Способ управления процессом непрерывной разливки металла и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК B22D11/16 

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов.

Целью изобретения является повышение качества слитка и увеличение выхода годного.

На чертеже приведена схема устройства для реализации предлагаемого способао

Устройство содержит датчики 1 уси- fO лия вытягивания уменьшается до заданного минимального значения, триггер Шмидта 11 опрокидывается, ключ 5 закрывается, и сигнал рассогласования с выхода алгебраического сумматора 3 начинает . поступать на вход серводвигателя 6 через блок 12 одностороннего ограничения. Так как на выходе Алгебраического сумматора 3 выходной сигнал меньше нуля, то на выходе блолия вытягивания слитка из кристаллизатора, включенные навстречу друг другу, нормирующий преобразователь 2, первый алгебраический сумматор 3, задатчик 4 усилия вытягивания, ключ )5 5,серводвигатель 6, регулирующий вентиль 7, датчик 8 расхода охлаждающей воды на кристаллизатор, второй алгебраический.сумматор 9, задатчик 10 минимального расхода воды на крис- 20 ка 12 одностороннего ограничения сиг- таллизатор, триггер Шмидта 11, блок нал равен нулю, и дальнейшего умень- 12 одностороннего ограничения. В качестве датчиков усилия могут быть использованы серийные силоизмеритель- ные датчики ДСТБ, в качестве датчика 25 расхода охлаждающей воды - измерительная диафрагма в комплекте с диф- манометром типа ДМЭР. В качестве нормирующего Преобразователя, задатчи- ков значений, алгебраических суммато- 30 этом сигнал разности на выходе алгеб- ров - серийные приборы такого . же раического сумматора 9 изменяет свой

знак и опрокидывает триггер Шмидта 11, выходной сигнал которого воздействует на управляющий вход ключа 5, от- 35 крывая его и шунтируя таким образом блок 12 одностороннего ограничения. Сигнал с выхода алгебраического сумматора 3 поступает на вход серводвигателя 6 через ключ 5, регулируя рас- 40 ход воды вентилем 7.

Стабильность значения усилия вытягивания слитка характеризует стабильность условий формирования оболочки в кристаллизаторе. Увеличение усилия

шения расхода воды при увеличении , усилия вытягивания не происходит. При уменьшении текущего усилия вытягивания ниже заданного вследствие изменения условий разливки сигнал на выходе алгебраического сумматора 3 изменяет свой знак и, проходя через блок 12, увеличивает расход воды.При

функционального назначения из приборного комплекЬа АКЭСР.

Блок одностороннего ограничения реализует функцию

Кх, при X О 1 У

о, при X О,

и также применяется в составе комплекса АКЭСР - блок БИП.

Устройство работает следующим образом

Сигнал от датчиков 1 усилия, нормирующий в преобразователе 2, прохо- 45 вытягивания слитка показьшает на уве-

дит на вход первого алгебраического сумматора 3, на выходе которого формируется разность заданного по условиям разливки от задатчика А и текущего значения усилия вытягивания. Да- 50 возможны разрывы оболочки в кристал- лее сигнал проходит через ключ 5 на лизаторе, приводящие к прорывам ме- вход серводвигателя 6, управляющего работой вентиля 7, регулирующего поталла под кристаллизатор или к возникновению трещин на поверхности слитка.

дачу воды на кристаллизатор, уменьшая ее расход в случае, когда усилие вытягивания вьш1е заданного, и увеличивая в противном случае. Расход воды измеряется датчиком 8, сигнал от которого поступает на вход второго алгебраического сумматора 9, на вьпсоде которого формируется разность заданного минимального от задатчика 10 и текущего расхода воды на охлаждение кристаллизатора. Эта разность поступает на вход триггера Шмидта 11, с вьпсода которого сигнал проходит на управляйзщий вход ключа 5. В случае, если расход воды при увеличении усиного минимального значения, триггер Шмидта 11 опрокидывается, ключ 5 закрывается, и сигнал рассогласования с выхода алгебраического сумматора 3 начинает . поступать на вход серводвигателя 6 через блок 12 одностороннего ограничения. Так как на выходе Алгебраического сумматора 3 выходной сигнал меньше нуля, то на выходе блока 12 одностороннего ограничения сиг- нал равен нулю, и дальнейшего умень- этом сигнал разности на выходе алгеб- раического сумматора 9 изменяет свой

ка 12 одностороннего ограничения сиг- нал равен нулю, и дальнейшего умень- этом сигнал разности на выходе алгеб- раического сумматора 9 изменяет свой

шения расхода воды при увеличении , усилия вытягивания не происходит. При уменьшении текущего усилия вытягивания ниже заданного вследствие изменения условий разливки сигнал на выходе алгебраического сумматора 3 изменяет свой знак и, проходя через блок 12, увеличивает расход воды.При

личение трения между стенками кристаллизатора и заготовкой, что ведет к возникновению значительных напряжений в оболочке слитка. В результате

50 возможны разрывы оболочки в кристал- лизаторе, приводящие к прорывам ме-

талла под кристаллизатор или к возникновению трещин на поверхности слитка.

