Система автоматического управления дегазацией жидкой стали в струе

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (1 С 21 С 7/1 О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) (22) (46) (72) А,Ю,П ее А,В (53) (56) В 114 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ПНТ СССР 4466484/23-0226.07.8815,04.90. Бюл. У 14Б.П.Чумаков, В.П,Золотов,етунин, В.И,Сыров, Л.С.Ефремо.Сыров669.054,2 (088.8)Авторское свидетельство СССР6328, кл. С,21 С 7/10, 1983. Изобретение относится к внепеч-ной обработке стали и может быть использовано при обработке металла на установке струйного вакуумирования стали.Цель изобретения - сокращение вре" мени вакуумирования, снижение количества вредных примесей в металле.На фиг. 1 представлена блок-схема систелы; на фиг. 2 - схелеа дискового импульсного регулятора; на фиг, 3 - схема узла переключения.Система автоматического управления дегазацией жидкой стали в струе совместно с технологическим оборудованием (фиг. 1) содержит кессон 1 установки струйного вакуумирования стали, изложницу 2, крышку 2 кессона, промежуточную емкость 4, стопор 5 с трубопроводом подачи инертного газа, раэливочный ковш б, вакуумный насос(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕ 1111 Я ДЕГАЗАЦИЕй ЖИДКОЙ СТАЛИ В СТРУЕ(57) Изобретение относится к внепечной обработке. стали и может бытьиспользовано для вакуумной обработкиметалла на установках струйного вакуумирования . Цель изобретения - снижение количества вредных примесей в металле и сокращение времени вакуумирования. Существо изобретения заключается в автоматическом поиске оптимальной амплитуды и частоты подачи импульсов инертного газа в струю металла. 3 еел. 7, сужающее устройство 8, выход которого соединен с входом дифманометра 9, вторичный прибор 10, вход которого соединен с выходом дифманометра 9, а выход - с первым входом блока 11 отношения, тензодатчики 12 для измерения расхода массы металла в струе, выходы которых соединены с вхо. дами тензоусилителя 13, выходы которого соединены с входами сумматора 14, измерительный прибор 15 вход которого соединен с выходом сумматора 14, а выход - с вторым входом блока 11 отношения, экстремальный регулятор 16, вход которого соединен с выходом блока 11 отношения, а выход через раэветвление соединен с входом цифрового счетчика 17 импульсов и тре мя первыми входами тиристорнык контак торов 18 - 20, выход циФрового счетчика 17 импульсов через разветвлениесоединен с входами групповых дешифраторов 21 - 23, операционные усилители 24 - 26, входы которых соединены с выходами групповых дешифраторов 21 - 23, а входы соответствен-.но соединены с вторыми входами тиристорных контакторов 18 - 20, выход первого тиристорнаго контактора 18 соединен с входом исполнительного 10 механизма 27, выход которого соединен.с входом регулировочного вентиля 28, установленного на трубопроводе подачи инертного газа, выход второго тиристорного контактора 19 соединен 15 ,с исполнительным механизмом 29, выход которого соединен с входом регулятора 30 напряжения, приводной двигатель 31, вход которого соединен с выходом регулятора ЗО напряжения, а 20 выход - с входом дискового импульсного регулятора 32, который установлен на трубопроводе подачи инертного .газа, выход третьего тиристорного :контактора 20 соединен с входом ис 25 полнительного механизма 33, выход которого соединен с входом устройства 34 перемещения стопора, осуществляющего изменение расхода массы металла ,иэ разливочного ковша. 30Дисковый импульсный регулятор 32 (фиг. 2) состоит из входного и выходного штуцеров 35 корпуса 36,внутри которого установлен диск 37 с отверстием, соединенный с валом 38, для 35 подпора диска 37 с внутренней полости корпуса 36 используют подпорную пружину 39. Дисковый импульсный регулятор 32 работает следующим образом.Через входной штуцер 35 инертный гаэ поступает во внутреннюю полость корпуса 36. В последнем находится диск 37 с отверстием, кеторый вращается через вал 38, При совпадении отверстия диска с отверстием выходного штуцера порция инертного газа поступает на выход. Чем быстрее вращается диск во внутренней полости крана, тем чаще выбрасываются порции инертного газа, т.