Устройство управления газорезкой машины непрерывного литья заготовок Советский патент 1989 года по МПК B22D11/16 

(Л

с

Изобретение относится к металлургическому производству, конкретнее к устройствам автоматического управления резкой на мерные длины непрерывно-литого слитка, получаемого на машине непрерывного литья заготовок. Целью изобретения является повышение точности измерения длины, резки слитка на мерные заготовки и увеличение выхода годного. Существо изобретения заключается в том, что при определении текущей длины слитка в устройстве учитывается возвратно-поступательный характер движения слитка, что позволяет избежать ошибки при измерении его длины для осуществления реза на мерные отрезки. 1 ил.

Иэобретение относится к металлургическому производству, конкретно к непрерывной разливке металлов и сплавов, и может быть применено для автоматического управления резкой на мерные длины непрерывного слитка, получаемого на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ),

Цель изобретения - повышение точности измерения длины, резки слитка на мерные заготовки и увеличение выхода годного.

На чертеже представлена схема устройства.

Предлагаемое устройство содержит сигнализатор 1 начала разливки, выполненный, например, в форме сухого контакта привода механизма качания кристаллизатора или датчика положения стопора, датчики 2-5 длины слитка, первый реверсивный счетчик 6, -первый компаратор 7, индикаторное табло 8, первый задатчик 9 первый элемент 10 задержки, первый ключ 11, второй реверсивный счетчик 12, второй задатчик 13, второй ключ 14, первый триггер 15, коммутатор 16, четыре элемента НЕ 17-20, шесть элементов И 21-26, первый и второй элементы ИЛИ 27 и 28, второй, третий и четвертый элементы 29, 30 и 31 задержки, третий элемент ИЛИ 32, элемент 33 ограничения8 второй - пятый триггеры 34-37, пятый и шестой элементы НЕ 38 и 39, седьмой и восьмой элементы И 40 и 41, третий задатчик 42, второй компаратор 43, второй элемент 44 ограничения длительности, девятый элемент И 45 и конденсатор 46.

Выходы первого счетчика 6 соединены с первыми входами первого компа4ь

о

СП 4

& СД

ратора 7 и входом индикатора 8. Выход сигнализатора 1 начала разливки через первый элемент 33 ограничения длительности соединен с первыми входами соответственно второго счетчика 12 и первого триггера 15. Первый - четвертый датчики 2-5 длины соединены соответственно с первым - четвертым входами коммутатора 16, пятьй вход которого соединен с выходом первого триггера 15, выход последнего соединен также через второй эле- #ент 44 ограничения длительности с первым входом первого ключа- 11. Выход третьего датчика 4 длины соединен также через конденсатор 46 с вторым входом первого триггера 15. Первый выход коммутатора 16 соединен с первым входом первого элемента И 21 и входом первого элемента НЕ 17, выход которого соединен с первым входом второго элемента И 22 и через первый элемент 10 задержки - с первым входом второго триггера 34, Выход первого элемента И 21 соединен с первым входом третьего триггера 35, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И 22 и с входом второго элемента НЕ 18, соединенного выходом с первым входом третьего элемента И 23. Выход последнего соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 27, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера 35 и входом третьего элемента НЕ 19, соединенного выходом с вторым входом первого элемента И 21. Выход второго элемента И 22 через второй элемент 29 задержки соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 27, третий вход которого и первый вход второго элемента ИЛИ 28 соединены с выходом первого элемента 33 ограничения длительности. Второй выход коммутатора 16 соединен с вторым входом третьего элемента И 23, третьим входом второго элемента И 22, первым входом четвертого элемента И 24 и входом четвертого элемента НЕ 20, выход которого соединен с первыми входами соответственно шестого, седьмого и восьмого элементов И 26, 40 и 41 и входом третьего элемента 30 задержки, выходом соединенного с первым входом четвертого триггера 36. Второй вход пятого элемента И 25 соединен с первым выходом коммутатора 16, а

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

выход пятого элемента И 25 - с вторым входом второго элемента ИЛИ 28, выход которого соединен с первым входом пятого триггера 37 и входом пятого элемента НЕ 38, соединенного выходом с вторым входом четвертого элемента И 24, выход которого соединен с вторым входом пятого триггера 37. Выход последнего соединен с вторым входом шестого элемента И 26 и входом шестого элемента НЕ 39, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И 25,

третий вход шестого элемента И 26 соединен с первым выходом коммутатора 16, а его выход - с вторым входом второго триггера 34 и входом четвертого элемента 31 задержки, выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ 28.