55 Экспериментальные исследования показали, что изменение расхода охлаждающей воды на кристаллизатор приводит к изменению усилия вытягивания слитка из кристаллизатора, что может

быть объяснено изменением вязкости шлакообразующей смеси в зоне контакта слитка с кристаллизатором вследствие изменения температуры поверхностей слитка и рабочих стенок кристаллиза- тора. Так, при уменьшении расхода охлаждающей воды с 360 до 200 при скорости разливки 0,7 м/мин вследствие ухудшения условий теплообмена в кристаллизаторе по всей его рабочей поверхности температура поверхности рабочих стенок кристаллизатора, измеренная медь-константановыми термодатчиками, возрастает в районе мениска с 220 до , а в среднем по рабо- чей поверхности кристаллизатора - на 20-30 С„ Температура поверхности слитка на выходе из кристаллизатора измеренная по центру широкой грани датчиком температуры, поднялась при этом с 1200 до 1210°С. Изменение температуры поверхностей слитка и рабочих стенок приводит к изменению температуры .шлакообразующей смеси в зоне контакта слитка с кристаллизатором, а, следовательно, и ее вязкости. Для применяемых в конверторном цехе шла- сообразующих смесей изменение температуры шлакового расплава с 1200 до 1250°С приводит к уменьшению вязкое- .ти в 2 - 4 раза. При существующем температурном перепаде между оболочкой слитка и рабочей поверхностью стенок кристаллизатора в 900 - 1200 С имеющем место по высоте кристаллиза- тора в .зависимости от условии разливки, часть шлаковой прослойки в кристаллизаторе со стороны слитка находится в расплавленном состоянии, а со стороны стенок - в твердом Изменение расхода охлаждающей воды приводитj таким образом, к изменению соотношения между жидкой и твердой фазой шлакообразующей смеси, что изменяет механизм трения в зоне контакта слит- ка с кристаллизатором, а именно соотношение между силой жидкого (гидродинамического) трения (усилием сдвига в слое расплавленной шлакообразующей смеси) и сухого трения между стенками кристаллизатора и затвердевшей шлакообразующей смеси или оболочкой слитка. При этом изменяется величина усилия вытягивания слитка из кристаллизатора, причем при уменьше- НИИ расхода воды усилие вытягивания слитка из кристаллизатора снижается, а при увеличении - возрастает.

При проведении исследований с изменением расхода воды в указанных пределах среднее значение усилия вытягивания при скорости вытягивания 0,7 м/мин уменьшилось с 5,5 до 4,8 т при постоянном расходе смеси.

Таким образом, изменяя расход воды на кристаллизатор, можно стабилизировать условия формирования оболочки слитка в кристаллизаторе , управляя вязкостью смеси, и таким путем усилием вытягивания слитка из кристаллизатора без изменения расхода смеси, причем при возрастании усилия расход воды необходимо уменьшать, а при снижении увеличивать.

Пример л На криволинейной машине непрерывного литья заготовок разливают сталь марки ЗСП в медный кристаллизатор длиной 1,2 м в слитки сечением 0,25 л 1,29 м со скоростью вытягивания заготовки 0,7 м/мин. Усилие вытягивания слитка из кристаллизатора для данной скорости разливки составляет 4 т, что соответствует заданному значению по условиям разливки. Расход шлакообразующей смеси на мениск лдадкого металла типа К22 составляет 0,8 KT/Tt На задатчике минимального расхода воды на кристаллизатор установлено значение 200 для данного типоразмера сляба и марки стали,

Б какой-то момент времени усилие вьггяг-ивания слитка из кристаллизатора вследствие изменения технологических условий, нaпpи ep скорости раз- ливкИр изменяется s сторону увеличения до 5 т5 превЕ-юь в заданное значе- ;1че„ Сигнал от да чиков 1 усилия, пропорциональный усилию в 5 т и нормированный в преобразователе 2, поступает на вход алгебраического сумматора 3, Сигнал рассогласования, пропорциональный разности усилий вытягивания 4 - 5 т, поступает с выхода этого сумматора через ключ 5 на вход серводвигателя 6, которьш воздействует на регулирующий вентиль 7 в направлении y ;e: ьшeния расхода воды на кристаллизатор до 250 ..При этом изменяются условия теплообмена в зоне контакта слитка с кристаллизатором, что приводит к измене)ию эксплуатационных свойств смеси, а именно к уменьшению ее вязкости, и усилие вытягивания восстанавливается до 4 т. Одновременно сигнал от датчика 8, пропорциональный текущему значению расхода воды, постоянно поступает на вход второго алгебраического сумматора 9,

сигнал рассогласования с выхода кото- poroj пропорциональный разности заданного минимального значения в 200 и текущего, поступает на вход триггера Шмидта 11, удерживая его в устойчивом положении, так как

