Устройство для измерения толщины затвердевшей оболочки непрерывного слитка

Сотоэ СоветскихСоциалистическихРесттубттик Оп ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М, Кл, . В 22 0 11/16 Гееударстекиный комитет ео делан нзооретеннй н открытийДата опубликования описания 07.03,82. 1А. Г.Абиев, В.11.Локтионов, А.М,Мелик-Шахназар 6 в,гА.С.Оганесов, В.А.Решетников и В,А.Зиновьев"(72) Авторы изобретения пецкий филиал Центрального проектно-конс орскогоро по системам автоматизации производства и Липецкий"- . - ,политехнический институт 1)Заявители 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫЗАТВЕРДЕВШЕЙ ОБОЛОЧКИ НЕПРЕРЫВНОГОСЛИТКА относится к черноинкретнее непрерывному л Изобретениеметаллургии, коитью слитка.Известно устройство для измерения толщины затвердевшей оболочки непрерывного слитка в зоне вторичного охлаждения машины непрерывного литья, основанное на использовании ультразвуковых колебаний, радиоактивных излучений и измерении электропроводимости затвердевшей оболочки 11. Вследствие наличия на поверхности слитка слоев окалины и водяного пара толщина и теплофиэические параметры которых изменяются в процессе литья, а также вследствие конструктивной сложности размещения преобразователей непосредственно у слитка, извест ным устройствам свойственны значительные погрешности измерения толщины затвердевшей оболочки слитка.Известно также устройство для определения толщины затвердевшей оболочки непрерывного слитка, основанное на методах численного решения с помощью ЭВМ дифференциального уравнения теплопроводности 23 Время численного решения дифференциального уравнения теплопроводности на ЭВМ зависит от примененной разностной схемы и значения допустимой погрешности определения толщины. Например,. при допустимой погрешности 1,57. для слитка толщиной 250 мм при длине зоны вторичного охлаждения 20 м количество узлов в сетке сос" тавит (0,30,5) 10 , что приведет к значительному запаздыванию во времени результатов расчета и вследствие этого - большим динамическим погрешностям измерения в реальных усло" виях литья.Наиболее близким по технической сущности является устройство для автоматизированного управления машиной непрерывного литья заготовок, содержащее измерители скорости вытягивания слитка, температуры металла в проточности измерения и определяетсяэкономически целосообразной погрешФностью измерения толщины. В зависимости от значения К кривая, аппроксимирующая точную зависимость изменения во времени (по длине 380) толщины затвердевшей оболочки слитка,может быть расположена под ней (прималом Й) и над ней (при большом Й).50,При значениях М равных 4-8 опреФ Эделенных расчетами, аппроксимирующая кривая накладывается на кривуюточной зависимости, незначительновыступая за ее пределы. При этомотклонение от точной завиеимости не55 .превышаЕт 2-4%.В процессе литья по измереннымзначениям температуры жидкого металла, поверхности слитка, температуры Э 9103межуточной емкости и температуры поверхности сли ка иа входе в секцию,расходомеры охлаждающей воды на каждую секцию, сигналы которых используются для регулирования расхода во 5ды по секциям зоны вторичного охлаждения,Недостатком этого устройства является отсутствие информации о толщине затвердевшей оболочки слитка подлине зоны вторичного охлаждения.Целью изобретения является повышение быстродействия и точности измерения.Указанная цель достигается тем,что устройство для измерения толщины затвердевшей оболочки непрерывного слитка на выходе секции зоны вторичного охлаждения, содержащее расходомер охлаждающей воды на предыдущую20и данную секции, измеритель скоростивытягивания слитка, температуры жидкого металла и температуры поверхностислитка на входе в секцию, дополнительно снабжено измерителем температурыохлаждающей воды на сливе, блокомзадатчиков теплофизических параметров металла, охлаждающей воды и геометрических размеров слитка, блокомвычисления коэффициентов дифферен 30циального уравнения, блоком решениядифференциального уравнения, блокомпамяти и генератором импульсов,блоком и арифметическим устройством,ключом, измерителем температуры поверхности слитка на входе в секцию.На Фиг. 1, 2, 3 показана схемаустройства для измерения толщинызатвердевшей оболочки непрерывногослитка.40Из промежуточного ковша 1 жидкаясталь поступает в кристаллизатор 2,откуда тянущая клеть 3 вытягиваетзатвердевающий непрерывный слиток4 в зону вторичного охлаждения, содержащую несколько секций, объединенных в группы Форсунок 5. Устройство содержит расходомер 6, термометр 7, измеритель 8 температуры.