Выход четвертого триггера 36 соединен с вторым входом седьмого элемента И 40, выход которого соединен с вторым входом второго счетчика 12 и первым входом второго ключа 14. Выход второго триггера 34 соединен с вторым входом восьмого элемента И 41, выход которого соединен с третьим вхрдом второго счетчика 12 и вторым входом второго ключа 14, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого счетчика 6. Выходы второго счетчика 12 и первого задатчика 9 соединены соответственно с первым и вторым входами второго компаратора 43, выход которого соединен с первым входом девятого элемента И 45. Выход последнего соединен с третьим входом второго ключа 14 и первым входом третьего элемента ИЛИ 32, соединенного вторым входом с выходом первого компаратора 7, а выхрдом - с третьим входом первого счетчика 6, Выходы второго

и третьего задатчиков 13 и 42 соединены соответственно с вторыми входами первого компаратора 7 и вторым входом первого ключа 11, выход последнего соединен с четвертым входом второго счетчика 12. Выход первого

элемента НЕ 17 соединен с третьими входами соответственно седьмого и восьмого элементов И 40 и 41. Вы- ход первого компаратора 7 соединен с блоком 47 управления машиной газовой резки.

5

Датчики 2 3 длины слитка меха- нически связаны с протяжным роликом, первым по счету от кристаллизатора, а датчики 4 и 5 - с последним перед машиной газовой г.езки (МГР) протяжным роликом. Реверсивный 6, компаратор 7, индикаторное табло 8, зацатчик 3S элемент ИЛИ 32 и ключ 14 предназначены для реализации функции мирного реза слитка, а реверсивный счетчик 12 - для измерения общей длины слитка Для уточнения общей длины слитка при переключении схемы с верхней пары датчиков ;.{2 и 3) длины на нижнюю пару датчиков (4 и 5) длины служат задатчик 42, ключ П, триггер 15, коммутатор 16. Повышение точности измерении длины слитка в условиях его колебательного движения обеспечивается с помощью совокупности логических элементов НЕ 17,18,20 и 39 элементов И 23,25,22,26,40 и 41, элементов ИЛИ 27 и 28, элементов 10, 29-31 задержки, элемента 33 ограничения длительности и триггеров 34-37. Элементы НЕ 19 и 38 и элементы И 21 и 24 предназначены для исключения попада-- яии на оба входа триггеров одновременно единичных сигналов, так как для примененных в данном устройстве RS-триггеров эта ситуация является запрещенной. Задатчик 9 и компаратор 43 служат для выработки сигнала о том, что головной конец слитка .совпадает с нулевым положением машины газовой резки, Элемент 44 ограничения длительности предназначен для формирования кратковременного сигнала перезаписи информации из зацатчи- ка 42 в счетчик 12. Элемент И 45 предназначен для блокировки выходного сигнала компаратора 43 в случае пробуксовки ролика, на котором укреплены датчики 2 и 3 длины слитка. Датчик 4 соединен через конденсатор 46 с входом триггера 15. Данная схема обеспечивает возможность использования датчиков длины слитка с любой частотой импулъсов на 10 мм длины слитка. Этот параметр схемы может быть принят в пределах от 100 до 1 в зависимости от требуемой точности измерения длины, при этом требуется, чтобы импульсь каждой пары датчиков имели одинаковую и стабиль- ьую скважность и чтобы последовательность импульсов ,г датчика 3(5) запаз757656

дывала по отношению к импульсам с датчика 2(4) на величину, равную примерно половине длительности им- г пульса. Должно также соблюдаться условие, чтобы существовал интервал времени, когда ка выходах обоих датчиков длины импульсы отсутствуют. Скважность импульсов принимается в

10 пределах 0,2-0,6. Нижний предел ограничен условием, чтобы длительность импульса обеспечивала надежное срабатывание схемы.

При уменьшении длительности им

15 пульса возрастают требования к точности синхронизации импульсов датчика 3 по отношению к импульсам датчика 2. Верхний предел ограничен условием обязательного наличия ин20 тервала времени, когда на выходах обоих датчиков длины сигнал отсутствует. Опыт стендовой проверки показал, что схема наиболее надежна к проста в наладке при выборе скваж25 ности импульсов в указанных пределах.

Устройство работает следующим образом.

При пускр. механизма качания крис30 таллизатора на выходе элг,--энта 33 ограничения длительности, подключенного к сигнализатору 1 начала разливки, появляется кратковременный импульс, который устанавливает триг35 геры 15, 35 и 37 и реверсивный счетчик 12 в нулевое положение, при этом на первый и второй выходы коммутатора 16 проходят импульсы датчиков 2. и 3.

