Устройство для управления режимом работы печи-миксера установки непрерывного литья металлов Советский патент 1987 года по МПК F27D19/00 B22D11/16 

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройству для управления режимом работы печи-миксера установки непрерывного литья металлов и сплавов с периодической загрузкой шихты.

Цель изобретения - повышение качества слитка за счет точного регулирования температуры жидкого металла.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства управления режимом работы печи- миксера установки непрерывного литья металлов; на фиг. 2 - блок-схема блока памяти; на фиг. 3 - схема формирователя импульсов; на фиг. 4 - блок-схема регулятора; на фиг. 5 - схема измерительного блока; на фиг. 6 - блок-схема блока управления загрузкой.

Устройство для управления режимом работы печи-миксера УГНЛ состоит из нагревательного элемента 1, датчика 2 температуры жидкого металла, блока 3 задания температуры жидкого металла, регулятора 4, датчика 5 и задатчика 6 уровня металла, блока 7 сравнения, датчика 8 массы загружаемой шихты, датчика 9 ее температуры, блока 10 задания упреждаюш,его разогрева, блока 11 управления загрузкой, ключа 12, механизма 13 загрузки, формирователя 14 импульса, ключа 15, блока 16 памяти, одновибраторов 17 и 18, задатчика 19 темпа нагрева, задатчика 20 температуры упреждающего разогрева и сумматора 21.

Датчик 2 подсоединен к входам регулятора 4 и блоков 11 и 16. Выход регулятора 4 соединен с нагревательным элементом 1 печи-миксера, а входы - с выходом задатчика 3 и выходом ключа 15, на один из входов которого подключен задат- чик 20, а на другой - выход одно- вибратора 17. Датчик 5 соединен с входом блока 7, второй вход которого связан с выходом задатчика 6, а выход - с входами ключа 12 и формирователя 14 импульса. Выход последнего подключен к входам одновибраторов 17 и 18 и первому входу блока 16. Второй вход блока 16 соединен с выходом одновибратора 18, а выход - с входом сумматора 21, второй вход которого подключен к выходу задатчика 19, а выход - к входу блока 10. Два других входа блока 10 имеют связь с выходами датчиков 8 и 9, а выход блока 10 связан с входом блока 11, выход которого соединен с входом ключа 12, выход последнего подключен к входу механизма 13 загрузки.

На фиг. 2 обозначены: схема 22 сравнения, реверсивный счетчик 23, ключ 24, генератор 25 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 26, элементы И 27, 28 и 29.

Формирователь 14 импульса (фиг. 3) содержит элементы И 30, 31 и 32.

Регулятор (фиг. 4) содержит усилитель 33, блок 34 регулирования, нормирующий преобразователь 35.

На фиг. 5 изображен измерительный блок 36.

Блок управления (фиг. 6) содержит нормирующий преобразователь 37 и компаратор 38.

В качестве регулятора 4 может быть использована серийно выпускаемая аппаратура серии «Каскад, регулирующие и функциональные приборы серии РПИБ, Р25, РП2. Блок 10 может быть построен на базе бло ка А04 серии «Каскад, блок 11 - нормирующего преобразователя (например субблока ИТ-3 блока РП2) и элемента И-205 серии «Логика-И, блок памяти содержит серийные элементы ГСП.

5 Устройство работает следующим образом.

При понижении уровня металла в печи- миксере ниже заданного блок 7 открывает ключ 12 и воздействием через формирователь 14 импульса срабатывает в «О по0 казания блока 16 памяти и запускает од- новибраторы 17 и 18. Одновибратор 17 запускается импульсом формирователя 14 импульса (фиг. 3). Длительность импульса запуска значительно меньше длительности выход ного сигнала одновибратора 17 (ждущего мультивибратора). В связи с этим колебательный режим возникнуть не может.

В основу блока 16 памяти (фиг. 2) положен преобразователь напряжение-код,

0 выполненный с применением цифроаналого- вого преобразователя и реверсивного счетчика. В его состав входят схема 22 сравнения (СС), реверсивный счетчик 23 (PC), ключ 24 (КЛ), генератор 25 импульсов (ГИ) и цифроаналоговый преобразователь 26

5 (ПАП). При поступлении импульсов от ге- нератода 25 импульсов через ключ 24 и схемы И 27, 28 и 29 на вход счетчика 23 состояние триггеров, входящих в счетчик 23. изменяется в зависимости от сигналов, поступающих на его входы Ci и Сг от СС22

и ГИ25. СС22 сравнивает входное напряжение, поступающее на третий вход, с выходным напряжением ПАП 26. При UBX. UBUX. на вход С2 подается «1, а на вход С, - импульсы от ГИ, счетчик при этом

