Устройство для контроля толщины корочки слитка на выходе из кристаллизатора Советский патент 1983 года по МПК B22D11/16 

входом четвертого блока умножения и входом третьего блока умножения, выход первого блока умножения соединен с входом третьего и четвертого задаТЧиков теплофизических величин, выход четвертого задатчика теплофиэических величин соединен с входом второго сумматора, выход задатчика

постоянных сигналов соединен с входом седьмого и восьмого задатчиков теплофизических величин, выход седьмого задатчика соединен с входом второго сумматора, а выход восьмого задатчика - с входом третьего сумматора, выход задатчика постоянных сигналов соединен с входом шестого сумматора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ КОРОЧКИ СЛИТКА НА ВЫХОДЕ ИЗ КРИСТАЛЛИЗАТОРА, содержащее датчик температуры воды в кристаллизаторе, датчик уровня металла в кристаллизаторе , датчик, температуры жидкого металла, датчик скорости и измерительный прибор, отличающ ееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно .дополнительно содержит квадратор, блок деления, первый блок умножения, второй блок умножения, первый инвертор, задатчики теплофизических величин, первый сумматор, .второй сумматор, третий сумматор,. . третий блок умножения, второй инвер тор, четвертый сумматор, четвертый блок умножения, пятый сумматор, пятый блок умножения, второй блок деления, интегратор, функциональнЕлй преобразователь, шестой сумматор, причем выход датчика температуры воды в кристаллизаторе соединен с входом первого блока деления, выход которого соединен с BTOPEOI блоком умноже,ния, выход которого соединен с входом первого эадатчика теплофиэических величин, выход которою соединен с входом первого сумматора, выход которого соединен с входс 1 третьего блока умножения, выход которого соединен с пятым сумматором, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен с входом измерительного прибора, а также входом квадратора, входом первого инвертора, входом первого блока умножения, и шестого задатчика теплофизических величин ,. выход которого Ьоединен с входом четвертого сумматора и Ьгходом второго сумматора, выход четвертого 1 . сумматора соединен с входой пятого блока умножения, выход которЬго соединен с выходом первого, второго и третьего задатчиков теплофизических величин, выход датчика уровня метал ла в кристаллизаторе соединен с вхо- g дом первого блока деления и входом второго блока деления, выход которого соединен с входом фуикционального преобразователя, выход которого соединен с входом шестого сумматора, Oi выход которого соединен с входом пятого блока умножения, выход датчика температуры жидкого металла 4 соединен с входом первого-блока умСО ножения и входом пятого задатчика теплофизических величин, выход которого соединен с входом четвертого сумматора, выход квадраторасоединен с входом второго блока умножения, выход первого инвертора соединен с входом второго задатчика теплофиэических величин и входом девятого задатчика теплофизических величин, выход которого соединен с входом третьего сумматора, выход которого соединен с входом четвертого блока умножения, выход которого соединен с входом второго блока деления, выход датчика скорости соединен, с

Изобретение относится к металлур гии, а именно к непрерывной разливке металлов. Известно устройство для контроля толщины корочки слитка на выходе из кристаллизатора, содержащее электро магнитные генераторы ультразвуковых колебаний Еij. Недостатком устройства является низкая точность, связанная с наличи ем посторонних шумов, вызванных, на пример , струей металла, заливаемого в кристаллизатор, водяными струями вторичного охлаждения, вращающимися роликами и т.п. Известно устройство для контроля толщины короч1 и слитка на выходе из кристаллизатора, содержащее источник радиоактивного излучения f 2 Недостатком устройства является сложность настройки измерительнойаппаратуры, а, следовательно, низкая точность контроля. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля толщины корочки слитка на выходе- из кристаллизатора содержгицее датчики скорости вытягивания слитка, уровня металла в крис таллизаторе, теплового потока от бо ковых стенок, сумматор, инверторы, интеграторы С31« Недостатком устройства является отсутствие датчика температуры расплава, поступающего в кристаллизатор. Кроме того, устройство предполагает предварительное задание формы кривой нарастания толщины корочки по высоте кристаллизатора. Следствием этих недостатков является большая погрешность в определении толщины корочки. Для некоторого снижения величины погрешности возникает необходимость длительной настройки устройства путем подбора машинных коэффициентов и сопоставление результатов с данными, получа .