40

С началом разливки при продвижении слитка на выход датчиков 2 и 3 длины начнут проходить импульсы напряжения. Допустим, на момент пуска устройства соотношение выходных сигналов датчиков 2 и 3 соответствует паузе между импульсами, при этом на выходах обоих элементов НЕ 17 и 20 присутствуют единичные сигналы, это означает, что триггеры 34 и 36 находятся в нулевом состоянии. По мере продвижения слитка вперед напряжение появляется сначала на выходе датчика 2, при этом единичный сигнал на первом R-входе триггера 34 исчезает, а триггер 35 включается, так как на его первый S-вход проходит единичной сигнал с выхода элемента И 2.1 . Равенство единице вы45

0

5

ходного сигнала элемента И 21 является следстием наличия единичных сигналов на обоих его входах: с выхода датчика 2 и с выхода элемента НЕ 19, входной сигнал которого в ,рассматриваемый момент равен нулю. Второй R-вход триггера 35 в данньй момент защищен от поступления единичного сигнала с датчика 3, что первый вход элемента И 23 оказывается под нулевым потенциалом, так как он соединен с выходом элемента НЕ 18 связанного входом с выходом триггера 35. Последующее появление напряжения на выходе датчика 3 вызывает отключение единичного сигнала на входе триггера 36, так как он связан с выходом, подключенного к датчику 3 элемента НЕ 20 (через третий . элемент 30 задержки). Состояние триггера 35 не изменяется. Триггер 37 включиться не может, так как на его первом h-входе присутствует единичный сигнал с датчика 3, который блокирует вход с помощью элементов. НЕ 38 и И 24. В рассматриваемой ситуации (присутствие напряжения на выходах обоих датчиков 2 и 3) уже два входа (из трех) элемента И 22 находится под единичным потенциалом. Если затем закончится импульс на выходе датчика 2, то генерируемый элементом НЕ 17 единичный сигнал поступит на третий вход элемента И 22, обеспечив наличие единичного сигнала на его выходе и, следовательно, включение триггера 36. Через время ц , примерно вдвое превышающее время переключения триггера 36, на выходе второго элемента 29 задержки -появится единичный сигнал, который, пройдя через элемент ИЛИ 27 на второй h-вход триггера-35, вызовет его обнуление. По окончании импульса на выходе датчика 3 все три входа элемента И 40 окажутся под единичным потенциалом, поэтому его выходной сигнал поступит на второй суммирующий вход реверсивного счетчика 12 в качестве единицы счета. Через время, установленное на третьем элементе 30 задержки и равное примерно удвоенному суммарному времени переключения элементов 40 и 12, единичный сигнал с элемента НЕ 20 поступит на первый R-вход триггера 36, вызвав его обнуление. Таким образом, при продвижении слитка випред в момент

пропадания импульса на выходе датчика 3 счетчиком 12 учитывается один импульс.

Дальнейшее продвижение слитка вперед характеризуется повторением описанной работы триггеров 35 и 36 и связанных с ними логических элементов .

В описанной ситуации монотонного продвижения слитка вперед на первый вычитающий вход реверсивного счетчика 12, связанный с выходом элемента И 41, сигнал не поступит.

5 Действительно, в начальный момент триггер 37 обнулен, поэтому появившийся на выходе датчика 2 сигнал пройдет через элемент И 25 на его R-вход, заблокировав его S-вход с

0 помощью элементов НЕ 38 и И 24. По- этому при последующем поступлении единичного сигнала с выхода датчика 3 триггер 37 не включается, что исключает возможность включения и

5 триггера 34.

Если же в рассматриваемый момент (равенство нулю сигналов на выходах датчиков 2 и 3) слиток начинает перемещаться в противоположную сто0 рону, то аналогично описанному работают триггеры 37 и 34, связанные с входом вычитания реверсивного счетчика 2, Появление сигнала ка выходе датчика 3 вызывает включение тригге-.

5 ра 37, R-вход которого в данной ситуации находится под нулевым потенциалом и, следовательно, единичный выходной сигнал элемента НЕ 38 подготовил прохождение сигнала датчика

0 3 через элемент И 24 на второй S- вход триггера 37. При последующем появлении сигнала на выходе датчика 2 два (из трех) входа (второй и третий) элемента И 26 окажутся под

5 единичным потенциалом. В момент

окончания импульса на выходе датчика 3 связанный с ним элемент НЕ 20 обеспечивает наличие единицы и на первом входе элемента И 26, выкодным сигналом которого возбуждается триггер 34, Через время, установленное на элементе 31 задержки, вдвое превышающее время переключения триггера 34, выходным сигналом элемента И 26 обнуляется триггер 37.