е. регулируется частота порций инертного газа, в то же время чем больше давление в полости крана, тем больше порция инертного газа по объему, таким образом регулируется ампли 55 туда порции инертного газа. Приводной двигатель является двигателем постоянного тока с независимым возбуждением, вал которого соединен с валом для вращения диска дискового регулятора 32 импульсов. Скорость вращения приводного двигателя 31 определяется формулой1) в - В.а 1 рфС Фгде и - число оборотов;К - внутреннее сопротивление. якоРЯ 11 - ток якоря;С - постоянная двигателя;У - магнитный поток,1 Б - напряжение на зажимах якоряСкорость вращения вала приводногодвигателя 31 и соответственно скорость вращения диска импульсного регулятора 32 производится путем изменения напряжения Цр на зажимах якоря.В свою очередь напряжение У регулируется регулятором 30 напряжения, который является автотрансформатором сблоком выпрямления. Регулировка напряжения осуществляется исполнительным механизмом 29, который перемеща". ет скользящий контакт автотрансформатора,Схема узла переключения (Фиг. 3)содержит цифровой счетчик 17 импульсов, выполненный на триггерах ТТ,ТТ, ТТ, ТТ и ТТ, групповые дешифраторы 21 - 23, каждый из которых выполнен из пяти дешифраторов, входыи один выход которых соединены параллельно (тогда при последовательнойподаче пяти сигналов в двоичном кодена вход группового дешифратора на еговыходе все время будет один и тот жесигнал), операционные усилители 4 -26, предназначенные для усиления сигналов с выходов групповых дешифраторов, контакторные тиристоры 18 - 20,которые открыты при подаче на их управляющие электроды сигнала с операционных усилителей и закрыты, когдасигналы с управляющих электродов сняты.Узел переключения работает следующим образом,При включении системы автоматического управления с блока 11 отношениясигнал приходит на экстремальный регулятор 16. На выходе последнего возникает сигнал с. положительной полярностью на включение одного из трех исполнительньй механизмов 27, 29 и 33,но все три тиристорных контактора за 515571крыты. В то же время сигнал с экстремального регулятора 16 поступает навход цифрового счетчика 17 импульсов,на выходе которого возникает сигнал5в двоичном коде вида 00001. Этот сигнал приходит на входы всех трех групповых дешифратаров 21 - 23, но только на выходе одного группового дешифратора 21 появляется сигнал, которь Опосле усиленияоперационным усилите-.лем 24 поступает на управляющий электрод тиристорнога коцтактора 18 и открывает его. На исполнительный механизм 27 приходит сигнал на его включение и открытие регулироночного вентиля 28. Экстермальцый регулятор 16,определив максимум, начинает выполнять колебания. Первый возврат даетноль, повторное нарастание дает новый импульс и на выходе цифровогоГсчетчика 17 импульсов возникает сигнал в виде 00010. Этот сигнал воспринимает опять только групповой дешифратор 21 и на его выходе опять есть 25 сигнал.Экстремальный регулятор 16 совершает новый цикл колебаний. На выходе цифрового счетчика 17 импульсоввозникает сигнал 00011, На выходегруппового дешифратора 21 сигнал есть,Выходной сигнал ца групповом дешифраторе 21 илеется и тогда, когда навыходе цифровага счетчика 17 сигналвида 00 100 и 00 101. Экстремальный регулятор 16 осуществляет колебания .35 При поступлении ца вход цифровогосчетчика импульсов следующего сигн,":- Ф ла с экстремального регулятора 16 наего выходе появляется сигнал вида00110. Тогда на выходе группового дешифратора 21 сигнал исчезает, соответственно тиристорньй кацтактор 18закрывается, а ца выходе группового дешифратора 22 появляется сигнал, который через операционный усилитель25 открывает тиристорцый кантактор19, по каналу которого регулируется частота импульсов расхода инертного газа, Вновь экстремальньп регулятор 16 осуществляет колебани около максимума. На выходе цифрового счетчика 17 импульсов саответстнецно возникают сигналы н двоичном коде вида 01111, 01000 01001 010 10 Групповой де шифратор 22 держит сигнал ца выходе. При появлении ца выходе цифрового счетчика 17 сигнала вида 01011, на выходе группового дешифратора 22 сиг 74 6нала нет, тиристорный контактор 9 закрыт, а на выходе группового дешиф-" ратора 23 возникает сигнал, который открывает тиристорный контактор 20, Экстремальный регулятор 16 производит колебания на максимуме по расходу массы металла.