Способ управления непрерывной разливкой металла Советский патент 1988 года по МПК B22D11/16 

4 4 -J

сл ел

00

Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано при литье металлов в электромагнитном поле.

На фиг. 1 приведена функциональная схема системы управления процессом литья, реализующей способ; на фиг. 2 - частотные характеристики колебательного контура электромагнит- ного кристаллизатора (ЭМК) для заданного (кривая А) и увеличенного (кривая Б) слитка; на фиг. 3 - энергетические характеристики колебательного контура ЭМК при изменении размера слитка и управлении им по способу.

Способ основан на следующем.

Размер слитка определяется условиями равновесия гидростатического давления столба жидкого металла и электродинамического давления электромагнитного поля на этом столбе. При изменении величины подачи жидкого металла в кристаллизатор меняется гидростатич;еское давление столба и поперечный разрез отливаемого слитка Изменение поперечного размера жидкого металла, находящегося в индукторе ЭМК, приводит к изменению его индуктивности и изменению частотных свойств, в частности резонансной частоты колебательного контура ЭЖ (фиг. 2, кривая Б), т.е. уход резонансной частоты от заданной может служить мерилом изменения размеров слитка. Электродинамическое давление уравновешиваняцее гидростатическое, зависит от мощности подаваемой в колебательный контур ЭМК, которая в свою очередь, зависит от частоты тока, подводимого к контуру (фиг.2). Поэтому на резонансной частоте в контуре выделяется максимальная мощность, а на любой другой частоте меньшая. Средняя мощность, подаваемая в контур за время подстройки в резонанс и последующей расстройки определяется длительностью этих фаз периода (фиг.3).

«рР t -4- Р . f rtieix -pej miM проест pe рчсст

где максимальная мощность в

колебательном контуре ЭМК; Р.. - минимальная мощность в

колебательном контуре ЭМК;

0

5

0

0

5

0

5

t - время подачи максимальной

мощности; -pqcer длительность расстройки.

Таким образом, изменяя длительность расстройки, или скважность подачи максимальной мощности в колебательный контур электромагнитного кристаллизатора, можно изменять среднюю мощность , а следовательно, размер слитка. Время Т tpei + t. tpaccr зависит от инерционности жидкого металла и должно быть значительно меньше постоянной времени слитка, измеряемой в секундах, чтобы размер слитка значительно не изменился за время t или t«ace-r

Отливаемый слиток 1 находится в электромагнитном поле индуктора 2, который через понижающий трансформатор 3 подключен параллельно компенсирующему конденсатору 4, образуя нагрузочный колебательный контур, к которому подключен частотно-регулируемый преобразователь 5 частоты. В емкостную и индуктивную ветви параллельного колебательного контура включены трансформаторы 6 и 7 тока, соединенные через пиковые детекторы 8 и 9 с входом усилителя 10, выход которого связан с входом интегратора 11 и выходом ключа 12, вход которого соединен с выходом генератора 13 с управляемой скважностью импульсов и входом ключа 14. Вькод интегратора 11 подан на резистор 15 делителя напряжения (резисторы 15 и 16), параллельно которому подключен ключ 14, и на вход усилителя 17 разности, выход которого соединен с входом генератора 13, а второй вывод резистора 15 соединен с резистором 16 и преобразователем 18 напряжение-частота. Выход преобразователя 18 подан на управляющий вход преобразователя 5 .частоты. Опорное напряжение Ug, определяющее заданный размер слитка, подано на один из входов усилителя 17 разности.

При номинальном ре/тиме работы, если размер слитка d равен заданному

б

частота преобразователя 5 равна

резонансной частоте f параллельного контура и токи индуктивной и емкостной ветвей равны. Напряжения, снимаемые с пиковых детекторов 8 и 9, также равны. Напряжение на выходе усилителя 10 равно нулю, а выходное на314

пряжение интегратора 11 равно по мо дулю напряжению уставки, поэтому на выходе усилителя 17 разности напряжение отсутствует и скважность импульсов генератора 13 равна двум, т.е. ключ 12 отключает выход усилителя 10 на полпериода Т генератора 13, а ключ 14 на полпериода отключает резистор 15, преобразователь 18 напряжение-частота полпериода рабо

Средняя за период мощность увеличивается, увеличивая обжимающее усилие поля, и диаметр слитка возвращается к исходному do, так как только при этом сигнал с интегратора 11 равен напряжению уставки У и на выходе усилителя 17 сигнал отсутствует, т.е. система приходит в исходное состояние.