Если дальнейшее продвижение слитка назад продолжается в момент окончания импульса и на выходе датчика 2 все три входа элемента И 41 окаэы5

ваются под единишым потенциалом и на вычитающем «ходр счетчика 12 формируется импульс вычитлния. Через время, установленное ча первом элементе 10 зад ер/яки и вдвое превышающее суммарное время переключения элемента К 41 и счетчика 12, триггер ЗА по первому (R) его входу выходным сигналом элемента НЕ 17 связан- ного с выходом датчика 2, обнуляется. Таким образом, в момент окончания выходного импульса датчика 2 при возвратном движении слитка формируется импульс на входе вычитания реверсивного счетчика 12,

Промежуточные варианты перемещения слитка объясняются изложенным механизмом действия логической схемы и сводятся к следующим ситуациям.

Если после формирования импульса счета на суммирующем входе счетчика 12 (в момент окончания импульса с датчика 3) слиток перемещается назад и, дойдя до любой точки в пределах наличия импульса хотя бы с одного датчика, снова движется вперед, то импульс вычитания не формируется, но в момент окончания импульса на выходе датчика 3 не формируется импульс и на суммируюппи вход счетчика 12. Таким образом, любой реверс слитка в указанных ограниченных пределах не может вызвать формирование схемой ложного импульса счета длины. Так как рассмотренная логическая схема симметрична, сказанное относится и к случаю временного превуалирующе- го перемещения слитка в обратном направлении.

По ходу процесса литья головной конец слитка продвигается по тракту роликовой проводки МНЛЗ и наступает момент, когда он касается последней перед МГР пары роликов, с которой механически связаны сдвоенные датчики 4 и 5 длины. Прохождение первого же импульса на выходе датчика 4 через конденсатор 46 на второй вход триггера 15 обеспечивает его включение. Выходной сигнал триггера 15 на время, установленное на элементе 44 ограничения длительности и вдвое превышающее суммарное время переключения ключа It и счетчика 12, включает ключ 1 л информация из за- датчика 42 поступает на установочные зходы счетчика 12. Необходимость это процедуры обусповлена тем, что по

5

0

5

0

0

5 0

5

0

5

конструктивным особенностям МНЛЗ последний по тракту ролик обеспечивает более надежное без проскальзывания к пробуксовки преобразование перемещения слитка в пропорциональную величину угла поворота ролика. В задатчике 42 записано точное (конструктивное) значение длины слиг- ка от уровня металла в кристаллизаторе до оси последнего ролика. Эта величина записывается в счетчик 12 общей длины слитка. Контроль дальнейшего процесса .литья осуществляется по информации с датчиков 4 и 5, подключенных в указанный момент к входам рассмотренной логической схемы через коммутатор 16 по выходному сигналу триггера 15.

В задатчике 9 установлена величина, равная длине слитка от уровня металла в кристаллизаторе до нулевого положения МГР. В момент достиже-е. ния этой длины на счетчике 12 выходным сигналом компаратора 43 обнуляется (через элементы И 45, ИЛИ 32 счетчик 6 мерного реза и включается ключ 14, через который информация, поступающая ранее только на счетчик 12, теперь поступает и на счетчик 6. В большинстве случаев ролик с датчиками 2 и 3 длины слитка проскальзывает (отстает от слитка, поэтому значение длины слитка по счетчику 12 несколько занижено. В этих условиях включение триггера I5 произойдет раньше, чем появится сигнал на выходе компаратора 43 и тогда счетчик 6 мерного реза включится в работу так, как описано выгае.

Не исключено, что ролик с датчиками 2 и 3 может пробуксовать (так как он приводной) относительно слитка, тогда показания счетчика 12 завышены. При этом на выходе компаратора 43 может появиться сигнал до того, как головной конец слитка появится у последнего перед МГР ролика. При этих условиях командный сигнал на включение счетчика 6 мерного реза не пройдет через элемент И 45, второй вход которого соединен с выходом егце не включившегося триггера 15. Появление первого импульса ка выходе датчика 4 вызовет включение триггера 15, корректировку содержимого счетчпка 12 и впоследствии правильная команда на выходе элемента И 45

будет получена так, как показано выше.

На задатчике 9 установлена величина мерной длины, по которой должен раскраиваться непрерывнолитой слиток. В момент достижения на счетчике 6 указанной мерной длины на выходе компаратора 7 появляется единичный сигнал, являющийся командой - на начало работы МГР (включение захватов, пуск горелки и т.д.). Указанным единичным сигналом через эле- мент ИЛИ 32 также обнуляется счетчик 6, и процедура мерного реза слитка повторяется. Текущее значение мерной длины индицируется на индикаторном табло 8, связанным с выходом счетчика 6 мерной длины.

