным способом, Текущие значения температуры в углах каждой узкой стенки при скорости разливки 1 м/мин составляют 145 и 140 С. Сигналы, пропорциональные этим значениям, постоянно поступают на входы алгебраических сумматоров 2, 3, 15, 16, 17, 18, 20, 21, 25 и 26, Так как разность температур (145140)" С одинакова на обеих стенках, то дальнейший поворот стакана не производится, Значение разности 5"С меньше максимально допустимой, поэтому сигнал о замене стакана на блоке оповещения отсутствует. Поскольку текущие значения температуры больше вырабатываемых блоком 14, тона блоке 12 оповещения отсутствует и сигнал о разрушении донной части, Сумма тем ператур на каждой узкой стенке составляет(145-145) С, поэтому сигнал рассогласования на выходе алгебраического сумматора 22 отсутствует и перемещение стакана 7 параллельно широким стенкам кристаллиза тора не производится. Суммы температурна обеих узких стенках со стороны той и другой широкой грани слитка составляют 145 - 140)С, поэтому сигнал рассогласования на выходе алгебраического сумматора 15 27 также отсутствует и перемещение стакана 7 перпендикулярно широким стенкам кристаллизатора не производится.В какой-то момент времени, вследствиебольшего размыва выпускного отверстия, 20 например, со стороны первой узкой стенки,или некоторого смещения промежуточного ковша. в сторону этой стенки, температура в местах установки термопар в обоих углах этой стенки поднялась до 150 и 145 С соот ветственно, Сумма температур на первойузкой стенке составила 295 С, а на второй - 285 С, Так как разность температур на каждой стенке не изменилась и составляет 5 С, то поворот стакана не производится, 30 Суммы температур на первой и второй узких стенках со стороны той и другой широкой грани слитка составляют 290 С (145 + 145, 150+ 140), поэтому сигнал рассогласования на выходе алгебраического суммато ра 27 также отсутствует, и перемещениестакана 7 перпендикуляоно широким стенкам кристаллизатора не производится. На выходе алгебраического сумматора 22 появился сигнал рассогласования, пропорцио нальный разности в 10 С между суммами295 и 285 С от алгебраических сумматоров 20 и 21, Этот сигнал с выхода алгебраического сумматора 22 прошел через усилитель 23 на привод 24 исполнительного механиз ма, который произвел перемещение стакана параллельно широким стенкам кристаллизатора в сторону второй узкой стенки до достижения суммами температур на каждой узкой стенке равных значений 50 составляющих (148+ 143) С. Суммы температур на обеих узких стенках со стороны той или другой широкой грани также равны и составляют (138 - 143)С, поэтому стакан 7 перпендикулярно широким стенкам не 55 перемещается, Управление процессом разливки осуществляется указанным способом до замены стакана в случае превышения допустимой разности температур в 20 С в углах каждой узкой стенки или в случае разрушения донной части стакана, После замены стакана, установленного по центру поперечного сечения кристаллизатора, датчики 1 показывают значения температуры во всехчетырех замеряемых точках по 145 ОС, Так как они все одинаковые, то ни поворота, ни перемещения стакана параллельно или перпендикулярно широким стенкам не производится,В какой-то момент времени, вследствие большего размыва выпускных отверстий со стороны одной из широких стенок, температура в углах обеих узких стенок, прилегающих к этой широкой стенке, поднялась до 155 С, Тэк кэк разность температур на каждой узкой стенке составляет 10 С (155 - 145), что является в этой ситуации минимальным ее значением, то поворот стакана 7 не производится. Значение разности 10 С меньше максимально допустимой в 20 С, поэтому сигнал о замене стакана на блоке 12 оповещения отсутствует. Поскольку текущие значения температуры больше вырабатываемых блоком 14, то на блоке 12 оповещения отсутствует и сигнал о разрушении донной части стакана. Сумма температур на каждой узкой стенке составляет 300 С (155 + 145), поэтому сигнал рассогласования на выходе алгебраического сумматора 22 отсутствует, и перемещение стакана 7 параллельно широким стенкам кристаллизатора не производится. Сумма температур первой и второйузких стенок со стороны одной из широких граней слитка составила 290 С ,145+145), а со стороны второй широкой стенки - 310 С (155+ 155), На выходе алгебраического сумматора 27 появился сигнал рассогласования, пропорциональный разности в 20 С между суммами 310 и 290 С от алгебраических сумматоров 25 и 26. Этот сигнал с выхода алгебраического сумматора 27 прошел через усилитель 28 на привод 29 исполнительного механизма, который произвел перемещение стакана 7 перпендикулярно широким стенкам кристаллизатора в сторону первой широкой стенки до достижения суммами температур со стороны обеих широких стенок равных значений, составляющих 300 С (150 + 150).Техническое преимущество изобретения перед известными заключается в возможности стабилизации условий формования оболочки слитка путем контроля разности между суммой температур рабочих поверхностей первой и второй узких стенок кристаллизатора со стороны одной широкой грани слитка в местах, прилегающих к его углам на уровне падения струи из боковых выпускных отверстий стакана, и суммой температур рабочих поверхностей 20 25 30 35 40 45 50 55 первой и второй узких стенок кристаллизатора со стороны другой широкой грани слитка в тех же местах и на том же уровне и перемещения стакана перпендикулярно широким стенкам кристаллизатора в направлении уменьшения указанной разности,Формула изобретения 1, Способ управления процессом непрерывной разливки металлов по авт,св, М 1486266, о т л и ч а ю щ и йс ятем, что, с целью стабилизации условий формирова,ния оболочки слитка в кристаллизаторе и увеличения выхода годного и производительности разливки, дополнительно определяют разность между суммой температур рабочих поверхностей первой и второй узких стенок кристаллизатора со стороны одной широкой грани слитка в местах, прилегающих к его углам на уровне падения струи из боковых выпускных отверстий стакана, и суммой температур рабочих поверхностей первой и второй узких стенок кристэллизаторэ со стороны другой широкой грани слитка с тех же местах и на том же уровне, и по величине этой разности перемещают стакан перпендикулярно широким стенкам кристаллизатора в направлении уменьшения указанной разности температур,2. Устройство управления процессом непоерывной разливки металлов по эвт.св, М 1486266, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью стабилизации условий формирования оболочки слитка в кристаллизаторе и увеличения выхода годного и производительности разливки, оно дополнительно содержит тринадцатый, четырнадцатый и пятнадцатый алгебраические сумматоры, третий усилитель и привод исполнительного механизма перемещения стакана перпендикулярно к широким стенкам кристаллизатора, причем входы тринадцатого алгебраического сумматора соединены с выхсдами датчиков температуры первой и второй узких стенок кристаллизатора со стороны одной широкой грани слитка, входы четырнадцатого алгебраического сумматора соединены с выходами датчиков температуры первой и второй узких стенок кристаллизатора со стороны другой широкой грани слитка, а выходы тринадцатого и четырнадцатого алгебраических сумматоров соединены с входами пятнадцатого алгебраического сумматора, выход которого соединен с входом третьего усилителя, выход которого соединен с приводом исполнительного механизма перемещения стакана перпендикулярно рабочим стенкам коисталлизатора.