емыми посредством других способов измерения толщины корочки. Однако, при этом основные недостатки устрой ства не снижаются, что связано с использованием недостаточно удачного алгоритма контроля. Цель изобретения - повышение точности контроля. Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля толщины корочки слитка на выходе из кристаллизатора, содержащее датчик температуры воды в кристаллизаторе, датчик уровня металла в кристаллизаторе, датчик температуры жидкого металла, датчик скорости и измерительный прибор, дополнительно содержит квадратор, блок деления, первый блок умножения, второй блок умножения, первый инвертор, задатчики теплофизических величин, первый сумматор, второй сумматор, третий сумматор, третий блод умножения, второй инвертор, четвертый сумматор, четвертый блок умножения, пятый сумматор, пятый блок умножения, в орой блок деления, интегратор, функциональный преобразователь, шестой сумматор, причем выход датчика температуры воды в кристаллизаторе соединен с входом первого блока деления, выход которого соединен с вторым блоком умножения, выход которого соединен с входом первого задатчика теплофизических величин, выход которого соединен с входом первого сумматора, выход которого соединен с входом третьего блока умножения, выход которого соединен с пятым сумматором, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен с входом измерительного прибора, а также входом квадратора, входом первого инвертора, входом первого блока умножения, и шестого задатчика теплофизических величин, выход которого соединен с входом четвертого сумматора .и выходом второго сумматора, выход четвертого сумматора соединен с входом пятого блока умножения, выход которого соединен с выходами первого, второго третьего задатчиков теплофизических величин, выход датчика уровня металла в кристаллизаторе соединен с входом первого блока деления и входом второго блока деления, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с входом шестого су матора, выход которого соединен с выходом пятого блока умножения, выхо датчика температуры жидкого металла соединен с входом первого блока умножения и входом пятого задатчика теплофизических величин, выход кото рого соединен с входом четвертого сумматора, выход квадратора соедине с входом второго блока умножения, выход первого инвертора соединен с входом второго задатчика теплофизических величин и входом девятого задатчика теплофизических величин, выход которого соединен с входом третьего сумматора,; выход которого соединен с входом четвертого блока умножения, выход которого соединен с входом второго блока деления, выход датчика скорости соединен с входом четвертого блока умножения и входом третьего .блока умножения, выход первого блока умножения соединен с входом третьего и четверто го задатчиков теплофизических величин, выход четвертого задатчика теп лофизических величин соединен с вхо дом второго сумматора, выход задатчика постоянных сигналов соединен с входом седьмого и восьмого задатчиков теплофизических величин, выход седьмого задатчика соединен с входом второго сумматора, а выход восьмого зощатчика - с входом треть его сумматора, выход задатчика постоянных сигналов соединен с входом .шестого сумматора. Предла;гаемое устройство реализует следующий алгоритм - + + ( + Aji; + А,) tl w(-A,A,.)V ° где W - скорость вытягивания слит ка; fe - толщина корочки слитка на выходе из кристаллизатора, лТо - нагрев воды в кристаллизаторе ; т1 - температура жидкого металла поступающего в кристал лизатор; Н - расстояние от зеркала мета ла до нижнего торца криста лизатора} А.-А - постоянные для данного йро цесса разливки величины, в бираемые в зависимости от конструктивных и технологи ческих параметров кристалл затора, а также марки разл ваемого металла. На чертеже показана структурная схема устройства. Устройство содержит датчик 1 нагрева воды в кристаллизаторе, датчик 2 уровня металла в кристаллизаторе, датчик 3 температуры металла, поступакяцего в кристаллизатор, датчик 4 скорости вытягивания, слитка, квадратор 5, блок б деления, блок 7 перемножения, инвертор 8, блок 9 перемножения, сумматоры 10-13, блок 14 перемножения, инвертор 15, блоки 16 и 17 перемноженияj блок 18 деления, блок 19 суммирования, функциональный преобразователь 20, сумматор 21, интегратор 22, измерительный прибор 23, задатчик 24 постоянного сигнала. Устройство работает следукяцим образом. Перед началом разливки устанавливают коэффициенты Д,-А, которые зависят от теплофизических параметров разливаемого ьюталла и изменяются при изменении марки