поверхности слитка на входе в секцию, измеритель 9 температуры жидкой стали, измеритель 10 скоростивытягивания слитка, генератор Иимпульсов, термометр 12 для измерения.температуры воды на сливе, вы-.числительный блок 13 коэффициентовдифференциального уравнения, блок14 задатчиков теплофизических параметров металла и охлаждакицей воды и 36 4геометрических размеров слитка, арифметическое устройство 15 решениядифференциального уравнения, блок 16памяти, ключ 17, выход 18 устройства,сумматоры 19, 20 с регулируемыми коэффициентами суммирования входных величин, блок вычитапия 21, блок умножения 22, блок деления 23, блок 24 регулируемого коэффициента передачи,интегратор 25, логическая схема И 26,блок вычисления экспоненты 27, ключ 28.Устройство работает следующим образом.Перед началом литья на блоке 14 зазадатчиков устанавливают значениятеплофизических параметров металла,воды и геометрических размеров слитка(ширина и толщина). После начала литья, когда из зоны действия измерителя 8 температуры поверхности слиткавыйдет затравка и войдет слиток,ключ 17 открывает доступ импульсамгенератора 1 к вычислительномублоку 13,Генератор 11 в процессе литья выда- .ет импульсы через интервалы времени,соответствук 1 цие прохождению черезтянущую клеть 3 (а следовательно,и череЗ зону действия измерителя 18 температуры поверхности слитка)элементов длиной Ь 1 секции слитка.Длина д 2 зависит от режима литьяи может быть рассчитана по формуле И = - , (11 ц где . - длина секции зоны вторичного охлаждения; Й - целое число. Величина М зависит от требуемой7 91 ного уравнения, другой вход которого соединен с выходом блока памяти, выход измерителя скорости соединен с входом генератора импульсов, выход генератора импульсов соединен .с ключом, а выход ключа соединен с блоком вычисления коэффициентов.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления коэффициентов дифференциального уравнения содержит блоки умножения, блоки деления, блоки суммирования, блоки вычитания, блок интегрирования, блок И, блок регулируемого коэффициента передачи, причем выход первого блока умножения соединен с входом второго блока умножения, выход которого соединен с входом первого блока деления, выход которого соединен с входом второго блока деления и входом пятого блока умножения, выход первого сумматора соединен с входом четверто" го блока деления, выход которого соединен с входом пятого блока умножения, выход которого соединен с входом блока регулируемого коэффициента передачи, выход которого соединен с входом пятого блока деления, выход которого соединен с входом шестого блока умножения, выход второго сумматора соединен с входом третьего блока деления, выход которого соединен с входом третьего блока умножения,. выход которого соединен с входом четвертого блока умножения и пятого блока деления, выход первого блока вычитания соединен с входом шестого блока умножения, выход седьмого блока умножения соединен с входом четвертого блока деления, выход третьего блока вычитаниясоединен с 0336 8входом девятого блока умноженияВвыход которого соединен с входом десятого блока умножения, выход которого соединен с входом шестогоблока деления, выход которого соединен с входом блока регулируемогокоэффициента передачи, выход второго блока вычитания соединен с входомвосьмого блока умножения, выход ко 1 О торого соединен с входом шестого блока деления, выход блока интегрирования соединен с входом блока И, выходкоторого соединен с входом блока интегрирования.15 3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, блок решения дифференциального уравнениясодержит блок вычисления экспоненты, блок умножения интегратор и20 ключи, причем вход блока вычисленияэкспоненты соединен с входом второгоключа, выход блока вычисления экспоненты соединен с входомтретьего ключа, выход которого соединен с входом2 з блока умножения, другой вход к оторого соединен с входом блока умножения,другой вход которого соединен с входом первого ключа, вход третьегоключа соединен с входами первого и36 второго ключа и входом интегратора.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Краснов Б,И. Оптимальное управление режимами непрерывной разливки стали", М "Металлургия", 1975,с, 183-198, с. 253-264,2. Краснов Б.И Грабарь П.П.,Свердлова Н.Ю. "Задача оптимальноготеплообмена в зоне вторичного охлажщ дения слябовых УНРС, сб. Автоматизация "Металлургического производства", 1 Ф 2, М., "Металлургия", 974,с. 89-95.. 9 0336 Ою блока задитюимо 8 ФЦ Ао Оа- нишлиэльщ сир Составитель Г.ДеминРедактор Н.Аристова Техред Е.Харитончик Корректор Л.Бокш аказ тент". г. Ужгород, ул. Проектная ал ППП 961/10 ВНИИ по 130