Вновь на выходе цифрового счетчика . 17 импульсов поочередно нозникаот сигналы вида 01100, 01101, 01110 и 01111, на выходе группового дешифратора 23 все время держится сигнал,Как только на выходе цифрового счетчика 17 возникает сигнал 10000, все три групповых дешифратора 21 - 23 на выходе сигнала не дают, а на выходе дешифратора ПС сигнал появляется и пройдя через операционный усилитель, приходит на вход "Сброс" цифрового счетчика 17 импульсов, на выходе последнего возникает нуль, все дешифраторы закрыты. Как только экстремальный регулятор 16 вновь выдает сигнал, все повторяется.Система автоматического управления дегазацией жидкой стали в струе работает следующим образом.Разливочньп ковш 6 с металлом устацавлинают над промежуточной емкостью 4. Стопором 5 перекрьваот отверстие в разливочном стакане промежутачцой емкости 4, включают вакуумные насосы 7, н кессане 1 создают разрежение. Оператор вручную открывает через стопор отверстие в разливочном ковше Ь и за- полняет промежуточную емкость 4. металлом до заданного уровня, Затем включают систему автоматического управления. Величина массы металла в промежуточной емкости 4 фиксируется тецзодатчиками 12, сигнал с которых, проходя через тензоусилитель 13, сумматор 14 и измерительный прибор 15, поступает на блок 11 отношения. Система управления через стопор 5 открывает полностью отверстие разливочнЬго стакана промежуточной емкости 4 и металл, прожигая алюминиевый лист, поступает в кессон 1, где установлена изложница 2. Проходя через вакуумный кессон 1, металл дегазируется, вследствие чего на диафрагме возникает сигнал, который, проходя через дифманометр 9 и втаричнь прибор 10, поступает на блок 11 отношения. На последнем производится деление сигнала с вторич"ного прибора 10 на сигнал с измерительного прибора 15, сигнал в виде частного от двух сигналов (это показатель интенсивности дегазации, т.е, расход выделившихся газов на единицу расхода жидкого металла) поступает на блок дифференцирования экстремального регулятора 16, последний включается и выдает сигнал на вход цифрово го счетчика 17 импульсов. В свою оче редь последний выдает сигнал на групповой дешифратор 21, который через операционный усилитель 24 открывает тиристорный контактор 18 и на исполнительный механизм 27 приходит сигнал с экстремального регулятора 16.Исполнительный механизм 27 через регулировочный вентиль 28 увеличивает расход инертного газа до тех пор, пока сигнал с блока 11 отношения не достигнет максимума, После этого экстремальныйрегулятор 16 выдает сигнал на уменьшение расхода инертного газа.После четырех колебаний у макси" мума отключается тиристорный контактор 18 и через групповой дешифратор 22 открывается тиристорный контакторЖ19, Включается контур, регулирующий частоту деления подаваемого инертного газа на порции. Экстремальный. регулятор 16 включает исполнительный механизм 29, который через регулятор 30 напряжения повышает напряжение на приводном двигателе 31, увеличивая таким образом скорость вращения дис 35 кового импульсного регулятора 32. В струю металла инертный газ поступает порцйями, Металл, поступающий в вакуумный кессон 1, преобразуется в газометаллическую смесь с дисперсным режимом движения. Экстремальный регулятор 16 увеличивает скорость вращения дискового импульсного регулятора 32 до тех пор, пока вследствие дробления струи металла не прекратится увеличение расхода откачиваемых газов. Как только начинается снижениерасхода откачиваемых газов, на блоке5011 отношения уменьшается сигнал, экстремальный регулятор 16 выдает сигнал на снижение частоты дроблениярасхода инертного газа,После четырех переключений экстремального регулятора 16 на выходе груп 55пового дешифратора 22 сигнал исчезает,тиристорный контактор 19 отключаетисполнительный механизм 27, но на следующем выходном сигнале с экстремального регулятора 16 на выходе группового дешифратора 23 появляется сигнал, который через операционный усилитель 26 открывает тиристорный контактор 2 Э, Включается исполнительный механизм 33 и через рычажный механизм, перемещая стопор, увеличивает расход металла иэ разливочного ковша 6 дотех пор, пока