г считает в прямом направлении (суммирование), а при UBX. UBUX. значение сигналов на входах Сг и Ci меняется на обратные и счетчик считает в обратном направлении (вычитание). Следовательно, PC 23 в сочетании с ЦАП 26 следит за значением

0 UBX. и на четвертом выходе поддерживает сигнал, равный по величине сигналу, поступающему на третий вход. Отслеживание проходит при условии, что на втором входе присутствует сигнал, равный «1. В про тивном случае ключ 24 закрыт, импульсы от

5 ГИ 25 на вход счетчика не поступают, счетчик 23 заблокирован. При поступлении «1 на вход R счетчика происходит сброс в «О.

Входным воздействием одновибратор 17 открыйает ключ 15, через который подключается задатчик 20 на суммирующий вход регулятора 4, изменяя задание по температуре.

На фиг. 4 показан один из вариантов построения регулятора 4.

Регулятор 4, например, на базе аналоговых регулирующих блоков типа Р12, дополненных соответствующим нормирующим преобразователем (НП) температуры в унифицированный сигнал, и аналоговым ти- ристорным усилителем 33 типа У252, измерительным блоком 36 И04 (фиг. 5).

Регулирующий блок 34 Р12 имеет три входа постоянного тока О-5 мА, один вход О-20 мА и один вход постоянного напряжения 0-2,5 В.

На каждом токовом входе на сопротивлениях RBX выделяется напряжение, изменяющееся при входном сигнале О-5 мА в диапазоне О-2,5 В. На входе регулирующего блока токовые сигналы можно суммировать также с сигналом напряжения О- 2,5 В. На входе регулирующего блока 34 Р12 суммировать сигналы целесообразно в тех случаях, когда суммируется не более двух токовых сигналов. На измерительный блок 36 И04 можно подавать до четырех токовых сигналов и дополнительно еще два токовых сигнала непосредственно на вход регулирующего блока 34 Р12.

Сигналы от задатчиков 3 и 20, с выхода преобразователя 35 суммируются на блоке 36 И04. На фиг. 5 приведена схема, поясняющая, как осуществляется сравнение двух различных величин температуры с текущим значением от датчика 2.

Сигналы от задатчиков 3 и 20 подаются встречно сигналу от преобразователя 35. При таком суммировании сигнал рассогласования на входе регулирующего блока выражен в напряжении.

Управляющим воздействием регулятора 4 на нагревательный элемент 1 изменяется температура жидкого металла, обеспечивая упреждающий разогрев. Включение одновибра- тора 18 запускающим импульсом формирователя 14 (фиг. 3), содержащего элементы И 30, 31 и 32, дает разрешение блоку 16 памяти на отслеживание значения температуры жидкого металла. После заданного од- новибратором интервала времени (в два- три раза меньшего промежутка времени, необходимого на нагревание жидкого металла до температуры упреждающего разогрева) одновибратор выдает импульс на запоминание.

С выхода сумматора 21 сигнал разности между значением, заданным задатчиком 19, и сигналом, поступающим от блока 16 памяти, поступает на вход блока 10. Если темп нагрева печи не отличается от заданного, сигнал на выходе сумматора 21 равен нулю.

При отклонении скорости нагрева печи-миксера от эталонного сигнал разности с выхода сумматора 21 поступает на вход блока 10 и алгебраически суммируется с снг5 налами от датчиков 8 и 9. При равенстве сигналов от датчика 2 температуры жидкого металла и с выхода блока 10 блок 1 1 импульсом через ключ 12 запускает механизмЧЗ загрузки, который загружает в печь очередную порцию шихты. Ключ 12 обеспечивает

срабатывание механизма загрузки лишь при снижении уровня металла ниже заданного. После загрузки уровень металла повышается и блок 7 прекращает подачу импульса тока в блок 12 и формирователь 14

5 импульса. На входе регулятора 4 остается задание температуры упреждающего разогрева В результате теплообмена между жидким металлом и загружаемой шихтой происходит выравнивание температуры в соответствии с заданной. После интервала времени, задан0 ного одновибратором 17, ключ 15 закрывается, отключая задатчик температуры упреждающего разогрева от регулятора 4. На вход регулятора 4 поступает исходное задание по температуре жидкого металла.

А04 - блок суммирования - обеспечивает суммирование с масштабированием до четырех токовых сигналов. При двух сигналах 1вых.. КП1-1вх.1 -(- .2.

На выходе А04 на резисторе R 500 Ом производится преобразование токового сиг- 0 нала О-5 мА в напряжении О-2,5 В и суммирование его с сигналом (напряжением) с выхода блока 21.