знак входного сигнала не изменяется до тех пор, пока текущий расход воды не достигнет заданного минимального, При этом ключ 5 постоянно открыто Если в процессе управления для восстановления заданного значения усилия вытягивания текущий расход воды на кристаллизатор достигает значения 200 , триггер Шмидта 11 оп- рокидьтается, ключ 5 закрывается, и сигнал рассогласования с выхода алгебраического сумматора 3 начинает поступать на вход серводвигателя 6 через блок 12 одностороннего ограничения. Так как выходной сигнал с блока 12 одностороннего ограничения в данном случае равен нулю, то вентиль 7 остается в положении, дающем расход 200 м- /ч, и дальнейшего уменьшения расхода воды не происходит. Как только текущее значение усилия вытягивания вследствие изменения условий разливки становится меньше заданного, например 3,8 т, сигнал рассогласования на выходе алгебраического сумматора 3, пропорциональный разности 4 - 3,8 т, изменяет свой знак и проодит через блок 12, увеличив расход воды до 220 Сигнал на выходе алгебраического сумматора 9, пропориональный разности 200-220 , также изменяет свой знак, опрокидьшает триггер Шмидта 11, который, в свою очередь, воздействием на управляющий вход ключа 5 открывает его и зашунтирует тем самым блок 12 односторонне- 5которого соединен с, регулируюш;им ограничения. Сигнал рассогласова-тилем, управляющим расходом воды на

ния с выхода алгебраического суммато-кристаллизатор, выход датчика расхора 3 начинает поступать на вход сер-да охлаждающей воды соединен с первым

водвигателя 6 через ключ 5, регули-входом второго алгебраического суммаруя расход воды вентилем 7 в зависи- ртора, второй вход которого соединен мости от текущего усилия вытягивания, Предлагаемое изобретение по сравнению с известным стабилизирует уелос выходом задатчр ка минимального расхода воды на кристаллизатор, выход этого сумматора соединен с входом триггера Шмидта, выход которого кристаллизаторе управление вязкостью соединен с управляющим входом ключа, шлакообразующей смеси путем регулиро- управляемьш вход которого соединен с вания расхода охлаждающей воды на - выходом первого алгебраического сумвия формирования оболочки слитка в

кристаллизатор в зависимости от усилия вытягивания о

Формула изобретения

1. Способ управления процессом непрерывной разливки металла, включаю- . пщй подачу ишакообразующей смеси на мениск жидкого металла в кристаллизаторе, измерение усилия вытягивания слитка из кристаллизатора и сравнение его с заданным по условиям разливки,.

отличающийся тем, что, с целью повьт1ения качества слитка и увеличения выхода годного, регулируют расход охлаждающей воды на кристаллизатор в зависимости от усилия

вытягиванияJ причем при возрастании усилия вытягивания выше заданного расход воды yмeньDJaют, а при снижении ниже заданного - увеличивают, 2, Устройство управления процессором непрерывной разливки металла, содержащее датчики усилия вытягивания слитка из кристаллизатора, нормирую- ш;ий преобразователь, задатчик усилия вытягивания5 алгебраический сумматор,

блок одностороннего ограничения, причем выход датчика усилия соединен с нормирующим преобразователем, выход которого соединен с первьм входом ал- гебраичес кого сумматора, второй вход

которого соединен с выходом задатчика усилия вытягивания, выход этого сумматора соединен с входом блока одностороннего ограничения, о т л и ч а- ю щ е е с я тем,, что, с целью повьш1ения качества слитка и увеличения выхода годного, оно снабжено серводвигателем, регулирующем вентилем, датчиком расхода охлалодающей воды на кристаллизатор, вторьш алгебраическим

сумматором, задатчкком минимального расхода воды на кристаллизатор, триггером Шмидта и ключом, причем выход блока одностороннего ограничения соединен с входом серводвигателя, выход

матора, а выход - с входом серводвигателя.

Изобретение относится к управлению процессом непрерывной разливки металла. Цель изобретения - повьшение качества слитка и увеличение выхода годного. Сущность изобретения заклю- чаемся в том, что сигнал от датчиков 1 усилия через нормирующий преобразователь 2 поступает на сумматор 3, где сравнивается с сигналом задатчи- ка 4. Сигнал с выхода сумматора через открытый ключ 5 поступает на вход серводвигателя 6, изменяющего венти- лем 7 расход воды на кристаллизатор. Текущий расход воды измеряется датчиком 8, сигнал с которого сравнивается на сумматоре 9 с сигналом от задатчика 10. При уменьшении расхода воды до заданного минимального значения триггер Шмидта 11 ,соединенньй с сумматором 9,опрокидывается,ключ 5 закрывается,и сигнал рассогласования : с сумматора 3 поступает на вход серво- двигателя 6 через блок 12 одностороннего ограничения. При наличии отрицательного сигнала с выхода сумматора 3 сигнал на выходе блока 12 равен нулю, и дальнейшего уменьшения расхода воды при увеличении усилия вытягивания слитка не происходит, 2 с.п. ф-лы. 1 ил. С : ю о о