вновь сигнал с блока 11 отношения не начнет уменьшаться. Тогда экстремальный регулятор 16 выдает команду на изменение вращения исполнительного механизма 33, что в свою очередь уменьшает расход массы металла иэ разливочного ковша 6. Уменьшение расхода массы производится до тех пор, пока сигнал с блока 11 отношения не достигнет максимума и не начнет вновь уменьшаться, Тогда экстремальный регулятор 16 вновь переключится. После четырех колебаний у максимума экстремальный регулятор дает очередной импульс, цифровой счетчик 17 импульсов его воспринимает как шестнадцать в десятиричной системе или 10000 в двоичной системе и через специальный дешифратор сбрасывает числа на выходе, т.е, происходит обнуление счетчика 17 импульсов.Вновь экстремальный регулятор 16 начинает отыскивать и поддерживать максимумы по трем параметрам. Ввиду того, что по мере заполнения изложницы 2 металлом поверхность фазы газ - металл уменьшается, экстремальный регулятор 16 управляет дегазацией металла до тех пор, пока изложница 2 не заполнится металлом.Таким образом, система автоматического управления дегазацией жидкой струи стали обеспечивает максимально возможно удаление вредных примесей из расплава под вакуумом за минимальное время.При использовании системы автоматического управления дегазацией жидкой стали в струе удаление вредных примесей составляет, Х: по кислороду 27 - 28; по водороду - 29-32, по неметалличским включениям - 32-35, по сравнению с вакуумированием жидкой стали в струе без системы автоматического управления.Время отливки слитка сократилосьна 15 Е, 1557174Формула изобретения Система автоматического управления дегазацией жидкой стали в струе вклю 5 чающая тензоусилители, соединенные с выходами тензодатчиков и с входами сумматора, измерительный прибор, вход которого соединен с выходом сумматора, а выход соединен с первым входом блока отношения, диафрагму, выход которой соединен с входом дифманометра, вторичный прибор, вход которого соединен с выходом дифманометра, а выход соединен с вторым входом блока отношения, экстремальный регулятор, вход которого соединен с выходом блока отношения, первый исполнительный механизм соединен с входом регулировочного вентиля расхода инертного га О за, второй исполнительный механизм соединен с входом устройства регулирования расхода массы металла в струе, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью сокращения времени вакуумирова ния, снижения количества вредных примесей в металле, она дополнительно содержит дисковын импульсный регулятор, приводной двигатель, регулятор напряжения, третий исполнительный ме- О ханизм, цифровой счетчик импульсов, три групповых дешифратора, три опе.рационных усилителя и три тиристорных контактора, причем первый исполнительный механизм соединен с выходом первого тиристорного контактора, пер,.вый вход которого соединен с выходомэкстремального регулятора, а второйвход через операционный усилитель соединен с выходом первого групповогодешифратора, вход которого соединенс выходом цифрового счетчика импульсов, вход которого соединен с выходомэкстремального регулятора, выход дискового импульсного регулятора соеди-нен с трубопроводом подачи инертногогаза, а вход соединен с выходом приводного двигателя, выход регуляторанапряжения соединен с входом приводного двигателя, а вход соединен с выходом третьего исполнительного механизма,у которого вход соединенс выходом второго тиристорногоконтактора, первый вход которого соединен с выходом экстремального регулятора, а второй входчерез операционный усилитель соединенс выходом второго группового дешифратора, вход которого соединен с выходом цифрового счетчика импульсов, входвторого исполнительного механизма соединен с выходом третьего тиристорного контактора, первый вход которогосоединсн с выходом экстремального регулятора, а второй вход через опера"ционныц усилитель соединен с выходомтретьего группового дешифратора, входкоторого соединен с выходом цифровогосчетчика, импульсов,155 174 оставитель Е.Лбехред М. Ходанич имо Редактор М.Петрова орректор С, Шек Заказ 699 Тираж 502 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 КНТ СССР ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород Про агарина