На фиг. 6 представлена блок-схема блока 11 управления загрузкой. Сигнал от термопары нормирующим преобразователем 37 со- 5 гласуется с напряжением, поступающим с вы хода блока 10 и поступает на первый вход компаратора 38, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 10.

Компаратор 38 производит сравнение входных сигналов и формирует на выходе 0 сигналы соответственно низкого 0) и высокого («1) уровней в зависимости от знака разности сравниваемых напряжений. В качестве компаратора напряжения может быть использован элемент И-205 серии «Ло- г гика-И.

Основным преимуществом предлагаемого устройства перед известным является более точное определение момента загрузки с учетом реальной теплопередачи от индуктора к

0 жидкому металлу, изменение которой может быть вызвано зарастанием канала индуктора, снижением КПД агрегата, колебаниями теплоемкости жидкой ванны и всей печи в целом. Это позволяет уменьшить амплитуду колебаний температуры жидкого металла при

5 загрузке, повысить точность регулирования температуры жидкого металла при литье, в частности трубных заготовок, что позволяет стабилизировать процесс литья, уменьшить

вероятность обрыва заготовки и улучшить условия труда оператора УНЛ.

Формула изобретения

Устройство для управления режимом работы печи-миксера установки непрерывного литья металлов, содержащее датчик, задат- чик и регулятор температуры жидкого металла, механизм загрузки, ключ-блок управления загрузкой, блок задания упреждающего разогрева, датчики массы и температуры загружаемой шихты, датчик уровня металла, блок сравнения, задатчик уровня металла, выход которого соединен с входом блока сравнения, второй вход которого соединен с датчиком уровня металла, а выход - с входом ключа, выход которого соединен с входом механизма загрузки, а второй вход - с выходом блока управления загрузкой, один из входов которого соединен с выходом блока задания упреждающего разогрева, на вход которого подсоединены датчики массы и температуры загружаемой щихты, второй вход блока управления загрузкой соединен с датчиком температуры жидкого металла, выход

сриг.2

0

0

которого соединен с входом регулятора, выход которого в свою очередь соединен с нагревательным элементом, а второй вход - с задатчиком температуры жидкого металла, отличающееся тем, что, с целью повышения качества слитка за счет тонкого регулирования температуры жидкого металла, оно снабжено сумматором, двумя одновибратора- ми, задатчиком темпа нагрева, задатчиком упреждающего разогрева, блоком памяти, вторым ключом, формирователем импульса, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - с первым входом блока памяти и входами двух одновибра- торов, выход первого одновибратора соединен с входом второго ключа, второй вход которого подсоединен к выходу задатчика упреждающего разогрева, а выход - к входу регулятора, выход второго одновибратора соединен с вторым входом блока памяти, третий вход которого соединен с выходом датчика температуры, а выход - с входом сумматора, второй вход которого подсоединен к выходу задатчика температуры нагрева, а выход - к входу блока задания температуры упреждающего разогрева.

Изобретение относится к управлению печью-миксером установки непрерывного литья металлов с периодической загрузкой шихты. Цель изобретения - повышение качества слитка за счет точного регулирования температуры жидкого металла. Сушество изобретения заключается в том, что при понижении уровня металла в печи-миксере. измеряемого датчиком 5 уровня, ниже заданного уровня блок 7 открывает ключ 12 и через формирователь 14 сбрасывает в «О показания блока 16 памяти и запускает од- новибраторы 17 и 18. Управляюш,им воздействием регулятора 4 на нагревательный элемент 1 изменяется температура жидкого металла, обеспечивая упреждаюш,ий разогрев. Включение одновибратора 18 дает разрешение блоку 16 памяти на отслеживание значения температуры жидкого металла. С выхода сумматора 21 сигнал разности между значением, заданным задатчиком 19, и сигналом с блока 16 памяти поступает на вход блока 10. Если темп разогрева печи не отличается от заданного, сигнал на выходе сумматора 21 равен нулю. При отклонении сигнал разности с сумматора 21 поступает на вход блока 10, где алгебраически суммируется с сигналами от датчиков 8 и 9. При равенстве сигналов от датчика 2 температуры металла и с выхода блока 10 блок 11 управления загрузкой через ключ 12 запускает механизм 13 загрузки, который загружает в печь очередную порцию шихты. 6 ил. § сл со ISD о 05 СО со

Ж

31

32,

Фиг.З

П2

Ч 35

1

3

Г5

33

20

К нагре8ате/ юг

Ф(/8.

Q

кп

выход

фие, 5

Фиг. 6