Величину требуемого размера слит

Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано при литье металлов в электромагнитном поле. Целью изобретения является повышение точности поддержания заданного размера слитка. Поставленная цель достигается тем,что в способе управления непре- рьшной разливкой металла в электромагнитном поле, включающем воздействие электромагнитного поля высокой и низкой частоты, которое создают расстройкой и последукяцей подстройкой в резо4 нанс колебательного контура электромагнитного кристаллизатора путем изменения частоты электрических колебаний напряжения, питающего электромагнитный кристаллизатор, время расстройки контура изменяют пропорционально отклонению резонансной частоты от заданного значения, определяющего размер слитка. 3 ил. а iS W

тает на резонансной частоте f, а полпериода - на пониженной f,,. Следовательно, средняя мощность, вьщеляе- мая в контуре, равна Pf.fo опре- is деляет заданный размер слитка d (фиг. 2, кривая А, фиг,, 3). .

При возмущении, обусловленном отклонением размера слитка 1, например.

ка d задают напряжением уставки U усилителя 17 перед началом разливки металла.

В системе управления непрерывной разливкой металла в качестве преоб разователя 5 используется полупроводниковый преобразователь частоты серии ППЧ-120-2,4, В качестве злепри его увеличении (d, d)в резуль- 20 ментов схемы регулирования приме

тате перелива металла в кристаллизаторе, увеличивается количество жидкого металла в индукторе, что ведет к уменьшению его индуктивности и увеличению частоты резонанса нагрузочного колебательного контура. В зтом случае ввд частотной характеристики резонансного контура электромагнитного кристаллизатора соответствует кривой Б, которая смещена относительно кривой А по частоте на величину f (фиг. 2). . , Ток в индуктивной ветви превышает ток емкостной колебательного контура. Напряжение, снимаемое с детектора 9, превьшает напряжение детектора 8. Разность этих напряжений, усиленная усилителем 10, поступает на интегратор 11, напряжение на выходе которого увеличивается увеличивается частота преобразователя 18 и соответственно преобразователя 5, подстраиваясь в резонанс.Так как напряжение на интеграторе 11 повышается и превышает U, на выходе усилителя 17 появляется напряжение, пропорцио- нальное разности , которое меняет скважность импульсов генератора 13, соответственно,меняется время включения ключей 12 и 14, увеличивается время работы преобразователя 5 на резонансной частоте и уменьшается время работы на пониженной частоте.

ка d задают напряжением уставки U усилителя 17 перед началом разливки металла.

В системе управления непрерывной разливкой металла в качестве преобразователя 5 используется полупроводниковый преобразователь частоты серии ППЧ-120-2,4, В качестве злементов схемы регулирования приме5

0

5

5

няются серийно вьтускаемые микросхемы и приборы. Усилитель 10, интегратор 11 и усилитель 17 вьтолнены на базе микросхемы К140УД6, преобразователь 18 - на микросхеме К110 Вт1, генератор 13 - КР1006ВИ1, ключи 12 и 14 - на основе полевых транзисторов КПЗЮА (В).

Способ управления непрерывной разливкой металла, опробованный на макете индуктивно-тиристорного комплекса литья металлов в электромагнитный кристаллизатор, характеризуется повышенной на 5-7% точностью поддержания заданных размеров слитка по сравнению с прототипом. Формула изобретения

Способ управления непрерьшной разливкой металла, включающий опре0 деление резонансной частоты нагрузочного контура и воздействие электромагнитных колебаний на нагрузочный контур путем изменения их частоты, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности поддержания заданного размера слитка, изменяют среднюю мощность, снимаемзгю с нагрузочного контура, пропорционально отклонению резонансной частоты на0 РУЗочного контура от заданной изменением соотношения времени работы контура в резонансе и вне его.

ff fzfff on Фие. 2

/

(

/