Информация о длине слитка, получаемая со счетчика 12 в период,когда он подключен к датчикам 2 и 3i, может использоваться для включения отсечных клапанов системы вторичного охлаждения слитка и удаления затравки.

Для данного конструктивного исполнения устройства периодичность импульсов механически блокированных датчиков 2 и 3 (4 и 5) длины совпадает с перемещением слитка на I мм. Таким образом, как видно из описанного принципа действия устройства, на каждый миллиметр пути слитка в реверсивный счетчик 12 поступает один импульс. Реверс движения слитка учитывается, если его величина составляет не менее 1 мм,

Схема устройства реализована на серийных логических элементах серии Погика-И. В качестве датчика длины использован датчик типа ДЦФ-3.

Формула изобретения

Устройство управления газорезкой машины непрерывного литья заготовок, содержащее сигнализатор начала разливки, элемент ИЛИ, коммутатор первый датчик длины слитка, два счетчика, два задатчика, первый компаратор, причем выходы первого счетчика соединены с первыми входами первого компаратора, выход которого соединен с блоком управления машины газовой резки, отлич ающее- с я тем, что, с целью повышения точности измерения длины, резки слитка на мерные заготовки и увеличения выхода годного, оно дополнительно содержит индикатор, три датчика длины, второй компаратор, третий за- датчик, два ключа, два элемента ог- р аничения; длительности„ четыре элемента задержки, девять элементов И. шесть элементов НЕ, два элемента ИЛИ, пять триггеров и конденсатор,

0 причем выходы первого счетчика:

соединены с входами индикатора, выход сигнализатора, начала разливки через первый элемент ограничения длительности соединен с первыми входами

5 соответственно второго счетчика и первого триггера, первый - четвертый датчики длины соединены соответственно с одноименными входами коммутатора, пятый вход которого соединен с

0 выходом первого триггера, выход первого триггера соединен также через второй элемент ограы-гчения длительности с первым входом первого ключа, выход третьего датчика длины соединен

5 также через конденсатор с вторым входом первого триггераt первый выход коммутатора соединен с первым входом первого элемента И и входом первого элемента НЕ, выход которого

0 соединен с первым входом второго элемента И и через первый элемент задержки - с первым входом второго триггера, выход первого элемента И соединен-с первым входом третьего триггера, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и с входом второго элемента НЕ, соединенного выходом с первым входом третьего элемента И, выход третьего

Q элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом

третьего триггера и входом третьего элемента НЕ, соединенного выходом

5 с вторым входом первого элемента И, выход второго элемента И через второй элемент задержки соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, третий вход которого и первый вход

« второго элемента ИЛИ соединены с выходом первого элемента ограничения длительности, второй выход коммутатора соединен с вторым входом третьего элемента И, третьим входом

е вшорого элемента И, первым входом четвертого элемента И и входом вертого элемента НЕ, выход которого соединен с первыми входами соответственно шестого, седьмого и восьмо5

го элементов И и входом третьего элемента задержки, выходом соединенного с первым выходом четвертого триггера, первый вход пятого элемента И соединен с первым выходом коммутатора, выход пятого элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом пятого триггера и входом пятого элемента НЕ, соединенного выходом с вторым входом четвертого элемента И, выход соединен с вторым входом пятого триггера, выход пятого триггера соединен с вторым входом шестого элемента И и входом шестого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И,третий вход шестого элемента И соединен с первым выходом коммутатора, а его выход - с вторым входом второго триггера и входом четвертого элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, выход четвертого триггера соединен с вторым входом седьмого элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго счетчика и первым входом второго ключа, выход второго

триггера соединен с вторым входом - восьмого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго счетчика и вторым входом второго ключа, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого счетчика, выходы второго счетчика и первого за-

датчика соединены соответственно с первым и вторым входами второго компаратора, выход которого соединен с первым входом девятого элемента И, выход первого триггера соединен с

вторым входом девятого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго ключа и первым входом третьего элемента ИЛИ, соединенного вторым входом.с выходом первого компаратбра, а выходом - с третьим входом первого счетчика, выходы второго и третьего задатчиков соединены соответственно с вторыми входами первого компаратора и первого ключа, выход первого ключа соединен с четвертым входом второго счетчика, выход первого элемента НЕ соединен с третьими входами соответственно седьмого и восьмого

элементов И.