стали. В соответствии с выбранным масштабом величин на задатчике 24 постоянного сигнала выставляется уставка +1. При отсутствии разливки покааания датчиков 1-4 равны нулю. Следовательно, блок 6 деления, выполняя деление на О, перегружается и показания прибора 23 являются ложными. Выходной сигнсШ интегратора 22 приобретает при этом некоторое значение и поступает на вход квадратора 5. В процессе разливки сигнал с датчика 1 нагрева воды в кристаллизаторе поступает на вход блока б деления, где делится на значение выходного сигнала датчика 2 уровня металла. Выходной сигнал блока б деления поступает на вход блока 7 перемножения, где перемножается с выходным сигналом квадратора 5. Выходной сигнал блока 7 перемножения с коэффициентом передачи А поступает на первый вход сумматора 10. Сигнал с выходаинтегратора 22 поступает на инвертор 8, где меняет знак на противоположный. Выходной сигнал инвертора 8 поступает с коэффициентом передачи А на второй вход сумматора 10. Сигнал с датчика 3 температуры металла поступает на вход блока 9 перемножения, где перемножается с выходным сигналом интегратора 28. Выходной сигнал блока 9 перемножения поступает с коэффициентом передачи АЗ на третий вход сумматора 10, а также на первый вход сумматора 11, где складывается с постоянным сигналом, поступаишдам на .второй вход сумматора 11 с коэффици- / -feHTOM передачи А-, с выхода задатчика 24 постоянного сигнала. На выходе сумматора Ц значение суммы меняет свой знак на противоположный. С выхода сумматора 11 сйгдал поступает на первый вход суммэ тара 13, где складывается с сигнало датчика 3 температуры металла, а также с выходным сигнашом интеграто ра 22. На выходе сумматора 13 сигна суммы инвертируется. Сумматор 12 складывает сигналы, поступивший с выхода инвертора 8 с коэффициентом передачи А и поступивший с коэффициентом передачи А| выходной сигнал задатчика 24 постоянного сигнала. Инвертированный сигнал суммы с выхо да сумматора 12 поступает на вход блока 17 перемножения, где перемнож ется с выходным сигналом датчика 4 скорости вытягивания слитка. Сигнал датчика уровня металла поступает на вход блока 18 деления, где делится на значение выходного сигнала блока 17 перемножения. Выходной сигнал блока 18 деления поступает на вход функционального преобразователя 20, представляющего собой нелинейный enoKf реализующий зависимость у -ехр(х), где X - значение входного сигнала; у - значение выходного сигнала. Выходной сигнал функционального преобразователя 20 поступает на вход сумматора 21, где складывается с си налом задатчика 24 постоянного сигнала. Инвертированный сигнал суммы с выхода сумматора 21 поступает на вход блока 16 перемножения, где перемножается с выходным сигналом сумматора 13. Выходной сигнал блока 16 перемножения поступает на четвертый |вход сумматора 10. Сумматор 10 складывает сигналы, поступившие на его входы, и инвертирует знак суммы. Выходной сигнал сумматора 10 поступает на вход блока 14 перемножения, где перемножается с сигналом датчика 4 скорости вытягивания слитка. С датчики 1 нагрева воды в кристаллизаторе сигнал подается на инвертор 15, где он меняет свой знак на противоположный. С выхода инвертора 15 сигнал поступает с коэффициентом передачи вход сумматора блока 19, где складйвается с выходным сигнгшом блока 14 перемножения. Проинвертированный сигнал рассогласования входных сигналов с выхода сумматора блока 19 поступает;на вход интегратора 22, выходной сигнал которого увеличивается при наличии на входе сигнала отрицательной полярности и уменьшается, когда входной сигнал интегратора положителен. В случае, когда рассогласование входньах сигналов блока 19 суммирования отсутствует .(так как они равны по величине и противоположны по знаку), на его выходе сигнал равен «улю. Выходной сигнал интегратора 22 при этом не изменяется во времени, пропорционален толщине корочки слитка на выходе из кристаллизатора. Сигнал с выхода интегратора 22 подается на входы квадратора 5, инвертора 8, блока 9 перемножения, сумматора 13, осуществляя таким образом отрицательную обратную связь устройства контроля. Так, увеличение сигнала на выходе интегратора 22 . приводит в конечном счете к увеличению сигнала на выходе блока 14 перемножения до тех пор, пока сигнал на выходе блока 19 суммирования не уменьшится до нуля. С выхода интегратора 22 сигнал поступает на измерительный прибор 23, отградуированный непосредственно в миллиметрах. толщины корочки слитка на выходе из кристаллизатора. Предлагаемую схему можно реализовать, например, используя блоки АКЭСР. По предварительным расчетам экономический эффект от внедрения устройства составляет 100 тыс. руб.